褐煤的干燥技术思路

浅谈褐煤的干燥技术研究思路

摘要：介绍了几种褐煤干燥技术，提出了今后我国在褐煤干燥技术方面的研究思路。

关键词：管式干燥；流化床蒸汽干燥；蒸汽空气联合干燥；床辊式干燥；热机械脱水

中图分类号：tb 文献标识码：a 文章编号：1007-0745（2013）05-0351-01

1 褐煤提质干燥概述

富含水褐煤属于煤化程度较低的煤种，主要分布在我国内蒙古、云南、东北、四川等地。褐煤的特点是水分高、孔隙度大、挥发分高、热值低，含有不同数量的腐植酸。褐煤的氧含量高达15% 一30% ，化学反应性强，热稳定性差，块煤加热时破碎严重，存放在空气中容易风化变质，碎裂成小块甚至粉末状，使热值更加降低。由于褐煤中含有15%—50% 的水分，将其直接参与燃烧或煤的气化，一方面在着火过程中需要消耗大量的能量；另一方面褐煤挥发分高，容易发生爆炸。此外，由于水分蒸发的过程会带走大量热能，使得燃烧排烟热损大，发电热效率低，温室气体的大量排放以及对褐煤气化工艺的要求苛刻，使富含水褐煤的使用面临特殊的挑战。大量开采水分高的褐煤直接用于燃烧，不仅锅炉燃烧不稳定，而且效率低。高水分含量使得这些煤种只能在当地使用，不可能长距离运输，极大地限制了煤炭的开采规模。因此，开发先进的富含水褐煤干燥成型技术和设备，对于提高富含水褐煤的市场竞争力，降低

褐煤的干燥技术要求

褐煤的干燥技术要求 褐煤 Lignite (coal)；brown coal ；wood coal 褐煤，又名柴煤，是煤化程度最低的矿产煤。一种介于泥炭与沥青煤之间的棕黑色、无光泽的低级煤。化学反应性强，在空气中容易风化，不易储存和远运。 褐煤的用途主要包括气化、液化、炼焦、燃烧等，几乎所有褐煤作为原料的煤炭加工都需要进行预先的煤炭干燥，针对褐煤的不同用途对褐煤干燥技术的要求在此简练总结，为公司干燥技术的精品工程研发及系统化研发提供一定的技术背景参考。不同用途的褐煤对干燥产品的多项要求都不相同，其中粒度和湿含量是最基本的两项。 粒度 生产不同用途的褐煤型煤，对褐煤破碎粒度要求是不同的，见表1。对生产高温炼焦和低温干馏用的型煤，褐煤破碎粒度分别要求小于1mm和小于3mm，作动力用时则粒度可更粗些。 表1 生产不同用途的褐煤型煤对煤破碎粒度的要求（mm） 湿含量 满足不同褐煤用途之工艺要求，压块、炼焦、制备煤气、液态燃料合成以及现代蒸汽锅炉燃烧等用煤对湿含量都有严格的限制，褐煤水分究竟脱除多少合适，需要综合考虑诸如原煤水分、价格、脱水特性和运输距离等因素。表2列出了若干用途之煤的允许湿含量范围。 表2 不同用途之褐煤的湿含量范围

实验室的研究认为，决定褐煤脱水率的因素主要是热源温度和压力。此外，处理时间、原料煤粒度、配管方式、热源和物料向干燥器内的流入方式，脱水过程中生成的分解气体与热水和褐煤的分离方法等均对脱水率有很大的影响。 除粒度和湿含量外，针对不同的褐煤用途，抑或同种用途选择的工艺不同，褐煤干燥工艺段的技术和产品要求各有不同。 气化 原理上讲，现有的固定床气化法、流化床气化法和气流床气化法都可用于褐煤气化，气化方法选择时受到煤的性质、用途时等因素的制约。 表不同气化方法的比较

褐煤中的水分

（一）立项依据与研究内容（4000-8000字）： 1．项目的立项依据（研究意义、国内外研究现状及发展动态分析，需结合科学研究发展趋势来论述科学意义；或结合国民经济和社会发展中迫切需要解决的关键科技问题来论述其应用前景。附主要参考文献目录）； 我国拥有丰富的褐煤资源，已探测的我国褐煤资源量可达1903亿吨，占全国煤炭预测资源量的41.18%[1]。在我国煤炭资源中占有重要地位[2-4]，在我国未来化石能源供应的构成中也将占据十分重要的位臵。褐煤是一种低品质能源，含水量和含氧量高，热值低，因此，褐煤直接利用率相对较低，长距离输送经济性差，使得褐煤的开采和利用受到极大限制，长期被视作一种劣质煤。同时褐煤存在易自燃和风化、贮存困难等劣势进一步限制了其应用[5]。褐煤中的水分含量较高及易自燃等特点是限制其利用的较大影响因素。我国褐煤水分含量为25%~40%[6]，澳大利亚拉杜比谷开采出来的褐煤水分含量高达55%~70% [7]。褐煤干燥提质是实现褐煤高效利用的重要手段，干燥过程中，褐煤的外在水分较为容易脱除，所需能量较低，内在水分和矿物质结晶水的脱除十分困难，需要的能量较高。因此系统的研究褐煤中水分存在的形式，能够为以较低的能耗实现褐煤的脱水提质的问题提供可靠地理论依据。 根据研究方法的不同，国内外学者对煤中水分的分类也有所差异。按其在煤中存在的状态，可以分为外在水分、内在水分和化合水三种[8-10]，外在水分是指直径大于10-5cm的毛细孔中的水分，以机械的方式与煤相结合，蒸汽压与纯水的蒸汽压相等，较易蒸发。内在水分又称为固有水分，是指煤在一定条件下达到空气干燥状态时所保持的水分，内在水分以物理化学方式与煤相结合，以吸附或凝聚方式存在于煤粒内部直径小于10-5cm的小毛细孔中，蒸汽压小于纯水的蒸汽压，较难蒸发。化合水（结晶水）是指在全水分测定后仍然保留下来的水分，其含量较小，且必须在更高的温度下才能失去。也有相关研究[11,12]将外在水分和内在水分统称为游离水，将煤中水的存在形态分为游离水和化合水。可以判断，在干燥过程中，水分脱除难易程度相应不同，其干燥机理也可能存在区别。 李先春等[13]按照水分在煤中存在的状态，将其分为表面水、毛细水、吸附水和结晶水。表面水和毛细水以薄层的形式覆盖在煤颗粒和大孔的表面，吸附水

