本實用新型專利技術提供一種輥壓機，其具有帶起伏外圍表面的輥，輥以定時峰對谷過程旋轉以提供高效壓實，適用于將高水分低階煤或其它碳質材料轉變為高能耐水產品。當原料被具有規定輪廓的輥的輥壓機械壓實以移動內在水分且瓦解大部分間質孔隙空間時，移動的水分可通過低溫干燥而移除以形成抵抗再吸收水或其它液體的產品。本實用新型專利技術的輥和輥壓機將促進低階煤用于液化和汽化。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）
【技術實現步驟摘要】
本技術描述了一種適用于從低階煤產生高能量內含物的固體燃料的新穎的輥壓機。從這些輥所產生的固體燃料產品抗吸水且用于漿進料(slurry-fed)的氣化和液化系統的理想原料。
技術介紹
研究者試圖減小在低階煤中的固有水分以試圖形成高能漿。提出了各種方法來在制漿之前處理原料LRC。它們包括通過直接接觸高溫氣體來進行熱干燥，通過使煤接觸高溫表面來進行間接干燥，和熱液(hydrothermal)處理(其中煤浸沒于保持在高溫和高壓的填充了水的容器中)。這些方法被證明是令人不滿意的，這歸因于過高的成本和所產生的產品當在將制漿過程中浸沒于液體水中時再吸收水分。因此，仍然需要有效且具有成本經濟的機械來制備低階煤以用于氣化和液化。
技術實現思路
本技術提供用于高效處理低階煤(LRC)以減小固有水分且防止在浸沒時再吸收水分的機械機構。這些過程機械地且有效地將原料低階煤在高壓下轉變以使孔隙結構瓦解，從而排出在孔隙中包含的水，且使得孔隙崩潰以防止液體水再進入，得到理想地適于氣化和液化過程的固體燃料產品。本技術的輥和輥壓機產生高持續力，這種高持續力用于使得低階煤材料孔隙結構瓦解，將水逐出到被壓 實材料的表面。濕的壓實材料然后被進給到低溫或環境溫度干燥裝置，在其中使較大比例的水從材料表面蒸發。因為蒸汽排出，在低溫操作本技術最小化材料氧化和產品中孔隙打開。本技術提供適用于處理褐煤、亞煙煤和可用于向煤氣化器進料的固體碳質材料的新穎的機械設備。包含在低階煤的孔隙中的較大比例的水分(常常占總水分的多達40%或更多)能在高壓下利用機械手段高效移動(mobilized)。原本會稀釋包含在包括低階煤的有機材料中的能量的移動的水通過低溫干燥方法或其它手段來移除。高壓提供使孔隙瓦解的益處以在漿加工期間粒子浸沒時防止液體再進入粒子。根據本申請的一個主要方面，提供一種輥壓機，其包括第一與第二反向旋轉的輥，其中第一輥和第二輥各包括帶脊弧段和谷弧段組合的周向輪廓，所述脊弧段和谷弧段繞所述輥的圓周以相等的間距重復，脊弧和谷弧由直的切線段連接；輥壓機被配置成以定時反向旋轉的方式來旋轉第一輥和第二輥，以在其反向旋轉期間分別使第一輥和第二輥的峰和谷匹配在一起。附圖說明圖1示出了兩個相同的輥，它們定時地峰對谷地反向旋轉以提供有效的壓實、高生產率和低比能耗(specific energy consumption)。圖2示出了輥輪廓的詳細視圖，其允許進給材料停留于壓實區加長的時段。圖3為壓碎的壓實帶的粒度分布的羅辛-拉姆勒曲線圖(Rosin-Rammler plot)。圖4以粒級示出了壓實的北達科他州褐煤粒子的再吸水率。圖5以粒級不出了壓實的印度尼西亞褐煤粒子的再吸水率。具體實施方式本技術提供適用于精選固體燃料以在常規能量提取或燃料生產過程中生產高能燃料的機械設備。使用本技術的輥壓機，粉碎到所需最高粒度的固體燃料可有效地且高效地持續用充分的力來壓實使得燃料的多孔結構瓦解，從而從固體粒子內部到固體粒子表面移動在破裂、空隙和孔隙中保持的水。壓實可在任何溫度執行，但優選地在環境溫度執行以避免向該加工增添不 必要的能量或基礎結構成本。被粉碎的固體燃料經受至少20000kPa的壓實壓力。優選地，被粉碎的固體燃料經受大于或等于IOOOOOkPa的壓實壓力。優選地，壓實壓力不大于300000kPa。更優選地，壓實壓力不大于270000kPa。適用于本技術的壓實過程的輥壓機的輥具有具體的設計，其遞送比常規輥壓機輥設計的平滑輥更高的容量和更低的能量消耗。用于本技術的壓實過程的優選輥設計在下文中詳細描述。使用合并了下文所述的輥壓機輥的優選輥壓機械，與使用常規輥壓機中的平滑輥實現相同或類似壓實所需的能量相比，顯著地減小了壓實步驟的能量要求。