一种螺旋输送两效蒸发煤料调湿装置及在线控制湿度的方法
阅读说明：本技术 一种螺旋输送两效蒸发煤料调湿装置及在线控制湿度的方法 (Spiral conveying dual-effect evaporation coal material humidity adjusting device and online humidity control method ) 是由 陈宗凯 王跃 马志良 于 2021-08-06 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种螺旋输送两效蒸发煤料调湿装置及在线控制湿度的方法,属于煤料水分控制技术领域。技术方案是：高温蒸汽对第二段螺旋输送机内的煤料进行间接加热,被加热的煤料产生的低温蒸汽通过进入第一段螺旋输送机的外套管,对第一段螺旋输送机输送的煤料进行预热,形成两效蒸发；通过实时在线监测由煤料蒸发产生的水分计量信息,反馈给PID控制系统,通过与设定的参数相比较,得出差异,进行煤料湿度的在线精准控制。本发明的有益效果：实现煤料精准的湿度控制,采用两效蒸发提高能源热传导利用率,节能降耗,封闭的环境中完成对煤料的实时在线精准调湿,不产生扬尘,利于环保。(The invention relates to a spiral conveying double-effect evaporation coal material humidity adjusting device and an online humidity control method, and belongs to the technical field of coal material moisture control. The technical scheme is as follows: the high-temperature steam indirectly heats the coal material in the second section of screw conveyor, and the low-temperature steam generated by the heated coal material enters the outer sleeve of the first section of screw conveyor to preheat the coal material conveyed by the first section of screw conveyor to form double-effect evaporation; the moisture metering information generated by coal evaporation is monitored in real time on line, the moisture metering information is fed back to a PID control system, and the moisture metering information is compared with set parameters to obtain the difference so as to perform on-line accurate control on the humidity of the coal. The invention has the beneficial effects that: the method has the advantages of realizing accurate humidity