褐煤干燥项目采用的工艺

1 褐煤干燥项目采用的工艺 什么是褐煤？ 褐煤，又名柴煤，煤的一类。煤化程度仅高于泥煤的精煤。一种介于泥炭与沥青煤之间的棕黑色、无光泽的低级煤。由于它富含挥发份，所以易于燃烧并冒烟。剖面上可以清楚地看出原来木质的痕迹。含有可溶于碱液内的腐殖酸。含碳量60％～77％，密度约为 1.1～1.2，挥发成分大于40％。无胶质层厚度。热值约为23.0～27.2兆焦/公斤（5500～6500千卡/公斤）。多呈褐色或褐黑色，相对密度1.2～1.45。 1、振动混流干燥技术工艺 其原理为：湿物料从顶部进入振动混流干燥器后在多层干燥床作用下分散形成物料长龙，一部分粒度小于床孔的细物料穿过床孔垂直下落，大部分粗粒物料在震动状态下形成震动疏松料层沿床面水平移动，移至端部洒落到下一层干燥床上。低温大风量热气流分为垂直气流和水平气流，垂直气流在穿越物料的过程中与物料充分的、高强度的接触，将物料干燥。水平气流在水平方向之间变速流动并与洒落物料充分的、高强度的接触物料干燥。在干燥器内既有物料的垂直流动，又有物料的水平流动；热风与物料之间既有垂直方向的逆流，又有水平方向的逆流，形成特有的混流干燥作用。粗细物料与热风在混流过程中经多次混合—分离—再混合—再分离的过程被均匀干燥，大部分物料从干燥器的底部输出，极小部分细物料随气流进入除尘器，除尘器分离出的物料作为产品回收。 采用该工艺的项目有２个：白音华褐煤提质试验项目总规模为1500万吨/年，一期规模300万吨/年，已备案，总投资3.6亿元。华兴工贸褐煤干燥项目总规模为年处理褐煤500万吨，本期建设规模为年处理褐煤150万吨，已备案，总投资9320万元。 评论：唐山市神州机械有限公司的SZ振动混流干燥系统设备入口烟气温度低于200度，应该是安全的。但是产量太小，能耗和设备投资太高，因为温差太小。并且只能脱除表面水，无法脱除结合水。以最大流化面积40平米，处理量为200吨每小时，而最大脱水量为15吨每小时。如果初水分为35%，而干燥后的水分至少为30%。 2、滚筒干燥工艺 其原理为：原煤仓中的原煤（常温）通过给料机进入干燥机的滚筒，在干燥滚筒入口与热风炉提供的烟气混合（约650℃）。在转动的滚筒内，有滚筒壁上的扬料板使物料在

褐煤干燥工艺热工计算

褐煤干燥工艺热工计算 沸腾炉-回转干燥机机段 一、原始条件 （一）基础数据 （1）当地气温 极端最低： 4.5 ℃ 年平均：16.13 ℃ （2）年平均气压：84.2 kPa |相当于632mmHg(84200/133.3) （3）年平均蒸发量：16411.9mm （4）降雨量 年平均降雨量：991.1㎜ 年最大降雨量：1294.0㎜ 年最小降雨量：721.0㎜ （5）年平均相对湿度：75.6 % （6）干燥系统要干燥的褐煤为：每台干燥机进口褐煤35t/h，其中含水50%，物料粒度≤50mm，干燥筒出口废气温度100~110℃。要求干燥系统出口的褐煤含水≤15%。 进厂原料褐煤组成及低位热值见下表： 表一进厂原料褐煤组成及低位热值 项目全水分内水灰分挥发分固定碳热值 Qnet,d 全硫 单位Mt % Mad % Ad % Vd % FCd % kcal/kg Std% 数据50 13 25 43 32 2100 0.78 （二）干燥设备采用回转干燥机 1.每小时处理湿褐煤：35吨 2.密度：1.2kg/m3；堆密度0.6～0.75t/m3，本计算取0.7 3.比热： 根据褐煤一般性特点，结合含水率，湿褐煤收到基比热容为： C ar1=C d×（100-M ar）/100+4.187×M ar/100 =1.13×（100-50）/100+4.187×50/100

=2.6585 kJ/（kg.K） 本计算取2.72 kJ/（kg.K） 干燥褐煤收到基比热容 C ar2=C d×（100-M ar）/100+4.187×M ar/100 =1.13×（100-20）/100+4.187×20/100 =1.7414 kJ/（kg.K） （二）供热设备采用沸腾式热风炉 1. 燃料一：干燥后末褐煤（主燃料） 粒径：粉粒状，直径约0-10mm； 表二运行初期沸腾炉燃料煤组成及热值 热值项目全水分内水灰分挥发分固定碳 全硫 Qnet 单位Mt % Mad % Ad % Vd % FCd % kcal/kg Std% 数据20 13 25 43 32 3200 0.78 表三正常工况时沸腾炉燃料末煤组成及热值 热值项目全水分内水灰分挥发分固定碳 全硫 Qnet 单位Mt % Mad % Ad % Vd % FCd % kcal/kg Std% 数据20 5 40 15 45 3000 0.6 2.燃料二：净煤气（辅燃料） 热值：1250Kcal/Nm3 压力：7000Pa 表四正常工况时沸腾炉燃料净煤气组成及热值。 项目H2CH4CO N2CO2CnHm H2S 热值Q 单位% % % % % % % kcal/Nm3 数据14.8 2.79 14.35 56.11 6.1 0.12 0.08 1250 注：净煤气作补充热源考虑，含水约60g/Nm3。总热值约：～12Gcal/h。 其为煤、煤气混烧型热风炉。

