型煤干燥设备结构设计与分析

于新奇 韩伟信 魏青 刘庆刚

摘要：针对型煤干燥过程能源利用效率低、粉尘污染严重等问题，设计开发了一套通过在煤层下方铺设导热油管提供热量，并利用余热回收装置提高能源利用效率的型煤干燥装置。介绍了型煤干燥设备的总体结构，并对该装置的导热油炉、干燥室、余热利用装置3部分进行了结构分析，其中干燥室内铺设多层导热油管以逐步加热煤层和空气，从而能够在较小的风速条件下实现型煤的高效率干燥。通过结构分析和企业应用情况反馈表明，在保持相同干燥效率条件下，与不采用换热排管的装置相比，本装置在干燥过程中型煤几乎没有破损，干燥风速降低30%以上，单产能量消耗降低超过10%。因此，所设计的装置可以显著提高型煤成品率，降低粉尘污染，提高能量利用效率，降低企业生产成本，有助于型煤的推广利用。

关键词：机械设计其他学科;型煤干燥;链板输送;导热油;余热利用

中图分类号：TK173文献标志码：A

doi：10.7535/hbgykj.2019yx03008

文章编号：1008-1534（2019）03-0196-04

中国是煤炭生产和消费大国，每年要燃烧几十亿吨的煤炭，其中一半左右为散煤直接燃烧，能源利用效率低，造成了严重的环境问题[1-4]。试验研究表明，与散煤相比，型煤燃烧可以提高能源利用效率20%以上，烟尘排放量可减少超过89%，氮氧化物减少60%，SO2减少50%，是节约能源、提高能源利用率、提高经济效益的有效途径[5-7]。工业炉窑使用型煤代替散煤，节煤和环保效果更加显著[8]。型煤生产工艺简单，成本低廉，管理方便，应用前景广阔。然而，在型煤干燥方面，目前国内型煤干燥设备主要有隧道式干燥器、链式干燥器和直立式干燥器3种干燥装置，干燥介质多为热空气和烟气，效率低且温度不易控制，型煤易自燃[9-13];为了提高干燥效率，需要使用大功率风机，产生大量粉尘，既耗能又污染环境[14-16]。為降低型煤干燥过程中耗能和污染的问题，设计了一种节能新型型煤干燥设备，利用加热的导热油对型煤进行干燥，通过导热油炉控制导热油温，实现温度的准确控制，防止型煤自燃。该设备能够有效提高型煤成型率，降低热量消耗和环境污染，对于型煤的推广利用具有明显的促进意义。

1型煤干燥设备的总体结构

新型型煤干燥设备及整体干燥工艺流程如图1所示。型煤干燥设备主要包括3部分：导热油炉，干燥室和余热利用装置。导热油炉主要加热导热油，为干燥型煤提供热源;干燥室内布置双链板式型煤输送装置，导热油排管置于链板输送装置之下;余热利用装置利用从干燥室排出的废气，对新空气进行加热。

导热油炉加热后的导热油，经循环泵进入干燥室内的导热油排管，使其与废气进行换热，同时，在两者共同作用下对输送装置上的型煤进行干燥。干燥结束后的导热油回流至导热油炉中，如此反复循环持续对型煤进行干燥。从干燥室排出的废气由引风机引入余热利用装置，与新空气换热后最终由排出口排出。加热后的新鲜空气以较小的流速引入干燥室内，带走干燥室产生的水蒸气，提高型煤的成型质量。

2干燥室结构分析

干燥室是整个工艺流程的关键装置，如图1所示。型煤通过进料口1落在链板式输送装置的承载链板4上，承载链板4借助轴8的转动在起支撑作用的水平导轨上运动，当承载链板运动到V形落料区域时，型煤滚落至下一层的承载链板上。V形落料结构能保证型煤持续落下，最终从出料口离开。

输送装置主要包括轴、链轮、承载链板和导向滑轨。承载区、翻转区和V形落料区组成物料输送区，如图2所示，本设备设计的V形落料结构可防止型煤在下落时由于速度过快而碎裂，提高型煤成品合格率。设计的圆弧滑轨可保证承载链板平稳翻转，降低磨损，提高承载链板的使用寿命。

承载链板结构由栅条、边框、支撑链板轮和链条轴组成，如图3所示。栅条在边框内自支撑链板轮端由高到低均匀间隔焊接，减缓落料时型煤的下落速度，防止成型型煤破碎。

导热油排管结构包括进油口、出油口、两端封闭的横管和换热排管，如图4所示。倾斜布置的导热油排管进油口低于出油口，当循环泵停止工作时，导热油可自动从导热油排管中回流至导热油炉继续加热，降低运行成本。

通过在型煤干燥企业试验测试本装置的性能，发现在保持相同干燥效率的条件下，本装置比不采用换热排管的装置可以降低干燥风速30%;由于引入了V形落料结构，型煤在下落过程中几乎没有损坏，提高了产品质量和市场竞争力。

3导热油炉结构分析

导热油炉又称有机热载体炉。一般以煤、油、汽为燃料，可以通过热载体将热送给用热设备，冷却后的热载体重新进入炉内加热。导热油炉可在低压条件下获得较高的工作温度，也可以精确控制热载体的运行[17-18]。

本设计选用卧式链条炉排导热油炉。导热油炉主体使用管架式结构，内部安装蛇形管和门型管;采用链条炉排结构，自动添加燃料;设有除渣装置，保证燃料充分燃烧[19]。

4余热利用装置结构分析

传统干燥设备并没有设置余热利用装置，直接将从干燥室排出的含蒸汽气体排放到大气，浪费大量热能，造成损失。该设备设有余热利用装置，如图5所示。可利用从干燥室排出的蒸汽热量对进入干燥室的新空气预热，减少热量的损失，提高能量利用率。

通过引入余热利用装置，单位产量的能量消耗降低了10%，降低了生产成本，提高了企业的市场竞争力。

5结语

针对型煤干燥中存在的主要问题，开发了一套由导热油炉、干燥室、余热利用装置3个主要部分组成的型煤干燥装置。该装置采用了V型落料结构，并在型煤层下方铺设了导热油管对干燥用空气进行再加热，设置了能量回收装置预热进入干燥室的新鲜空气，大大提高了型煤的产品质量，降低了成本，对于型煤干燥工艺改进和技术推广具有明显的意义。通过对装置的结构分析和技术测试，得出主要结论如下。

1）型煤干燥设备采用双链板式输送结构及V型落料结构，避免了型煤下落过程中的损坏。装置的生产实践检测表明，采用该装置后，型煤在下落过程中几乎没有损坏，大大提高了型煤成品的合格率。

2）在型煤层下方设置了导热油管，对空气进行再加热，从而降低了型煤干燥过程中所需的风速;测试表明，在相同干燥效率条件下，该装置能够降低干燥风速30%以上，明显降低了粉尘污染，减少了型煤损坏。

3）通过设置余热回收装置，提高了能源利用效率，单位产量的能量消耗降低了10%以上，提高了企业的产品竞争力。

本文设计的导热油管在除垢、清灰方面不够方便，部分部件维修、更换困难，这需要在未来的研究中进一步优化。

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