control of the coal material, improving the heat conduction utilization rate of energy by adopting two-effect evaporation, saving energy, reducing consumption, completing real-time online accurate humidity control of the coal material in a closed environment, not generating raise dust and being beneficial to environmental protection.)
技术领域
本发明涉及一种螺旋输送两效蒸发煤料调湿装置及在线控制湿度的方法，属于煤料水分控制技术领域。
背景技术
煤调湿技术是“装炉煤水分控制工艺”的简称，即将炼焦煤在装炉前去掉一部分水分，保持装炉煤水分控制在6%左右，然后装炉进行炼焦生产。不同于煤预热和煤干燥，其有严格的水分控制措施，能保证焦炉煤水分恒定。该技术直接或间接加热来降低并稳定控制入炉煤所含水分。现代炼焦主要采用湿煤炼焦，焦炉入炉的炼焦煤水分偏高，需要进行干燥和湿度调整。煤干燥与煤调湿的基本原理是利用外加热能将煤料在炼焦炉外进行干燥、脱水以降低入炉煤的水分或对入炉煤的水分进行调节，以控制炼焦能耗量、改善焦炉操作、提高焦炭质量或扩大粘结性煤用量，装炉煤水分稳定有利于焦炉操作稳定，避免焦炭不熟或过火，一般要求装炉煤水分保持在6%左右，如何进行在线干燥调湿是本领域亟待解决的技术问题。已有技术对煤料的干燥方式主要有：第一代是导热油干燥方式；利用导热油回收烟道气余热和焦炉上升管的显热，然后在多管回转式干燥机中，导热油对煤料进行间接加热，从而实现煤料干燥。第二代是蒸汽干燥方式；该方式利用干熄焦蒸汽发电后的背压汽或工厂内其他低压蒸汽作为热源，在多管式干燥机中，蒸汽对煤料进行间接加热干燥。第三代是采用硫化床装置；采用焦炉煤道废气和焦炉煤气对其加热。已有技术存在的问题是：不能对煤料的水分湿度进行精准控制，对煤料的干燥工艺不合理，能源热传导利用率低，不能在封闭的环境中完成对煤料的调湿，容易产生扬尘，不利于环保。
发明内容
本发明的目的是提供一种螺旋输送两效蒸发煤料调湿装置及在线控制湿度的方法，实现煤料精准的湿度控制，采用两效蒸发提高能源热传导利用率，节能降耗，封闭的环境中完成对煤料的实时在线精准调湿，不产生扬尘，利于环保，解决背景技术存在的上述问题。
本发明的技术方案是：
一种螺旋输送两效蒸发煤料调湿装置，由首尾相连的第一段螺旋输送机和第二段螺旋输送机组成两效蒸发系统，高温蒸汽对第二段螺旋输送机内的煤料进行间接加热，被加热的煤料产生的低温蒸汽通过进入第一段螺旋输送机的外套管，对第一段螺旋输送机输送的煤料进行预热，形成两效蒸发。
所述第二段螺旋输送机的芯管二内设有空心轴，空心轴上设置螺旋叶片二，空心轴的两端分别设有进汽旋转接头和出汽旋转接头，空心轴内通入高温蒸汽，高温蒸汽通过进汽旋转接头和出汽旋转接头进出空心轴，旋转的螺旋叶片二增加了热传导面积。
所述第二段螺旋输送机的芯管二通过低温蒸汽导管与第一段螺旋输送机的外套管连通，被加热的煤料产生的低温蒸汽通过低温蒸汽导管进入第一段螺旋输送机的外套管。所述低温蒸汽导管采用压空或者高压蒸汽脉冲式清扫，防止煤料细颗粒沉积，堵塞管道。
所述第一段螺旋输送机的芯管一外设置外套管；所述外套管上设有水汽出口，水汽出口设有计量装置，通过计量装置计量排出水汽的体积或者质量，作为煤料水分蒸发参数，通过与设定的参数相比较，得出差异，调整第二段螺旋输送机内通入高温蒸汽量，实现煤料湿度的精准控制；所述水汽出口设有泵，形成微负压，使煤料水分蒸发加速，并且避免形成扬尘。