褐煤干燥项目采用的工艺

褐煤干燥项目采用的工艺 什么是褐煤？ 褐煤，又名柴煤，煤的一类。煤化程度仅高于泥煤的精煤。一种介于泥炭与沥青煤之间的棕黑色、无光泽的低级煤。由于它富含挥发份，所以易于燃烧并冒烟。剖面上可以清楚地 看出原来木质的痕迹。含有可溶于碱液内的腐殖酸。含碳量60％～77％，密度约为1.1～1.2，挥发成分大于40％。无胶质层厚度。热值约为23.0～27.2兆焦/公斤（5500～6500千卡/公 斤）。多呈褐色或褐黑色，相对密度1.2～1.45。 1、振动混流干燥技术工艺 其原理为：湿物料从顶部进入振动混流干燥器后在多层干燥床作用下分散形成物料长龙，一部分粒度小于床孔的细物料穿过床孔垂直下落，大部分粗粒物料在震动状态下形成震动疏松料层沿床面水平移动，移至端部洒落到下一层干燥床上。低温大风量热气流分为垂直气流和水平气流，垂直气流在穿越物料的过程中与物料充分的、高强度的接触，将物料干燥。水平气流在水平方向之间变速流动并与洒落物料充分的、高强度的接触物料干燥。在干燥器内既有物料的垂直流动，又有物料的水平流动；热风与物料之间既有垂直方向的逆流，又有水平方向的逆流，形成特有的混流干燥作用。粗细物料与热风在混流过程中经多次混合—分离—再混合—再分离的过程被均匀干燥，大部分物料从干燥器的底部输出，极小部分细物料随气流进入除尘器，除尘器分离出的物料作为产品回收。 采用该工艺的项目有２个：白音华褐煤提质试验项目总规模为1500万吨/年，一期规模300万吨/年，已备案，总投资3.6亿元。华兴工贸褐煤干燥项目总规模为年处理褐煤500万吨，本期建设规模为年处理褐煤150万吨，已备案，总投资9320万元。 评论：唐山市神州机械有限公司的SZ振动混流干燥系统设备入口烟气温度低于200度，应该是安全的。但是产量太小，能耗和设备投资太高，因为温差太小。并且只能脱除表面水，无法脱除结合水。以最大流化面积40平米，处理量为200吨每小时，而最大脱水量为15吨每小时。如果初水分为35%，而干燥后的水分至少为30%。 2、滚筒干燥工艺 其原理为：原煤仓中的原煤（常温）通过给料机进入干燥机的滚筒，在干燥滚筒入口与热风炉提供的烟气混合（约650℃）。在转动的滚筒内，有滚筒壁上的扬料板使物料在干燥筒体内行程稳定的全断面料幕，使烟气与原煤充分交换热量，交换时间在25～35分钟左右。

