于新奇 韓偉信 魏青 劉慶剛

摘要：針對(duì)型煤干燥過(guò)程能源利用效率低、粉塵污染嚴(yán)重等問(wèn)題，設(shè)計(jì)開發(fā)了一套通過(guò)在煤層下方鋪設(shè)導(dǎo)熱油管提供熱量，并利用余熱回收裝置提高能源利用效率的型煤干燥裝置。介紹了型煤干燥設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)，并對(duì)該裝置的導(dǎo)熱油爐、干燥室、余熱利用裝置3部分進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析，其中干燥室內(nèi)鋪設(shè)多層導(dǎo)熱油管以逐步加熱煤層和空氣，從而能夠在較小的風(fēng)速條件下實(shí)現(xiàn)型煤的高效率干燥。通過(guò)結(jié)構(gòu)分析和企業(yè)應(yīng)用情況反饋表明，在保持相同干燥效率條件下，與不采用換熱排管的裝置相比，本裝置在干燥過(guò)程中型煤幾乎沒(méi)有破損，干燥風(fēng)速降低30%以上，單產(chǎn)能量消耗降低超過(guò)10%。因此，所設(shè)計(jì)的裝置可以顯著提高型煤成品率，降低粉塵污染，提高能量利用效率，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，有助于型煤的推廣利用。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)其他學(xué)科;型煤干燥;鏈板輸送;導(dǎo)熱油;余熱利用

中圖分類號(hào)：TK173文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

doi：10.7535/hbgykj.2019yx03008

文章編號(hào)：1008-1534（2019）03-0196-04

中國(guó)是煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，每年要燃燒幾十億噸的煤炭，其中一半左右為散煤直接燃燒，能源利用效率低，造成了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題[1-4]。試驗(yàn)研究表明，與散煤相比，型煤燃燒可以提高能源利用效率20%以上，煙塵排放量可減少超過(guò)89%，氮氧化物減少60%，SO2減少50%，是節(jié)約能源、提高能源利用率、提高經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑[5-7]。工業(yè)爐窯使用型煤代替散煤，節(jié)煤和環(huán)保效果更加顯著[8]。型煤生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，管理方便，應(yīng)用前景廣闊。然而，在型煤干燥方面，目前國(guó)內(nèi)型煤干燥設(shè)備主要有隧道式干燥器、鏈?zhǔn)礁稍锲骱椭绷⑹礁稍锲?種干燥裝置，干燥介質(zhì)多為熱空氣和煙氣，效率低且溫度不易控制，型煤易自燃[9-13];為了提高干燥效率，需要使用大功率風(fēng)機(jī)，產(chǎn)生大量粉塵，既耗能又污染環(huán)境[14-16]。為降低型煤干燥過(guò)程中耗能和污染的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種節(jié)能新型型煤干燥設(shè)備，利用加熱的導(dǎo)熱油對(duì)型煤進(jìn)行干燥，通過(guò)導(dǎo)熱油爐控制導(dǎo)熱油溫，實(shí)現(xiàn)溫度的準(zhǔn)確控制，防止型煤自燃。該設(shè)備能夠有效提高型煤成型率，降低熱量消耗和環(huán)境污染，對(duì)于型煤的推廣利用具有明顯的促進(jìn)意義。

1型煤干燥設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)

新型型煤干燥設(shè)備及整體干燥工藝流程如圖1所示。型煤干燥設(shè)備主要包括3部分：導(dǎo)熱油爐，干燥室和余熱利用裝置。導(dǎo)熱油爐主要加熱導(dǎo)熱油，為干燥型煤提供熱源;干燥室內(nèi)布置雙鏈板式型煤輸送裝置，導(dǎo)熱油排管置于鏈板輸送裝置之下;余熱利用裝置利用從干燥室排出的廢氣，對(duì)新空氣進(jìn)行加熱。

導(dǎo)熱油爐加熱后的導(dǎo)熱油，經(jīng)循環(huán)泵進(jìn)入干燥室內(nèi)的導(dǎo)熱油排管，使其與廢氣進(jìn)行換熱，同時(shí)，在兩者共同作用下對(duì)輸送裝置上的型煤進(jìn)行干燥。干燥結(jié)束后的導(dǎo)熱油回流至導(dǎo)熱油爐中，如此反復(fù)循環(huán)持續(xù)對(duì)型煤進(jìn)行干燥。從干燥室排出的廢氣由引風(fēng)機(jī)引入余熱利用裝置，與新空氣換熱后最終由排出口排出。加熱后的新鮮空氣以較小的流速引入干燥室內(nèi)，帶走干燥室產(chǎn)生的水蒸氣，提高型煤的成型質(zhì)量。

2干燥室結(jié)構(gòu)分析

干燥室是整個(gè)工藝流程的關(guān)鍵裝置，如圖1所示。型煤通過(guò)進(jìn)料口1落在鏈板式輸送裝置的承載鏈板4上，承載鏈板4借助軸8的轉(zhuǎn)動(dòng)在起支撐作用的水平導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)承載鏈板運(yùn)動(dòng)到V形落料區(qū)域時(shí)，型煤滾落至下一層的承載鏈板上。V形落料結(jié)構(gòu)能保證型煤持續(xù)落下，最終從出料口離開。