所述第一段螺旋输送机的出料口通过下料溜槽与第二段螺旋输送机的进料口连接；第一段螺旋输送机的进料口设有星型给料机，第二段螺旋输送机设有煤料出口。
所述第一段螺旋输送机的芯管一内设有实心轴，螺旋叶片一设置在实心轴上。
本发明的第二段螺旋输送机有两种结构：
结构一：实施例一，空心轴内通入高温蒸汽，对第二段螺旋输送机内的煤料进行间接加热。第二段螺旋输送机的芯管二外设有汽套，汽套通入高温蒸汽，同时对第二段螺旋输送机的芯管二内煤料进行加热干燥。
结构二：实施例二，第二段螺旋输送机的芯管二外设有保温层，空心轴内通入的高温蒸汽对第二段螺旋输送机内的煤料进行间接加热。
一种煤料在线控制湿度的方法，采用上述控制系统，包含如下步骤：
实时在线监测由煤料蒸发产生的水分计量信息，反馈给PID控制系统，通过与设定的参数相比较，得出差异，进行煤料湿度的在线精准控制。
所述煤料蒸发产生的水分计量信息，至少包括计量煤料蒸发产生水汽的体积或者质量。
所述煤料湿度的在线精准控制，至少包含如下三种调整方式：
1、保持进入第二段螺旋输送机高温蒸汽总量不变，通过调节星型给料机电机的频率，实现进入第一段螺旋输送机煤料料流的变化，实现煤料调湿的精准控制；
2、保持进入第一段螺旋输送机煤料料流不变，通过调节进入第二段螺旋输送机的高温蒸汽流量，实现煤料调湿的精准控制；
3、同时调整星型给料机电机的频率和进入第二段螺旋输送机的高温蒸汽流量，实现煤料调湿的精准控制。
所述煤料依次进入第一段螺旋输送机和第二段螺旋输送机，通入的高温蒸汽对第二段螺旋输送机内的煤料进行间接加热，被加热的煤料产生的低温蒸汽通过低温蒸汽导管进入第一段螺旋输送机的外套管，对第一段螺旋输送机输送的煤料进行预热，形成两效蒸发。
所述第一段螺旋输送机外套管上的水汽出口设有计量装置，通过计量装置计量排出水汽的体积或者质量，作为煤料水分蒸发参数，通过与设定的参数相比较，得出差异，进行煤料湿度的在线精准控制。
所述水汽出口设有泵，形成微负压，使煤料水分蒸发加速，并且避免形成扬尘。所述第一段螺旋输送机与第二段螺旋输送机之间的低温蒸汽导管采用压空或者高压蒸汽脉冲式清扫，防止煤料细颗粒沉积，堵塞管道。所述第一段螺旋输送机与第二段螺旋输送机的螺旋叶片一和螺旋叶片二通过旋转增加了热传导面积。
所述第二段螺旋输送机内的高温蒸汽通过调节阀进行给汽量调整，调节阀调整空心轴的高温蒸汽给汽量；如果还通过第二段螺旋输送机芯管二外汽套通入高温蒸汽，调节阀同时可以调整汽套的高温蒸汽给汽量。
本发明的主要创新点：1、基于煤料蒸发产生的水分，作为煤料调湿的控制点，通过PID控制系统控制高温蒸汽给汽量，实现煤料湿度的精准控制；2、通过创新结构的第一段螺旋输送机与第二段螺旋输送机组成的两效蒸发系统，螺旋输送煤料，内外双夹套两效蒸发结构，充分利用蒸汽能源，既可以在线计量煤料蒸发产生水分，又实现对煤料的干燥调湿。
本发明的有益效果：实现煤料精准的湿度控制，采用两效蒸发提高能源热传导利用率，节能降耗，封闭的环境中完成对煤料的实时在线精准调湿，不产生扬尘，利于环保。
附图说明
图1是本发明系统结构示意图；
图2是本发明实施例一第二段螺旋输送机内部示意图；
图3是本发明实施例二第二段螺旋输送机内部示意图；
图4是本发明第一段螺旋输送机内部示意图；
图5是本发明系统流程示意图；
图中：星型给料机1、第一段螺旋输送机2、低温蒸汽导管3、第二段螺旋输送机4、高温蒸汽进气管5、蒸汽计量调整装置6、空心轴7、蒸汽排出口8、计量装置9、泵10、下料溜槽11、汽套12、螺旋叶片二13、进汽旋转接头14、煤料出口15、出汽旋转接头16、外套管17、实心轴18、保温层19、螺旋叶片一20、芯管一21 、芯管二22、水汽出口23。