褐煤提质技术的现状浅析

褐煤提质技术的现状浅析 发表时间：2014-11-25T15:53:17.903Z 来源：《价值工程》2014年第9月上旬供稿作者：贾梦阳 [导读] 中国富煤贫油少气，是世界上少数以煤炭为主要能源的国家。 Analysis of Current Situation of Brown Coal Quality Upgrading Technology贾梦阳JIA Meng-yang曰邰世康TAI Shi-kang（中国矿业大学（北京），北京100083）（China University of Mining and Technology（Beijing），Beijing 100083，China）摘要院我国有较为丰富的褐煤资源，随着我国经济的发展，煤炭能源的需求进一步扩大，对褐煤的加工利用的需求也不断增加，但是褐煤高水分，高灰分，低发热量以及易自燃等性质使得其不宜经过洗选加工后直接利用，同时也不利于煤炭资源的长途运输以及储运，所以褐煤提质技术逐步发展起来，针对国内外对褐煤提质的研究，总结了褐煤提质技术的分类以及进展，并结合我国褐煤发展的现状对提质 技术的发展方向进行了探讨。 Abstract: China has abundant lignite resources. As China's economic development, further expansion of coal energy is demanded, andthe demand for processing and utilization of brown coal are increasing. Howerer the brown coal has high moisture, high ash content and lowcalorific value and ease of spontaneous combustion and other properties, so it should not be directly used after washing and processing,while it is not conducive to long-distance transport and storage of coal resources, so browm coal quality upgrading technology is graduallydeveloping. For the studies on browm coal quality upgrading, this paper summed up the classification and progress of this technology，combined with the situation of China, discussed the development direction of brown coal quality upgrading. 关键词院褐煤；提质技术；发展Key words: brown coal；quality upgrading technology；development中图分类号院TQ536 文献标识码院A 文章编号院1006-4311（2014）25-0073-03 0 引言 中国富煤贫油少气，是世界上少数以煤炭为主要能源的国家。煤炭产量从上世纪80 年代超过10 亿吨后，一直稳居世界第一。 随着我国经济的日益发展以及对能源需求的不断增长，国内优质煤的供应日渐紧张，发展褐煤提质的技术以及应用可以缓解我国紧张用煤需求。 1 褐煤的特点褐煤是矿化程度最低的矿产煤，煤质特点是水分大、孔隙率达、挥发分高、不黏结、热值低，含有不同数量的腐殖酸，含氧量在15%-30%左右，热稳定性差，易风化不适合储存以及长距离运输，直接燃烧不仅热值低，而且污染环境，浪费巨大。提质后的褐煤，相比提质前，水分可以下降70%左右，发热量可提升6MJ/kg 左右，表面性质也会发生一定的改变，不仅有利于贮存和运输，而且有利于燃烧，发电，化工方面的使用，所以，提质成为了褐煤较为环保并高效的利用方式。 2 褐煤提质的技术现状褐煤提质指的是在一定的温度压力条件下，脱除褐煤的水分，含氧官能团以及多余的灰分，提高褐煤品质的过程。提质的方法主要有物理法和化学法，物理法的是将褐煤加热或与高温物质，如热烟气、过热蒸汽等，进行换热，脱除其中的水分和部分挥发分，提质过程中煤体不发生化学变化。化学法是在较高的温度下，在隔绝空气（或在非氧化气氛）条件下，褐煤发生热解反应，在脱除水分和大部分挥发分的同时，生成煤气、焦油、粗苯和焦炭或半焦的过程。此过程中，褐煤煤体发生了焦化和热分解等化学变化。 2.1 物理法物理法指的是干燥脱水提质，干燥法又分为两类：蒸发脱水提质，非蒸发脱水提质。 2.1.1 蒸发脱水提质褐煤蒸发脱水技术是指在较低温度下，通过使用过热蒸汽、烟道气或热油为干燥介质进行脱水的一种褐煤脱水干燥方法，下面介绍几种蒸发脱水提质的方法。 2.1.1.1 回转管式干燥工艺该工艺适用于褐煤的轻度干燥，在常压下褐煤在管式干燥器内在低压蒸汽的作用下被加热到100益左右，此时水分被蒸发出来，脱水后的空气通过除尘器和煤粉分离开，一部分空气进入回转窑作为脱水介质继续循环，剩余的排入大气。 此方法用于褐煤的快速、轻度干燥，但是干燥后不易长期储存、运输，干燥后的褐煤复吸现象严重，另外此法尾气排放量大，排空的粉尘较多，不环保且能耗大。 2.1.1.2 泽玛克（ZEMAG）褐煤干燥成型提质技术ZEMAG 技术工艺流程分为预制、干燥、破碎和成型。 褐煤经初步破碎处理后，进入管式干燥机，干燥后的褐煤经过进一步破碎以达到成型工艺要求的粒度，最后压缩成型。 该工艺采用低压饱和蒸汽作为干燥介质，运行成本低，三废排放少，具有较为成熟的运行经验。 2.1.1.3 褐煤脱水热压提质（HPU）HPU 技术是神华集团与中国矿业大学（北京）共同研究的课题，具体的工艺流程是：褐煤经过备煤系统破碎之后在6.4MPa 和150-350益的循环流化床高温烟气炉中被加热，通过粉煤直管式气流干燥装置，然后通过高压对辊成型机挤压成型。 此过程可脱去煤中80%左右的水分，同时发热量可提高约20%，经过热压作用，煤颗粒的孔隙减少，比表面积降低，而且煤分子的侧链含氧官能团如羧基，羟基，甲氧基等减少，一定程度上抑制了复吸作用。另外产出型煤的成型率较高，跌落试验效果好，对其长距离运输和电厂燃用有一定的意义。 2.1.1.4 UBC 褐煤提质技术UBC 褐煤提质技术的脱水介质为再生油（通常是石油的轻油）和重油，脱水介质和经破碎处理过的褐煤混合成煤浆，然后再蒸发器中加热，褐煤孔隙中的水分被蒸发，同时重油进入到褐煤的孔隙中，一定程度上阻止了褐煤的复吸现象并降低了自燃反应，在通过细颈盛水瓶回收煤浆中的油，之后用干燥机加热脱除吸附在煤中的油，最后将提质后的煤品压缩成型。 UBC 提质技术应用在印尼的Satui 矿，经过工业测试，体制后的褐煤发热量可升高一倍以上，普遍提高到26.96MJ/kg 以上，水分大幅减少，不过，提质同时会造成一定量的油品浪费。 2.1.1.5 BCB 提质技术BCB 提质技术是由澳大利亚White 能源公司研发的，具体的工艺流程为褐煤经过充分破碎后（小于3mm）在干燥筒仓中被300-400益的烟气快速升温至105-110益，通过“闪蒸式烘干”脱除煤中的水分，再经旋风分离器捕集后压缩成型，由于型煤在生产过程中会升温，为避免自燃现象，常通过喷水对型煤进行冷却处理。 技术不改变煤的化学性质以及焦化特性，加工成本低，但是由于冷却过程又进行喷水冷却，所以脱水的效果不明显。 2.1.1.6 Coldry“冷干”提质工艺澳大利亚亚太煤钢公司提出的冷干提质工艺，具体过程是：褐煤在设备中经“剪切”作用打破煤的碳结构，实现煤的脱水过程，因为整个分离过程在20益-30益下进行，所以称为“冷干”。破碎之后的煤，经过成型作用，形成煤条，之后自然断裂成为棒状的型煤，经过传输过程的吹风冷却，以及自然硬化作用之后，经过将近两天的蒸汽干燥就可获得最终的型煤产品。

褐煤的基本性质

（1）褐煤的基本性质 褐煤是煤化程度最低的煤,其特点是水分高,孔隙度大,挥发分高,热值低,含有不同数量的腐植酸。氧含量高达15%～30%,化学反应性强,热稳定性差,块煤加热时破碎严重,存放在空气中很容易风化变质,碎裂成小块甚至粉末状,使热值更加降低,灰熔点也普遍较低,煤灰中常含有较多的钙盐,其中有的来自腐植酸钙,有的来自碳酸钙和硅酸钙。 （2）褐煤中的水分 水分是褐煤最显著的特征之一,也是对其使用影响最重要的参数之一。褐煤的水分在各类煤中是最高的,全水分Mt 一般可达10%～40%,其中第三纪年轻褐煤的Mt 可达30%～40%,侏罗纪褐煤的Mt一般不超过30%。根据水分的结合状态可分为游离水和结晶水两大类,前者又可分为外在水分和内在水分2种。 褐煤的提质是指褐煤在高温下经受脱水和热分解作用后转化成具有烟煤性质的提质煤。褐煤脱水过程除脱去部分水分外,也伴随着一些煤的组成和结构的变化,它主要是由脱水作用和过程引起的。所以,褐煤的提质过程主要是褐煤的脱水过程。 国内外褐煤干燥技术比较: 采用目前水蒸气干燥或烟气干燥后的褐煤由于活性很高，在存储和运输过程中极易发生自燃。烟气干燥工艺还存在爆炸的安全隐患。近年来： 澳洲褐煤研究中心（Lignite CRC）研究的机械热挤压（MTE）技术尚处在实验室开发阶段,而且只能将水分从65%降低到20-30%； 环太平洋有限公司开发的褐煤热压干燥技术目前处在5 吨/小时的小试阶段； 日本NEDO 针对印尼褐煤开发的重油煤浆干燥技术也处于小试阶段； 国内一些企业和科研部门也进行了褐煤干燥和提质的技术研发，主要采用滚筒干燥、管状干燥、气流干燥、流化床干燥、热风炉干燥，普遍存在投资大，运行费用高，存在易燃易爆的危险。但目前尚没有工业化的报道。 各种改性提质工艺对比 比较项目低温干燥高温干燥神户制钢长青能源洛阳万山 干燥工艺低温直接干燥高温半干馏油炸法高压蒸汽蒸煮高温水蒸汽 工作介质热空气隔绝空气加热轻油和沥青高压蒸汽低压蒸汽 工作温度100℃-300℃500℃以上150℃300℃350℃ 工作压力常压常压常压高压4.5MPa 低压 干燥时间长短长短短 降水率10%内20%内20%内30%内40%内 热值提高约15% 约20% 约20% 30%以上33%以上 产品稳定性易返水较少返水不返水不返水可提取蒸馏水 复杂程度简单较低高高低 工艺安全性易生煤层易爆燃含油要求高高压设备低压安全无操作工艺成熟度简单成熟在试验在试验成熟成熟 投资低较低高较高中 产品价值提高少较高高高高适应用途当地少量提质少量提质少量提质大规模提质干燥成型一体化 结论要求低小规模要求高小规模要求高小规模要求高大规模年处理量500万吨以上

