[發明專利]一種煤炭蒸汽干燥回轉爐強化傳熱裝置及其傳熱方法

在審

• 申請號: 202011013893.5
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112212681A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 權芳民;王秉文;薄興忱;祝建偉
• 申請（專利權）人: 酒泉鋼鐵（集團）有限責任公司
• 主分類號: F27B7/00
• 分類號: F27B7/00;F27B7/20;F27B7/22;F27B7/28;F27D17/00;F26B21/00;F26B25/00;F26B25/04;F26B25/12;F26B25/16
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產權代理有限公司 51230
• 代理人: 白小明

本發明涉及化工工程傳熱設備技術領域，用于提高煤炭在回轉爐內的干燥溫度、提高傳熱效率、降低蒸汽使用量，具體涉及一種煤炭蒸汽干燥回轉爐強化傳熱裝置及其傳熱方法，包括連接在支撐座上的臥式回轉圓筒，臥式回轉圓筒上連接煤炭螺旋輸料機、傳動機構和出料機構，臥式回轉圓筒內連接加熱結構，加熱結構包括連接在臥式回轉圓筒內的蒸汽列管，蒸汽列管上設置第一低壓蒸汽入口和凝結水出口，臥式回轉圓筒內側設置由煙氣夾套圓筒形成的夾套，沿臥式回轉圓筒的筒長方向設置多個低溫煙氣列管，低溫煙氣列管上設置煙氣入口和煙氣出口；在上述結構的基礎上以對流和輻射的傳熱方式進行傳熱；提高了煤炭在回轉爐內的干燥溫度和傳熱效率、降低了蒸汽使用量。

技術領域

本發明涉及化工工程傳熱設備技術領域，用于提高煤炭在回轉爐內的干燥溫度、提高傳熱效率、降低蒸汽使用量，具體涉及一種煤炭蒸汽干燥回轉爐強化傳熱裝置及其傳熱方法。

背景技術

煤炭的干燥過程是通過加熱將煤炭中水份蒸發并排出的過程，含濕煤炭的干燥是在受熱情況下，煤炭內部水份向表面移動，由液態變為汽態，再自煤炭表面將水份移入周圍的氣體介質過程，煤炭的干燥是一個傳熱和傳質的綜合過程：

(1)煤炭干燥的傳熱過程：包括干燥介質以對流傳熱方式將熱量傳遞給煤炭表面，再以傳導傳熱方式向煤炭內部傳遞；煤炭表面受熱后，煤炭中的水份汽化蒸發，由液體水變為氣態蒸汽；

(2)煤炭干燥的外擴散過程：水蒸汽通過煤炭表面邊界層向干燥介質的擴散；

(3)煤炭干燥的內擴散過程：水份自煤炭內部向表面的擴散。

在煤炭干燥過程中，上述三個過程是同時進行的。

在煤炭干燥的間接式回轉爐中，煤炭與加熱介質不直接接觸，通過固體壁面實現間接熱量傳遞，采用負壓抽吸或通入少量載氣等方法將煤炭干燥過程產生的濕蒸汽排出回轉爐。根據固體壁面設置形式的不同，干燥爐主要分為外熱式回轉爐和列管式回轉爐兩大類。外熱式回轉爐大多采用熱煙氣加熱回轉筒體外壁，通過筒壁對爐內煤炭進行干燥；列管回轉爐是外熱式回轉爐的一種形式，通過設置在回轉爐筒體內若干加熱管對筒體內煤炭進行干燥。

煤炭蒸汽干燥回轉爐是回轉爐的一種，其主體設備是一個臥式回轉圓筒，圓筒內沿爐長方向以同心圓方式排列2-5圈貫穿于整個筒體的加熱管，加熱管通過筋板固定在筒壁上，并隨筒體一起轉動。筒體按照入料端高、出料端低的傾斜方式進行安裝。物料進入筒體內后隨著筒體的旋轉，物料不斷被提升、滾落，并與加熱管和爐氣進行熱量傳遞。蒸汽干燥回轉爐利用蒸汽熱量對煤炭進行間接加熱，加熱蒸汽從回轉爐尾部經過汽室通入到換熱管內，煤炭從回轉爐入料端加入到筒體內，在筒體內，蒸汽走列管內側，煤炭走管外側，含濕煤炭與蒸汽管壁進行接觸換熱。回轉爐隨著筒體的轉動，煤炭在向出料端方向移動過程中，煤炭中水分吸熱后蒸發，當煤炭到達回轉爐出料端時，其水份含量達到要求，干燥后的煤炭從回轉爐出料端排出并進入下一工序繼續進行處置。蒸汽換熱后產生的冷凝液進入到回收系統進行循環利用，煤炭中夾帶的空氣以及干燥產生的水蒸汽從回轉爐出料端上部排出，并進入尾氣處理系統回收水份。為提高回轉爐干燥過程的傳質速率，通常在筒體內通入一股載氣，以便將煤炭干燥過程中脫除的濕汽快速排出回轉爐。

在煤炭蒸汽干燥回轉爐內，從爐內氣體流動來看，為提高傳熱效率，高溫爐氣應充滿爐膛或貼附煤炭表面流動，但對煤炭蒸汽干燥(也有少量載濕氮氣)回轉爐來說，煤炭干燥過程所產生的氣體量較小，高溫爐氣不能充滿爐膛空間，造成高溫爐氣靠近爐頂，并在高溫爐氣與煤炭之間形成溫度較低的氣層，低溫氣層的存在，對爐頂管壁和高溫爐氣對煤炭的傳熱起到“隔絕”作用，減小了回轉爐內的傳熱量。

在煤炭蒸汽干燥回轉爐內，加熱列管的內外表面都是光滑表面，當氣體介質在加熱列管的內部及外部流動時，因氣體與壁面之間存在相對速度，將在壁面上形成一定厚度的氣體附面層。附面層的厚度與流體速度有關，附面層厚度越厚其熱阻越大。氣體介質在壁面流動的附面層存在，降低了加熱列管內側和外側的傳熱量。