具体实施方式
以下结合附图，通过实施例对本发明作进一步说明。
一种螺旋输送两效蒸发煤料调湿装置，由首尾相连的第一段螺旋输送机2和第二段螺旋输送机4组成两效蒸发系统，高温蒸汽对第二段螺旋输送机内的煤料进行间接加热，被加热的煤料产生的低温蒸汽通过进入第一段螺旋输送机的外套管，对第一段螺旋输送机输送的煤料进行预热，形成两效蒸发。
所述第二段螺旋输送机4的芯管二22内设有空心轴7，空心轴7上设置螺旋叶片二13，空心轴7的两端分别设有进汽旋转接头14和出汽旋转接头16，空心轴7内通入高温蒸汽，高温蒸汽通过进汽旋转接头14和出汽旋转接头16进出空心轴7，旋转的螺旋叶片二增加了热传导面积。
所述第二段螺旋输送机4的芯管二22通过低温蒸汽导管3与第一段螺旋输送机2的外套管17连通，被加热的煤料产生的低温蒸汽通过低温蒸汽导管3进入第一段螺旋输送机的外套管。所述低温蒸汽导管3采用压空或者高压蒸汽脉冲式清扫，防止煤料细颗粒沉积，堵塞管道。
所述第一段螺旋输送机2的芯管一21外设置外套管17；所述外套管17上设有水汽出口23，水汽出口23设有计量装置9，通过计量装置9计量排出水汽的体积或者质量，作为煤料水分蒸发参数，通过与设定的参数相比较，得出差异，调整第二段螺旋输送机4内通入高温蒸汽量，实现煤料湿度的精准控制。所述水汽出口23设有泵10，形成微负压，使煤料水分蒸发加速，并且避免形成扬尘。
所述第一段螺旋输送机2的出料口通过下料溜槽11与第二段螺旋输送机4的进料口连接；第一段螺旋输送机2的进料口设有星型给料机1，第二段螺旋输送机4设有煤料出口15。
所述第一段螺旋输送机2的芯管一21内设有实心轴18，螺旋叶片一20设置在实心轴18上。
本发明的第二段螺旋输送机4有两种结构：
结构一：实施例一，空心轴7内通入高温蒸汽，对第二段螺旋输送机4内的煤料进行间接加热。第二段螺旋输送机4的芯管二22外设有汽套12，汽套12通入高温蒸汽，同时对第二段螺旋输送机4的芯管二22内煤料进行加热干燥。
结构二：实施例二，第二段螺旋输送机4的芯管二22外设有保温层19，空心轴7内通入的高温蒸汽对第二段螺旋输送机4内的煤料进行间接加热。
一种煤料在线控制湿度的方法，采用上述控制系统，包含如下步骤：
实时在线监测由煤料蒸发产生的水分计量信息，反馈给PID控制系统，通过与设定的参数相比较，得出差异，进行煤料湿度的在线精准控制。
所述煤料蒸发产生的水分计量信息，至少包括计量煤料蒸发产生水汽的体积或者质量。
所述煤料湿度的在线精准控制，至少包含如下三种调整方式：
1、保持进入第二段螺旋输送机4高温蒸汽总量不变，通过调节星型给料机电机的频率，实现进入第一段螺旋输送机2煤料料流的变化，实现煤料调湿的精准控制；
2、保持进入第一段螺旋输送机2煤料料流不变，通过调节进入第二段螺旋输送机的高温蒸汽流量，实现煤料调湿的精准控制；
3、同时调整星型给料机电机的频率和进入第二段螺旋输送机的高温蒸汽流量，实现煤料调湿的精准控制。
所述煤料依次进入第一段螺旋输送机2和第二段螺旋输送机4，通入的高温蒸汽对第二段螺旋输送机4内的煤料进行间接加热，被加热的煤料产生的低温蒸汽通过低温蒸汽导管3进入第一段螺旋输送机2的外套管17，对第一段螺旋输送机输送的煤料进行预热，形成两效蒸发。
所述第一段螺旋输送机2外套管17上的水汽出口23设有计量装置9，通过计量装置9计量排出水汽的体积或者质量，作为煤料水分蒸发参数，通过与设定的参数相比较，得出差异，进行煤料湿度的在线精准控制。