褐煤干燥技术现状及应用潜力的探讨

科技论坛 褐煤干燥技术现状及应用潜力的探讨 曲洋 (中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院,北京100083) 近年来，煤炭消费量 随经济增长逐年上升。随 着中国煤炭资源的不断 减少和烟煤价格大幅上 涨，基于这样紧缺的资源 情况下，国内大型矿业集 团对开采和利用褐煤资 源愈加重视［１］。中国拥有 丰富的褐煤资源，开发褐 煤资源燃烧发电，是经济 发展的必然趋势。 １褐煤干燥必要性 褐煤煤阶低，发热量 较低，挥发分较高，一般在 ４５％￣５５％，且易风化变质， 导致氧含量增加，热值降 低，燃点降低［２］。由于褐煤 中含有较高水分，若将其 直接参与燃烧，由于水分 蒸发过程带走大量热能， 则在燃烧过程中需消耗 大量能量，同时使燃烧排 烟热损失大，降低发电热 效率。另外，较高水分含量 致使褐煤只能在当地使 用，若进行长距离输送， 则增加煤炭成本。此外，在北方高寒地区，富水褐煤在搬运和储存等方面都十分困难。 基于褐煤的性质，若不经过干燥提质，直接燃烧的热效率较低且 不利于长距离输送和贮存。而褐煤干燥后，水分显著降低，发热量大幅提高，方便于运输和贮存。因此，开发高效褐煤干燥技术并进行相关基础理论研究具有重大意义。 ２国外典型褐煤干燥工艺 澳大利亚、美国、德国、日本等国家都有丰富的褐煤资源，为了 增加低阶煤在市场的竞争力，提高效率，在较早时期各国已经开始 进行褐煤干燥技术的研究工作，并取得很大进展［３－１０］。 ２．１德国典型干燥技术 德国褐煤资源十分丰富，对于褐煤干燥技术的研究起步也比较早，较为典型的技术有蒸汽回转管式干燥技术、科林ＤＷＴ蒸汽流化床干燥技术及ＭＴＥ热压脱水工艺，详见表１。 ２．２日本典型干燥技术 日本的典型干燥技术有ＵＢＣ热油工艺，Ｄ－Ｋ工艺，其均为非蒸 发脱水工艺，这对于防止原煤复吸水分及自燃有良好效果。较为新 型的脱水技术为液化二甲醚固体脱水法，由于我国将建设大型ＤＭＥ项目，因此该技术具有很大应用潜力。详见表２。 ２．３美国和澳大利亚典型干燥技术 美国和澳大利亚是煤炭资源大国，其对于褐煤提质研究也很深入，典型的工艺有Ｋ燃料工艺、ＢＣＢ工艺及“冷干”工艺，详见表３。 ３国内干燥工艺介绍 目前，国内许多高校、科研机构和相关的发电企业都在积极开 展褐煤提质技术相关研究并取得一些进展［１１－１４］。 ３．１ＨＰＵ工艺技术由中国矿业大学（北京）与神华国际贸易公司联合开发的的褐煤脱水热压提质ＨＰＵ工艺技术，是在参考怀特能源公司ＢＣＢ技术的基础上，结合国内相关技术研发的一套新型提质技术。依托ＨＰＵ工 艺技术的示范项目———神华宝日希勒１．０Ｍｔ／ａ褐煤提质项目于２００９年试车成功，现已进入整改环节。３．１．１工艺过程将含水褐煤送入复合破碎机破碎，破碎粒度上限为３ｍｍ，破碎后入原料仓，经由螺旋给料机加入直管式干燥器，与干燥器中约７００℃高温烟气混合，粉煤中的水分被高温热烟气蒸发带走，干燥后煤粉最高内水＜１０％。 固、气两相进入旋风分离器分离。煤粉分离后进入热压机高压成型。携带少量煤粉的气流则进入布袋除尘器，净化后的 尾气通过引风机经烟囱排入大气，收集的煤粉进入成型机成型。其直管干燥器为主副管式，具有自主知识产权。３．１．２工艺效果提质后褐煤水分由３３％降到８％￣１０％，煤质发热量提高了６．３ｋＪ／ｇ，产出型煤成球率较高。ＨＰＵ技术主要是利用高温烟气对褐煤 进行闪蒸提质，在无粘结剂条件下迅速压制成型。工艺系统包括原煤准备系统、热烟气系统、干燥系统、热压成型系统、 冷却系统、成品输送储存６大系统和循环流化床高温烟气炉、直管式气流干燥器和无粘结剂高压对辊成型机等关键设备。３．２其他典型干燥工艺大唐国际锡林浩特褐煤滚筒干燥技术该工艺干燥设备为带有摘要：分析褐煤性质的基础上，指出了褐煤干燥提质的必要性。介绍了国内外典型褐煤干燥技术，分析了这些技术的利用状况及优缺点。从资源需求和经济效益角度对褐煤干燥技术潜力进行分析并展望其前景。 关键词：褐煤；提质技术；应用潜力；节能 作者简介：曲洋(1988-)，男，黑龙江齐齐哈尔人,中国矿业大学(北京)在读硕士研究生。主要从事洁净煤技术的相关研究 。９４··