能實現多達50%的能量節省。在輥壓機械中，螺桿將壓碎的材料預先壓實到輥壓機的輥內，從而引導壓碎的進料到輥內用于壓實。使用相同進料，與用于驅動常規輥壓機的螺桿的能量相比，用于驅動與本技術的輥壓機的輥相關聯的輥壓機的螺桿的能量顯著減少。這種減少的驅動輥壓機螺桿的能量利用造成在操作使用本技術設計的輥的輥壓機中的顯著能量節省。這種能量節省將克服驅動本技術的輥壓機的輥所需的增加的能量，與用于驅動常規輥壓機的輥所需的能量相比。輥壓機的輥可合并不同的表面處理以增加表面硬度、耐磨損性/耐磨蝕性、耐化學性和耐熱性。這些處理可施加到波狀輥面上且可基于最終使用要求來進行選擇。例如，表面硬化處理可包括選擇性加熱和表面化學改造，例如火焰硬化，感應硬化、激光束硬化、電子束硬化、滲碳(carburizing)、固體滲碳、氣體滲碳、液體滲碳、離子滲碳、氮化、離子氮化、離子電鍍、離子植入。此外，可使用表面涂層來處理輥壓機輥的表面。表面涂層材料可包括碳化鉻、鑰、鎢、碳化鎢、碳化釩、氮化鈦、碳化鈦、鈷基合金、鎳基合金。這些涂層可通過諸如下列技術來涂覆=CVD (化學氣相沉積)、PVD (物理氣相沉積)、PVD濺鍍、PVD電子束、PVD/ARC、電鍍(電沉積)、熱噴涂(諸如等離子體噴涂、爆燃式噴涂、絲電弧噴涂、火焰噴涂、高速氧-燃料涂層噴涂(HVOF)、溫熱噴涂)、冷噴涂、加焊硬面(即，向輥面上焊接硬材料)。在一方面，本技術的輥和輥壓機可包括用于控制輥壓機中的碳質材料的加工的系統，其包括下列中的至少一個:位置傳感器，其用于監控一個或兩個輥的位置；位置控制器，其用于調整輥的位置；壓力傳感器，其用于監控在輥之間的壓力；壓力控制器，其用于調整在輥之間的壓力；溫度傳感器，其用于監控輥的軸承的溫度；以及速度開關，其用于監控輥的運動。圖1示出了輥壓機的壓實輥。輥和輥壓機可應用于低階煤進料一通過在輥壓機的兩個反向旋轉的輥之間壓縮材料。具有平滑或波紋輪廓的常用輥，由于其設計，并不在壓實區內維持進料達足夠長的時間來將水從孔隙有效地移動到壓實粒子的表面。如果進料能停留于壓實區內達加長的時段，則發生更有效的壓實。本技術的壓實輥提供更長的壓實時間，因為其輪廓在較寬旋轉弧上施加較高的壓實力。圖1示出了本技術的兩個相同的反向旋轉的棍，每個棍具有起伏的(undulating)周圍表面,該表面以定時峰對谷過程旋轉以提供高效壓實、高生產率和低比能耗。參看圖1，兩個壓實輥21旋轉22以壓縮在壓實區24中的進料來產生壓實產品25。由于材料停留相對較長時間，進行有效壓實，因為輥的起伏表面以定時的峰谷互鎖的方式旋轉經過旋轉弧26。圖2提供了優選輥輪廓的詳細視圖，其在壓實區中保持進料達一加長的時段。圖示的起伏外輥輪廓也產生具有相對均勻厚度的壓實產品，從而確保了壓實力在產品的寬度和長度上幾乎相等。參看圖3，具有規定外徑32和內徑39的輥31繞點33旋轉以接合進料。輥面上具有一組起伏的形狀，這組起伏形狀由谷34和脊36限定，谷34的中心點沿著直徑35排列，脊36的中心點沿著更小的直徑37排列。直的切線段38連接脊弧與谷弧。這種圖案繞輥的整個圓周以規定角40重復以形成包含脊弧和谷弧的組合，脊弧和谷弧由以相等間隔繞輥圓周布置的切線線段連接。谷弧段的半徑等于或小于脊弧段的半徑。規定切線線段的長度跨越在谷弧段與脊弧段之間的距離。切線線段的長度越大，施加在反向旋轉的輥之間的壓實本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種輥壓機，其包括第一與第二反向旋轉的輥，其中第一輥和第二輥各包括帶脊弧段和谷弧段組合的周向輪廓，所述脊弧段和谷弧段繞所述輥的圓周以相等的間距重復，其中脊弧和谷弧由直的切線段連接；以及其中所述輥壓機被配置成以定時反向旋轉的方式來旋轉所述第一輥和第二輥，以在其反向旋轉期間分別使所述第一輥和第二輥的峰和谷匹配在一起。
【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：羅伯特·R·弗倫奇，羅伯特·A·里夫斯，帕特里克·B·奧艾爾，
申請(專利權)人：杰拓朗能源有限公司，
類型：實用新型
國別省市：
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