所述水汽出口23设有泵10，形成微负压，使煤料水分蒸发加速，并且避免形成扬尘。所述第一段螺旋输送机与第二段螺旋输送机之间的低温蒸汽导管采用压空或者高压蒸汽脉冲式清扫，防止煤料细颗粒沉积，堵塞管道。所述第一段螺旋输送机与第二段螺旋输送机的螺旋叶片一20和螺旋叶片二13通过旋转增加了热传导面积。
所述第二段螺旋输送机内的高温蒸汽通过调节阀进行给汽量调整，调节阀调整空心轴7的高温蒸汽给汽量；如果还通过第二段螺旋输送机4芯管二22外汽套12通入高温蒸汽，调节阀同时可以调整汽套12的高温蒸汽给汽量。
附图1说明:需要调湿的煤料经星型给料机1、第一段螺旋输送机2和第二段螺旋输送机4到临时存储或者转运站。
高温蒸汽通过蒸汽计量调整装置6进入第二段螺旋输送机4，加热第二段螺旋输送机中的煤料（叶片能够增加传热面积），高温蒸汽经蒸汽排出口8排出。
高温加热第二段螺旋输送机中的煤料，煤料产生部分低温蒸汽，通过低温蒸汽导管3进入第一段螺旋输送机的外套管17，利用两效蒸发原理，预热第一段螺旋输送机中的煤料。
通过泵10引导第一段螺旋输送机的外套管17中冷却产生的水汽，定向流动，并由计量装置9进行水汽计量。根据计量结果，通过PID控制系统，调节星型给料机电机的频率，实现煤料料流的变化。或者，通过蒸汽计量调整装置6调节第二段螺旋输送机进入高温蒸汽的流量，增加或减少煤料调湿产生的蒸汽，实现煤料调湿的精准控制。
附图2说明：
实施例一，第二段螺旋输送机的芯管二内部设有螺旋叶片二，在热交换过程中有效地增加了热传导的面积。第二段螺旋输送机的空心轴在旋转过程中，螺旋叶片二能与煤料连续轻微撞击式接触，使加热湿煤料产生的蒸汽，迅速在泵的引导下，由低温蒸汽导管3导入第一段螺旋输送机的外套管17中冷却。高温蒸汽通过端部的进汽旋转接头14和出汽旋转接头16实现进出空心轴。
连续的煤料通过下料溜槽11进入第二段螺旋输送机，通过煤料出口15导出，进入下一个仓储或者转运站。
由于泵通过外套管17和低温蒸汽导管3引导湿煤料产生的蒸汽，使第二段煤料螺旋输送机中的内部空间形成微负压。煤料在通过煤料出口15时，不会形成扬尘。
汽套12形成的空间里，可以通入高温蒸汽，增加导热面积。
本发明使用的旋转接头属于成熟产品，便于选择，成本低。蒸汽可利用低热值废汽，热交换在封闭的环境中完成，避免了蒸汽弥漫或者扬尘。
附图3说明：
实施例二，如果仅通过空心轴7通入高温蒸汽，就能够实现目标。在第二段螺旋输送机的芯管二外设置保温层19，替代实施例一的汽套12。
附图4说明：
第一段螺旋输送机的煤料由星型给料机1进入，通过下料溜槽1进入第二段螺旋输送机。通过泵10引导第一段螺旋输送机的外套管17中冷却产生的水汽，定向流动，并由计量装置9进行水汽计量。根据计量结果，通过PID控制系统，调节星型给料机电机的频率，实现煤料料流的变化。或者，通过蒸汽计量调整装置6调节第二段螺旋输送机进入高温蒸汽的流量，增加或减少煤料调湿产生的蒸汽，实现煤料调湿的精准控制。
附图5说明：
本发明工艺流程：煤料通过星型给料机1进入第一段螺旋输送机2，通过下料溜槽11进入第二段螺旋输送机4；
热源（高温蒸汽）通过调节阀（蒸汽计量调整装置6）进入空心轴7内，高温蒸汽对第二段螺旋输送机4内的煤料进行间接加热，被加热的煤料产生的低温蒸汽通过低温蒸汽导管3进入第一段螺旋输送机2的外套管17，对第一段螺旋输送机输送的煤料进行预热，形成两效蒸发；
通过泵10引导第一段螺旋输送机的外套管17中冷却产生的水汽，定向流动，并由计量装置9进行水汽计量；根据计量结果，通过PID控制系统，调节星型给料机电机的频率，实现煤料料流的变化；或者，通过蒸汽计量调整装置6调节第二段螺旋输送机进入高温蒸汽的流量，增加或减少煤料调湿产生的蒸汽，实现煤料调湿的精准控制。
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