一種自密封式低階煤及煤泥負壓干燥裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種自密封式低階煤及煤泥負壓干燥裝置，屬于煤炭干燥設備技術領域。
【背景技術】
[0002]低階煤主要為褐煤、長焰煤、不粘煤、弱粘煤等，由于其煤化程度低，孔隙發達，含水量較高(通常為30%-50%)，熱值低，但其揮發份高，燃點低。煤泥是煤炭在破碎分選過程中產生的，通常需要經過浮選和壓濾，但是經壓濾后的煤泥含水量依舊很高(通常為不低于20%)。低階煤及煤泥的高水分直接影響其使用、運輸和儲存。因為煤的水分增加，有用成分相對減少，且水分在燃燒時變成蒸汽要吸熱，因而降低了煤的發熱量；煤的水分增加，還增加了無效運輸，并給卸車帶來了困難。所以，為了充分開發利用低階煤及煤泥，必須對其進行干燥處理。目前，國內低階煤及煤泥干燥通常使用筒式干燥機，采用高溫熱煙氣與煤粒直接接觸脫水，脫水效率低、粉塵量大，而且存在容易自燃、爆炸等安全隱患。
[0003]煤的水分是指單位質量的煤中水的含量。煤的水分有內在水分和外在水分兩種。外在水分附著在煤顆粒表面，很容易在常溫下的干燥空氣中蒸發，但是蒸發到煤顆粒表面的水蒸氣壓與空氣的濕度平衡時就不再蒸發，而且外在水分也可以借助機械擠壓方式脫除。位于煤內部毛細孔中的內在水主要以液態滲流或先蒸發再擴散的方式脫除，這兩種脫水形式都與界面水蒸汽分壓有關，負壓環境下，界面水蒸氣分壓較低，毛細管水脫除速度較大，另外，根據開爾文公式，相同干燥溫度下，環境壓強越低，水蒸汽分壓越低，能夠脫水的煤中孔隙尺寸越小，內在水分脫除的越徹底。所以，負壓干燥環境利于煤中水分高效、深度和快速脫除，而且需要的熱能少。中國實用新型專利“一種褐煤干燥提質系統”(專利號:201020285076.0，公告日:2011年2月16日)中提到的密閉負壓環境的形成是通過密封給料端和密封排料端實現的，但給料與排料如何做到密封沒有解釋清楚。中國發明專利申請“褐煤管式干燥機”(申請號:201310584790.8，公開日:2014年2月19日)中所提到的負壓密閉環境是通過給料端和排料端均設有兩級密封擋板獲得的，這種密封裝置結構較復雜且需較高的自動化程度。
【發明內容】
[0004]針對上述現有技術中存在的缺陷，本發明提供了一種自密封式低階煤及煤泥負壓干燥裝置，利用螺旋擠壓機的結構特征，通過煤料的進出過程實現自密封以獲得負壓密閉環境，解決了低階煤及煤泥負壓干燥中密閉負壓環境難以獲得的技術問題。
[0005]為了實現本發明的目的，本發明提供了兩種技術方案。
[0006]本發明提供的第一種技術方案為:本發明包括依次配合連接的螺旋給料器、干燥筒與螺旋排料器，螺旋給料器和螺旋排料器都包括圓柱部分和截頭圓錐部分，其中螺旋給料器的圓柱部分與干燥筒連接，螺旋排料器的截頭圓錐部分與干燥筒連接；
螺旋給料器的截頭圓錐部分設置入料口，螺旋排料器的圓柱部分的末端設置出料口 ； 螺旋給料器和螺旋排料器內部設置螺旋葉片，所述相鄰螺旋葉片之間的螺距沿著從截頭圓錐部分到圓柱部分的方向逐漸遞減；
中心熱氣管沿中心軸線方向貫穿螺旋給料器、干燥筒和螺旋排料器，螺旋給料器和螺旋排料器內部的螺旋葉片與中心熱氣管固定連接；
在干燥筒內部，至少3塊煤料刮板與中心軸線平行并環繞干燥筒內壁等間距均勻布置，所述每塊煤料刮板通過至少2塊支撐板與中心熱氣管固定連接；
在干燥筒內部，U型熱交換管圍繞中心熱氣管以輻射狀布置，所述U型熱交換管的兩端口與中心熱氣管固定連接并貫通；
螺旋葉片、煤料刮板、支撐板、U型熱交換管與中心熱氣管連接為一個整體，在動力系統的驅動下以相同的轉速旋轉運動；
螺旋排料器的截頭圓錐部分設置水蒸氣外排口，所述水蒸氣外排口通過真空泵與除塵裝置連接。
[0007]進一步優化，第一種技術方案中U型熱交換管的設置方式為:在干燥筒內部，沿中心熱氣管的一處橫截面圓環線在中心熱氣管內部設置密封板，所述至少3個U型熱交換管圍繞該密封板以輻射狀等間距均勻布置，并且使全部U型熱交換管的兩端口分布在該密封板的兩側；按照前述方式在干燥筒內部的中心熱氣管的至少3個不同位置橫截面圓環線處設置密封板和U型熱氣管。