褐煤提质技术分析(DOC)

褐煤提质技术分析 1、褐煤提质的必要性 近年来，世界优质煤炭资源越来越少，煤炭价格大幅上涨，价格相对低廉的褐煤开发利用被重视起来。拥有褐煤资源的国家现都积极研究褐煤作为燃料煤的使用方法和用量，其中德国、美国和俄罗斯作为储量大国，均将褐煤作为未来重要战略资源加以开发和利用。我国是世界上最大的煤炭生产和消费国，已探明的褐煤保有储量达到1300亿t，占到全国煤炭总储量的13%左右，迄今对褐煤尚未进行大规模的开发和利用。 褐煤是煤化程度最低的煤种，煤化程度介于泥炭和烟煤之间，含水量高，在空气中易风化，含一定量的原生腐殖酸，碳含量低，氧含量高，氢含量变化大，挥发分一般在45％～55％。褐煤与其他煤种相比，含氧量高、灰分及灰熔点变化较大、密度小、易自燃，煤粉容易爆炸，褐煤中较高的水分含量，增加了褐煤的运输成本，长距离运输还会带来自燃和爆炸的问题，限制了褐煤向较远地区的运输。褐煤直接燃烧的热效率较低，且温室气体的排放量也很大，难以大规模开发利用。此外，褐煤作为原料转化利用也受到限制，褐煤液化、干馏和气化都需要把煤中水分降至10％以下。褐煤若不经过提质加工将难以满足多种用户的质量要求。因此褐煤提质加工脱除褐煤中的水分，消除褐煤脱水后发生自燃、爆炸的潜在危险，从而提高褐煤品质，是扩大褐煤应用范围的关键。褐煤脱水提质加工后，水分显著降低，发热量大幅度提高，既可防止煤炭自燃、便于运输和贮存，又有利于发电、造气、化工等使用。 2、褐煤提质的意义 长距离运输高水分、低热值的褐煤在经济上是不合算的。美国曾对褐煤脱水后减少运输量的效果做过评估，一种水分42.52%、发热量2847kcal/kg的褐煤，经2.02Mpa的蒸汽处理后，水分降至14.43%，发热量增加到4315kcal/kg，相当于提高了热值51.6%。发电厂240万千瓦机组一年大约要用褐煤1100万吨，如果能将褐煤水分由36%降至16%左右，则一年可减少220万吨煤炭运输，节省运费6600万元。另一方面从锅炉燃烧角度来说，燃烧高水分褐煤将导致火焰温度降低，热效率下降，当电厂使用脱水和提质后的褐煤，可以显著减少或避免电厂额定出力降低的现象。锡林郭勒盟2009年褐煤产量达到7000万吨，除盟内加工消化2000万吨外，其余煤炭均需要外运。5000万吨褐煤如果进行脱水提质，至少可以减少1000万吨运输量，可节约铁路运费15——20亿元（不包含海运费）。褐煤提质干燥前后的对比见表1。 表1 褐煤提质干燥前后的性质对比

高水分褐煤燃烧发电的集成干燥技术

投入58万元;增产精煤收益12915万元;减少尾煤损失2115万元;扣除新增成本117万元,年平均经济效益可达200万元左右。 6　结论 (1)浮选药剂乳化站已获国家专利,且在多家选煤厂投入使用。 (2)乳化站技术先进,节省药剂,提高了精煤产率。 (3)乳化站投资少、见效快、投资回报率高。 (4)乳化站投资风险小,即使出现了问题也不会影响生产,设备安装方便且不需停产。 (5)乳化站体积小、功率低、运转可靠、操作简单、维修量小。 参考文献: [1]　丁立亲,等1浮选的理论和实践[M]1北京:煤 炭工业出版社,19871 [2]　刘焕胜,刘瑞芹1浮选药剂连续乳化法的研究与试 验[J]1煤炭加工与综合利用,2003,(4)1 [3]　刘文江,等1浮选药剂乳化工艺的应用及效果[J] 1煤炭加工与综合利用,2002,(6)1 [4]　廖祥国,等1浮选乳化调浆技术在田庄选煤厂的应 用[J]1煤炭加工与综合利用,2005,(2)1 [5]　孙建中,龙占元,王军1浮选药剂乳化站在选煤生 产中的应用[J]1选煤技术,2002,(6)1 文章编号:1001-3571(2006)02-0019-03 高水分褐煤燃烧发电的集成干燥技术 常春祥1,熊友辉2,蒋泰毅2 (11开滦集团公司,河北唐山　063018; 21华中科技大学煤燃烧国家重点实验室,湖北武汉　430074) 摘要:介绍了几种国外高水分褐煤的预干燥技术,提出了今后我国在褐煤干燥技术方面的研究思路。 关键词:管式干燥;流化床蒸汽干燥;蒸汽空气联合干燥;床混式干燥;热机械脱水 中图分类号:T D94612+3 文献标识码:A 1　概述 褐煤主要分布在我国的云南、内蒙古、东北、四川等省区,其中以云南、内蒙古和黑龙江为最多。在这些地区,褐煤主要用来直接燃烧发电。由于褐煤中含有20%～50%左右的水分,如直接参与燃烧,一方面在着火过程中需要大量的能量,加之褐煤挥发分高,容易发生爆炸,因此在燃烧控制上有一定的难度;同时,由于水分蒸发的过程会带走大量热能,使得燃烧排烟热损失严重,电厂热效率低。由于煤炭的价格大部分在于运费,水分高也限制了将本地区的褐煤向远距离的电厂运输。此外,在北方寒冷季节,高水分褐煤在搬运处理各方面都十分困难。因此,提高高水分褐煤在燃烧发电利用中的竞争力,是广大褐煤发电企业面临的一项 收稿日期:2005-11-28 作者简介:常春祥(1957-),男,河北省昌黎人,高级工程师, 1982年毕业于中国矿业大学选矿工程专业,现任开滦集团有限责任公司煤炭质量检测中心主任。电话:(0315)3027661。技术难题。褐煤发电的主要缺点在于其较高的水分,因此在电厂现有技术和设备条件下,怎样高效地脱除褐煤的水分是解决此难题的重要途径之一。国外研究表明,高水分褐煤预干燥技术可以大大提高褐煤燃烧发电效率。 在国外,澳大利亚、美国、德国、希腊、波兰等国家都有丰富的褐煤资源,为了增加低阶煤在市场的竞争力,提高电厂效率,都进行了褐煤干燥技术的研究工作,如澳大利亚专门成立了CRC of Clean Power fr om L ignite和CRC Power Generati on fr o m Low Rank Coals两个联合研究中心来研究褐煤的发电利用技术,其中褐煤的预干燥处理技术是这几年的研究重点。在欧洲,褐煤的干燥也是洁净煤技术项目中的一个重要组成部分。美国针对Power R iver Basin褐煤,也在开展煤炭干燥和煤质改性的研究。印尼拥有丰富的褐煤资源,原煤灰分很低,但水分高达20%～60%,因此,印尼煤炭企业也在寻求经济高效的褐煤干燥技术,以增强印尼煤在国际市场的竞争力。 91 第2期2006年4月 　选 煤 技 术 COAL　PREP ARATI O N　TECHNOLOGY No12 Ap r12006

