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1.本实用新型涉及煤化工领域，尤其涉及一种煤化工系统中防煤粉闪爆的气化干燥单元。


背景技术：

2.煤化工系统中，粉煤加压气化前需要将原料煤送管式干燥机内干燥后磨煤成粉，利用低压过热蒸汽将原料煤加热蒸发，含水量由33.5％降至15％左右，使其含水量满足磨煤机进料条件。碎煤蒸发后产生的水汽、少量环境空气、煤粉粉尘通过一次风机抽出后经袋滤器过滤排放至大气中。
3.原料煤为褐煤时，其本身挥发分高、易自燃的物性对碎煤干燥工艺流程安全威胁较大。在空气氧含量为21％(v)的气氛中，褐煤的自燃温度为100℃；当褐煤煤粉粒径越细堆积厚度越高时，自燃风险越高；环境中氧含量越高，褐煤越容易自燃；环境温度越高褐煤越容易自燃。因此，决定褐煤是否自燃的两个重要条件，一个是褐煤所在环境中氧含量；另一个就是褐煤所在环境的温度。
4.从褐煤的物理性质结合干燥工艺可以看出，粉煤干燥工艺通过低压蒸汽将粉煤从常温升高至100℃左右，且干燥机前端为敞开空间，一次风中氧含量较高；另外，原料褐煤中夹带有少量粉煤，且在干燥处理过程中，褐煤粒度因加热原因也会变小，产生粉煤，这些因素的叠加，加大了预干燥粉煤自燃的安全风险；当干燥系统中粉煤浓度高时，甚至会导致预干燥存在粉煤闪燃、闪爆的安全风险！


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种煤化工系统中防煤粉闪爆的气化干燥单元。
6.本实用新型由如下技术方案实施：一种煤化工系统中防煤粉闪爆的气化干燥单元，其包括碎煤仓和干煤仓；其还包括称重给煤机、管式干燥机、埋刮板输送机、袋式过滤器、蒸汽发生器、蒸汽冷凝液槽、氮气管线，
7.所述碎煤仓的出口与所述称重给煤机的入口通过闸板阀连通，所述称重给煤机的出口与所述管式干燥机的管程入口通过管道连通，所述管式干燥机的管程出料口与所述埋刮板输送机的入口通过管道连通，所述埋刮板输送机的出口与所述干煤仓进口连通；所述管式干燥机的管程出气口还与袋式过滤器的入口通过管道连通，所述袋式过滤器的底部出口通过三通阀分别与所述干煤仓进口以及水处理泥浆槽连通；
8.所述蒸汽发生器的蒸汽出口与所述管式干燥机的壳程入口通过管道连通，在连通所述蒸汽发生器和所述管式干燥机的管道上设有蒸汽开关阀；所述管式干燥机的壳程出口与所述蒸汽冷凝液槽入口通过管道连通，所述蒸汽冷凝液槽出口与所述蒸汽发生器通过管道连通；
9.所述氮气管线分别与所述管式干燥机的管程出口、袋式过滤器入口连通，与所述袋式过滤器连通的氮气管线上设有氮气阀。
10.进一步的，所述氮气管线还与碎煤仓通过管道连通。
11.进一步的，所述碎煤仓顶部连通有碎煤仓排风过滤器，所述碎煤仓排风过滤器的出口与碎煤仓排风机连通。
12.进一步的，在所述碎煤仓内还设有疏松机。
13.进一步的，所述干煤仓的出口与袋式过滤器的入口连通，所述袋式过滤器的出气口与干煤排风机连通。
14.进一步的，其还包括控制器，在所述管式干燥机的管程出气口上设有电化学微量水分仪和红外一氧化碳分析仪，在所述袋式过滤器进口设有气温传感器，在所述管式干燥机的轴承上安装有用于监测管式干燥机轴承润滑油油温的油温传感器，所述电化学微量水分仪、红外一氧化碳分析仪、气温传感器、油温传感器和称重给煤机均与控制器输入端信号连接，所述控制器的输出端分别与蒸汽开关阀、氮气阀信号连接。