[0008]本發明提供的第二種技術方案為:本發明包括依次配合連接的螺旋給料器、干燥筒與螺旋排料器，螺旋給料器和螺旋排料器都包括圓柱部分和截頭圓錐部分，其中螺旋給料器的圓柱部分與干燥筒連接，螺旋排料器的截頭圓錐部分與干燥筒連接；
螺旋給料器的截頭圓錐部分設置入料口，螺旋排料器的圓柱部分的末端設置出料口 ；螺旋給料器和螺旋排料器內部設置螺旋葉片，所述相鄰螺旋葉片之間的螺距沿著從截頭圓錐部分到圓柱部分的方向逐漸遞減；
中心熱氣管沿中心軸線方向貫穿螺旋給料器和螺旋排料器，螺旋給料器和螺旋排料器內部的螺旋葉片與中心熱氣管固定連接；
在干燥筒內部，干燥筒兩端各設置一個與中心軸線垂直且直徑小于干燥筒直徑的中空圓盤，所述兩中空圓盤相對的一側通過直型熱交換管固定連接并貫通，所述兩中空圓盤的另一側在其圓心處分別與中心熱氣管固定連接并貫通；
在干燥筒內部，至少3塊煤料刮板與中心軸線平行并環繞干燥筒內壁等間距均勻布置，所述每塊煤料刮板的兩端分別與兩中空圓盤的邊緣固定連接；
螺旋葉片、煤料刮板、中空圓盤、直型熱交換管與中心熱氣管連接為一個整體，在動力系統的驅動下以相同的轉速旋轉運動；
螺旋排料器的截頭圓錐部分設置水蒸氣外排口，所述水蒸氣外排口通過真空泵與除塵裝置連接。
[0009]進一步優化，第二種技術方案中直型熱交換管的設置方式為:所述至少3個直型熱交換管平行于兩中空圓盤的圓心連接線并沿著中空圓盤上的一個同心圓均勻布置；按照前述方式沿著中空圓盤上的至少3個不同直徑的同心圓布置直型熱交換管。
[0010]另外，進一步優化，在第一和第二種技術方案中都可以適用以下技術特征:
(I)干燥筒的外部包裹保溫層，在干燥筒和保溫層之間沿干燥筒外壁纏繞環形熱氣管；
(2)所述煤料刮板與干燥筒內壁相距1-1Omm;
(3)所述螺旋給料器和螺旋排料器的內壁與螺旋葉片外緣相距5-20mm;
(4)所述的除塵裝置為旋風除塵器或濕式除塵器；
(5)按照螺旋給料器在上和螺旋排料器在下的方式，所述裝置安裝時使中心熱氣管與水平面成5-20°傾角；
(6)所述動力系統包括電動機、減速器、離合器、齒輪組和軸承，動力系統帶動中心熱氣管轉動。
[0011]本發明結構設計巧妙，利用螺旋擠壓機式的結構實現煤的連續給料和連續排料，并達到干燥裝置的自密封狀態。煤料從螺旋給料器和螺旋排料器的截頭圓錐部分進入再從圓柱部分排出，在旋轉的螺旋葉片的推動下沿軸向前行。由于，螺旋給料器和螺旋排料器從截頭圓錐部分到圓柱部分直徑減小，且相鄰螺旋葉片之間的螺距沿著從截頭圓錐部分到圓柱部分的方向逐漸遞減，所以煤料在前行過程中受到不斷增大的擠壓力，最后在圓柱部分形成充滿整個空間的被壓實的圓柱狀煤料，從而可以實現干燥裝置的自密封狀態。
[0012]由于經螺旋給料器擠壓后進入干燥筒內部的煤料大部分成塊狀，不利于煤料的充分干燥，所以本發明在干燥筒內部設置煤料刮板將塊狀煤料分散。通過煤料刮板的旋轉將干燥筒底部的煤料提升到一定高度后拋落。煤料在下落過程中，與U型熱交換管或直型熱交換管碰撞破裂，并在干燥筒底部碎裂。經過多個煤料刮板的旋轉，煤料不斷被提升并拋落，重復上述過程，從而被充分松散。另外，煤料刮板環繞干燥筒內壁布置，使煤料刮板與干燥筒內壁相距l-10mm，可以保證煤料刮板將干燥筒底部的煤料完全刮起并提升。
[0013]本發明采用間接加熱方式，具有防止高溫自燃和避免爆炸的優點。本發明中可以采用鍋爐或生產工藝管路中產生的余熱作為熱源，利于節約能源和降低成本，也可以專門自設熱源。中心熱氣管和環形熱氣管與熱源連接通入熱氣。中心熱氣管的熱氣流入U型熱交換管或直型熱交換管后散發熱量，使干燥筒內溫度升高。另外，干燥筒外部包裹的保溫層可以防止熱量的散失，纏繞的環形熱氣管也可以散發熱量，進一步提高干燥筒內的溫度。通過這種間接加熱方式使干燥筒內部保持較高的溫度，提供煤料中水分蒸發需要的熱量。
[0014]煤料在干燥過程中會產生大量的水蒸氣，所以本發明在螺旋排料器的截頭圓錐部分設置水蒸氣外排口。水蒸氣在從干燥