报告-锡林郭勒盟褐煤提质行业发展情况调研报告

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锡林郭勒盟褐煤提质行业发展情况调研报告 2011-12-21 10:17:00 〖发布日期:2012-12-21〗〖作者:〗 〖字体：大中小〗〖背景色：〗〖打印本稿〗〖关闭〗 锡林郭勒盟褐煤提质行业发展情况调研报告 锡盟经济和信息化委员会 为加强我盟褐煤提质行业管理水平，促进我盟褐煤提质行业又好又快发展，根据自治区文件要求对全盟褐煤提质行业发展情况进行调研，现将调研结果汇报如下： 一、发展背景 锡盟煤炭资源丰富，有百余个含煤盆地，褐煤总储量在全国居第一位，已做过不同程度地质工作的100多个煤田预测储量2600亿吨以上，探明储量为1448亿吨，其中90%是褐煤。目前，已发现资源储量超过10亿吨的煤田有25处，其中储量超过100亿吨的煤田有5处。这些煤田普遍具有埋藏浅、煤层厚、结构稳定、开采条件好的特点，绝大部分煤田属于整装待开发煤田，适合于大型露天规模化开采。我盟煤炭资源以中灰、低硫、低磷的老年褐煤为主，是优质的化工用煤和提质原料煤。储量大、质量好、易开采是我盟褐煤资源的主要特点，也为我盟褐煤提质行业发展提供了可靠的资源保障。 2003年以来，我盟依托煤炭资源优势，大力发展煤炭、电力生产和煤化工产业。到2010年底原煤产量超1亿吨，达到1.07亿吨，火电装机达到459.6万千瓦时，煤制聚丙烯生产能力达46吨，随着我盟煤炭资源的进一步开发，到“十二五”末预计原煤产量达到2亿吨以上，对褐煤的综合利用提出了更高的要求。由于褐煤的煤化程度低，存在着含水量高（20—50%）、热值低、挥发分高、热稳定性差、化学活性强、易自燃等不足，造成其销售半径短。此外，锡盟是缺水地区，发展煤制油、制气和制烯烃等产业受到一定程度制约。在这种情况下，褐煤通过干燥提质处理降低褐煤水份，可提高热值和热能密度，降低运输成本，扩大褐煤的高效综合利用途径和使用范围，提高我盟煤炭在市场中的竞争力，因此褐煤提质具有重大意义。近年来，我盟积极推进褐煤提质项目建设，在目前国内外没有成熟技术和工艺路线的条件下，鼓励褐煤提质先行先试，示范项目建设快速推进，一批项目落地开工、竣工运行。通过示范突破技术难题，优化工艺流程，逐步走出一条技术成熟、工艺稳定、规模大、效益好的褐煤提质之路。 二、发展现状 目前，全盟已备案褐煤提质及配套项目22项，项目总投资241.3亿元，生产能力达到年加工褐煤7304万吨，主要分布在锡林浩特市（9项）、西乌旗（4项）、乌拉盖（4项）、东乌旗（2项）、东苏旗（2项）、多伦县（1项）。采用的工艺主要有：振动混流干燥工艺、滚筒式干燥工艺、LCC低阶煤转化技术、北京柯林斯达带式炉改性炭化工艺、北京国富褐煤提质技术、大连理工固体热载体干镏技术、鲁奇三段炉工艺、闭环流化床闪蒸气化技术、创源褐煤提质技术等。提质后的褐煤，热值可以由3000大卡／千克左右提高到5000大卡／千克以上，副产品主要有焦油和煤气。 目前全盟有13个企业一期工程建成调试或运行，年处理褐煤754万吨。其中，4个企业采用化学工艺，年处理褐煤149万吨。分别是：东乌大唐华银锡东能源开发有限公司、锡林浩特国能能源科技有限公司、锡林浩特市鼎华资源开发公司、锡林浩特市博源洁净能源的限公司。9个企业采用物理工艺，年处理褐煤605万吨，分别是：西乌白音华煤电有限公司、锡市蒙元煤炭有限责任公司、锡市汇富通褐煤干燥有限公司、西乌春诚褐煤提质有限公司、西乌科达褐煤提质有限公司、乌拉盖嘉润煤炭有限公司、乌拉盖元业褐煤提质有限公司、东乌晓明褐煤提质公司、多伦永顺褐煤提质有限公司。