15.本实用新型的优点：本实用新型通过在碎煤仓、称重给煤机、管式干燥机、埋刮板输送机和袋式过滤器内送入氮气，解决碎煤干燥技术中潜在的粉煤闪燃、闪爆安全隐患；而且通过安全联锁的完善，彻底杜绝碎煤干燥系统紧急停车及检修期间易发生的闪燃事故，降低因该事故造成的袋滤器布袋烧损等检维修成本，以及粉煤自燃产生的次生安全事故、人员伤害。
附图说明：
16.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本实用新型一种煤化工系统中防煤粉闪爆的气化干燥单元的示意图；
18.图2为本实用新型的电控图。
19.图中：碎煤仓1、干煤仓2、称重给煤机3、管式干燥机4、埋刮板输送机5、袋式过滤器6、蒸汽发生器7、蒸汽冷凝液槽8、氮气管线9、闸板阀10、三通阀11、水处理泥浆槽12、蒸汽开关阀13、氮气阀14、碎煤仓排风过滤器15、疏松机16、油温传感器17、干煤排风机18、控制器19、电化学微量水分仪20、红外一氧化碳分析仪21、气温传感器22。
具体实施方式：
20.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
21.一种煤化工系统中防煤粉闪爆的气化干燥单元，其包括碎煤仓1、干煤仓2、称重给煤机3、管式干燥机4、埋刮板输送机5、袋式过滤器6、蒸汽发生器7、蒸汽冷凝液槽8、氮气管线9，
22.碎煤仓1的出口与称重给煤机3的入口通过闸板阀10连通，称重给煤机3的出口与管式干燥机4的管程入口通过管道连通，管式干燥机4的管程出料口与埋刮板输送机5的入
口通过管道连通，埋刮板输送机5的出口与干煤仓2进口连通；管式干燥机4的管程出气口还与袋式过滤器6的入口通过管道连通，袋式过滤器6的底部出口通过三通阀11分别与干煤仓2进口以及水处理泥浆槽12连通；
23.蒸汽发生器7的蒸汽出口与管式干燥机4的壳程入口通过管道连通，在连通蒸汽发生器7和管式干燥机4的管道上设有蒸汽开关阀13；管式干燥机4的壳程出口与蒸汽冷凝液槽8入口通过管道连通，蒸汽冷凝液槽8出口与蒸汽发生器7通过管道连通；
24.氮气管线9分别与管式干燥机4的管程出口、袋式过滤器6入口连通，与袋式过滤器6连通的氮气管线9上设有氮气阀14。
25.氮气管线9还与碎煤仓1通过管道连通。
26.碎煤仓1顶部连通有碎煤仓排风过滤器15，碎煤仓排风过滤器15的出口与碎煤仓1排风机连通。
27.在碎煤仓1内还设有疏松机16。冬季来煤凝结水量高，导致碎煤仓1底部容易引起堵煤或者碎煤煤粉架桥时，通过液压驱动疏松机16，有利于碎煤正常下料，防止管式干燥机4断料后导致的温度上升造成危险。
28.所述干煤仓2的出口与袋式过滤器6的入口连通，所述袋式过滤器6的出气口与干煤排风机18连通。
29.作为一种具体实施方式，本方案还包括控制器19，在管式干燥机4的管程出气口上设有电化学微量水分仪20和红外一氧化碳分析仪21，在袋式过滤器6进口设有气温传感器22，在管式干燥机4的轴承上安装有用于监测管式干燥机4轴承润滑油油温的油温传感器17，电化学微量水分仪20、红外一氧化碳分析仪21、气温传感器22、油温传感器17和称重给煤机3均与控制器19输入端信号连接，控制器19的输出端分别与蒸汽开关阀13、氮气阀14信号连接。
30.工作原理：