輸送裝置主要包括軸、鏈輪、承載鏈板和導(dǎo)向滑軌。承載區(qū)、翻轉(zhuǎn)區(qū)和V形落料區(qū)組成物料輸送區(qū)，如圖2所示，本設(shè)備設(shè)計(jì)的V形落料結(jié)構(gòu)可防止型煤在下落時(shí)由于速度過(guò)快而碎裂，提高型煤成品合格率。設(shè)計(jì)的圓弧滑軌可保證承載鏈板平穩(wěn)翻轉(zhuǎn)，降低磨損，提高承載鏈板的使用壽命。

承載鏈板結(jié)構(gòu)由柵條、邊框、支撐鏈板輪和鏈條軸組成，如圖3所示。柵條在邊框內(nèi)自支撐鏈板輪端由高到低均勻間隔焊接，減緩落料時(shí)型煤的下落速度，防止成型型煤破碎。

導(dǎo)熱油排管結(jié)構(gòu)包括進(jìn)油口、出油口、兩端封閉的橫管和換熱排管，如圖4所示。傾斜布置的導(dǎo)熱油排管進(jìn)油口低于出油口，當(dāng)循環(huán)泵停止工作時(shí)，導(dǎo)熱油可自動(dòng)從導(dǎo)熱油排管中回流至導(dǎo)熱油爐繼續(xù)加熱，降低運(yùn)行成本。

通過(guò)在型煤干燥企業(yè)試驗(yàn)測(cè)試本裝置的性能，發(fā)現(xiàn)在保持相同干燥效率的條件下，本裝置比不采用換熱排管的裝置可以降低干燥風(fēng)速30%;由于引入了V形落料結(jié)構(gòu)，型煤在下落過(guò)程中幾乎沒(méi)有損壞，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

3導(dǎo)熱油爐結(jié)構(gòu)分析

導(dǎo)熱油爐又稱有機(jī)熱載體爐。一般以煤、油、汽為燃料，可以通過(guò)熱載體將熱送給用熱設(shè)備，冷卻后的熱載體重新進(jìn)入爐內(nèi)加熱。導(dǎo)熱油爐可在低壓條件下獲得較高的工作溫度，也可以精確控制熱載體的運(yùn)行[17-18]。

本設(shè)計(jì)選用臥式鏈條爐排導(dǎo)熱油爐。導(dǎo)熱油爐主體使用管架式結(jié)構(gòu)，內(nèi)部安裝蛇形管和門型管;采用鏈條爐排結(jié)構(gòu)，自動(dòng)添加燃料;設(shè)有除渣裝置，保證燃料充分燃燒[19]。

4余熱利用裝置結(jié)構(gòu)分析

傳統(tǒng)干燥設(shè)備并沒(méi)有設(shè)置余熱利用裝置，直接將從干燥室排出的含蒸汽氣體排放到大氣，浪費(fèi)大量熱能，造成損失。該設(shè)備設(shè)有余熱利用裝置，如圖5所示。可利用從干燥室排出的蒸汽熱量對(duì)進(jìn)入干燥室的新空氣預(yù)熱，減少熱量的損失，提高能量利用率。

通過(guò)引入余熱利用裝置，單位產(chǎn)量的能量消耗降低了10%，降低了生產(chǎn)成本，提高了企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

5結(jié)語(yǔ)

針對(duì)型煤干燥中存在的主要問(wèn)題，開發(fā)了一套由導(dǎo)熱油爐、干燥室、余熱利用裝置3個(gè)主要部分組成的型煤干燥裝置。該裝置采用了V型落料結(jié)構(gòu)，并在型煤層下方鋪設(shè)了導(dǎo)熱油管對(duì)干燥用空氣進(jìn)行再加熱，設(shè)置了能量回收裝置預(yù)熱進(jìn)入干燥室的新鮮空氣，大大提高了型煤的產(chǎn)品質(zhì)量，降低了成本，對(duì)于型煤干燥工藝改進(jìn)和技術(shù)推廣具有明顯的意義。通過(guò)對(duì)裝置的結(jié)構(gòu)分析和技術(shù)測(cè)試，得出主要結(jié)論如下。

1）型煤干燥設(shè)備采用雙鏈板式輸送結(jié)構(gòu)及V型落料結(jié)構(gòu)，避免了型煤下落過(guò)程中的損壞。裝置的生產(chǎn)實(shí)踐檢測(cè)表明，采用該裝置后，型煤在下落過(guò)程中幾乎沒(méi)有損壞，大大提高了型煤成品的合格率。

2）在型煤層下方設(shè)置了導(dǎo)熱油管，對(duì)空氣進(jìn)行再加熱，從而降低了型煤干燥過(guò)程中所需的風(fēng)速;測(cè)試表明，在相同干燥效率條件下，該裝置能夠降低干燥風(fēng)速30%以上，明顯降低了粉塵污染，減少了型煤損壞。

3）通過(guò)設(shè)置余熱回收裝置，提高了能源利用效率，單位產(chǎn)量的能量消耗降低了10%以上，提高了企業(yè)的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

本文設(shè)計(jì)的導(dǎo)熱油管在除垢、清灰方面不夠方便，部分部件維修、更換困難，這需要在未來(lái)的研究中進(jìn)一步優(yōu)化。

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