31.粒度≤13mm的原料煤由原料输送系统送入碎煤仓1内储存，碎煤仓1顶部设置碎煤仓排风过滤器15，原煤经称重给煤机3调节给料量后进入管式干燥机4，碎煤仓1与称重给煤机3之间设置闸板阀10，用于系统停车与称重给煤机3故障时的隔离。
32.管式干燥机4是一个大型回转体管式换热器，煤走管程，0.35mpa、180℃的低压过热蒸汽走壳程，称重给煤机3来的原煤从管式干燥机4前端进入管程进行干燥，干燥后的煤水分在12～15％wt，通过埋刮板输送机5进入干煤仓2。干煤仓2内的气体被抽入袋式过滤器6；管式干燥机4管程中干燥后的气体(空气、粉尘、水蒸气)也被抽到袋式过滤器6，经过滤后保证排放气尘含量≤30mg/nm3；袋式过滤器6分离下的煤粉经三通阀11落入干煤仓2，事故工况下的物料经三通阀11切换最终排放至水处理泥浆槽12。
33.蒸汽发生器7产生的减温减压后0.35mpa、180℃的低压过热蒸汽进入管式干燥机4壳程，在壳程换热后形成冷凝液，从管式干燥机4尾端中心管排放至蒸汽冷凝液槽8，而后再送入蒸汽发生器7内循环使用。
34.生产运行中，碎煤仓1、称重给煤机3、管式干燥机4、干煤仓2和袋式过滤器6内均小开度供入氮气；
35.原料碎煤的水分在管式干燥机4列管中被壳程低压过热蒸汽加热，蒸发后的水汽与管式干燥机4前端少量空气混合并通过袋式过滤器6过滤后抽出。由于水汽分压(露点)较
高，混合气中氧含量≤13％，助燃气体浓度达不到要求，故不会出现袋式过滤器6内粉尘闪燃的情况。
36.然而当投煤量降低且加热蒸汽切除期间，由于列管温度及物料填充度不足导致水汽分压下降，混合气体中氧含量开始上涨，在系统温度未及时降至安全范围时达到燃烧条件，容易产生闪燃事故。因此，系统停运期间，通过快速降低温度、控制系统氧含量低于燃烧条件的方法，防止干燥系统中煤粉自燃。
37.具体的，蒸汽开关阀13关闭条件是：
38.1、管式干燥机4停运时，关闭蒸汽开关阀13，停止向管式干燥机4内供蒸汽，防止冷凝液富集后增重，导致设备无法启动；
39.2、给煤机停运时，关闭蒸汽开关阀13，防止列管过热导致系统温度上涨；
40.3、闸板阀10关闭时，关闭蒸汽开关阀13，防止列管过热，导致系统温度上涨；
41.4、管式干燥机4出口废气温度≥105℃，关闭蒸汽开关阀13，防止系统温度上涨；
42.5、袋式过滤器6的排风机停运后，关闭蒸汽开关阀13，防止加热产生大量废气在管式干燥机4前端逸出造成厂房内产生粉尘环境；
43.袋式过滤器6内除正常生产供入小流量氮气外，还供有消防氮气(图1中与袋式过滤器6连接的氮气即消防氮气)，开启条件主要考虑到装置正常运行及装置停运期间的两种不同情况：
44.装置运行期间联锁开阀条件：当红外一氧化碳分析仪21监测到废气一氧化碳≥300ppm、称重给煤机3监测到给煤量≤15t、电化学微量水分仪20监测到废气露点≤67℃延时3秒、气温传感器22监测到袋式过滤器6袋滤器入口废气温度≥106℃、油温传感器17监测到管式干燥机4轴承油温≥75℃，满足上述条件的一项，则连锁开启氮气阀14。
45.装置停运期间联锁开阀条件：气温传感器22监测到袋式过滤器6袋滤器入口废气温度≥60℃或红外一氧化碳分析仪21监测到废气一氧化碳≥15ppm时连锁开启氮气阀14，此时需要检查管式干燥机4和袋式过滤器6内是否发生了自燃。
46.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。