褐煤干燥提质技术

褐煤干燥提质技术 发布日期：2010-4-20 10:34:52 常州市威尔伯机械有限公司自主研发的褐煤干燥提质技术在国内领先，具有运行安全、产量大、操作简单、投资少、提质性能好等特点。 一、褐煤的特性 褐煤是一种煤化程度介于泥炭与沥青煤之间的棕黑色的低级煤。是泥炭经成岩作用形成的腐殖煤，煤化程度最低，呈褐色、黑褐色或黑色,一般暗淡或呈沥青光泽,不具粘结性。其物理、化学性质介于泥炭和烟煤之间。水分大、挥发分高、密度小,含有腐殖酸,氧含量常达15～30％，在空气中易风化碎裂,发热量低。按照中国煤炭分类标准还分为两小类：透光率PM大于30～50%的年老褐煤和PM小于或等于30%的年轻褐煤。中国褐煤多属老年褐煤。褐煤灰分一般为20％～30％。东北地区褐煤硫分多在1％以下，广东、广西、云南褐煤硫分相对较高，有的甚至高达8％以上。褐煤全水分一般可达20％～50％，分析基水分为10％～30％，挥发分高15%～30%、低位发热量一般只有11．71～16．73MJ／kg，易风化碎裂、易氧化自燃。 二、褐煤干燥提质的前景 褐煤有着清洁、低挥发和低硫的优点，但同时又存在着湿度大、燃点低和二氧化碳排放量大的缺点，是导致全球温室效应的重要因素之一。但是，在目前全球能源日趋紧张的形势下，褐煤的经济价值及其相关加工生产技术又重新被世界能源界所重视。 与烟煤、无烟煤相比，褐煤的优势是价格较低，反应活性高，但其热值相对较低，含水量较高，一般为25-60%。褐煤中的水分增加运输成本，影响锅炉运行，降低电厂效率，增加温室效应气体排放，因此褐煤干燥和提质技术及装备的开发是清洁和有效利用褐煤的关键。 褐煤的提质是指褐煤在高温下经受脱水和热分解作用后转化成具有烟煤 性质的提质煤。褐煤脱水过程除脱去部分水分外,也伴随着一些煤的组成和结构的变化,它主要是由脱水作用和过程引起的。所以,褐煤的提质过程主要是褐煤的脱水过程。经过脱水后，褐煤的水分及氧化速度即降低，发热量提高，燃烧后温室气体的排放减小。 提质后的褐煤将更有利于利用、运输和贮存。若是将褐煤中的50%的水分除去,则将会把褐煤燃烧后产生的温室气体的排放量降低15%。实际测试得知,

低阶煤提质技术现状及发展建议_赵鹏

第21卷第1期 洁净煤技术 Vol.21No.12015年 1月 Clean Coal Technology Jan． 2015 低阶煤提质技术现状及发展建议 赵鹏1，2，3，李文博1，2，3，梁江朋1，2，3，谷小会1， 2，3 （1．煤炭科学技术研究院有限公司煤化工分院，北京100013；2．煤炭资源开采与环境保护国家重点实验室，北京 100013； 3．国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室，北京 100013） 摘要：为实现低阶煤的高效利用，分析了我国低阶煤的煤质特征，阐述了国内外低阶煤压缩成型、干 燥脱水和低温热解3类提质加工技术的主要特点，综述了国内外具有代表性的低阶煤提质技术的发展现状，重点介绍了国内低阶煤干燥脱水和热解提质的主要示范项目，并对我国低阶煤的利用提出建议。低阶煤热解提质后产物具有水分低，发热量高，不易自燃，便于运输和储存等特点，提高了可靠性和利用率，是未来低阶煤提质利用的重要方向。低阶煤的提质加工应充分考察我国不同地区低阶煤的煤质特征，逐步发展工艺条件温和，过程简单，适合我国低阶煤不同组成及结构特点的机械热压脱水工艺，适合与电厂集成的褐煤固体热载体法干馏技术等，同时开发多联产技术。关键词：低阶煤；成型提质；干燥脱水；热解提质；煤质特征中图分类号：TD849 文献标志码：A 文章编号：1006－6772（2015）01－0037－04 Status and development suggestion of low rank coal upgrading technologies ZHAO Peng 1，2，3，LI Wenbo 1，2，3，LIANG Jiangpeng 1，2，3，GU Xiaohui 1， 2，3 （1．Beijing Ｒesearch Institute of Coal Chemistry ，Coal Science and Technology Ｒesearch Institute Co．，Ltd．，Beijing 100013，China ； 2．State Key Laboratory of Coal Mining and Clean Utilization （China Coal Ｒesearch Institute ），Beijing 100013，China ；3．National Energy Technology and Equipment Laboratory of Coal Utilization and Emission Control （China Coal Ｒesearch Institute ），Beijing 100013，China ） Abstract ：In order to utilize low rank coal efficiently in China ，the coal properties at home were analyzed．The drying and dewatering ，bri-queting and pyrolysis upgrading technologies for low rank coal treatment at home and abroad were compared．The characteristics and devel-opment situation of representative upgrading technologies were reviewed．The main demonstration projects of dewatering and pyrolysis at home were highlighted ，meanwhile ，some suggestions were put forward．The results showed that ，after upgrading ，the products had lower moisture and higher calorific value ， which was easy to transport and store．The research also pointed out that ，the development of upgrading technologies should consider fully the coal properties of different districts．With mild reaction conditions and simple process ，the mechanical thermal dehydration process （MTE ），solid heat carrier distillation process （DG ）and poly －generation technologies should be developed．Key words ：low rank coal ；briquetting and upgrading ；drying and dewatering ；pyrolysis ；coal properties 收稿日期：2014－07－03；责任编辑：白娅娜 DOI ：10．13226/j．issn．1006－6772．2015．01．009 基金项目：国家重点基础研究发展计划（973计划）资助项目（2011CB201303）；国家高技术研究发展计划（863计划）资助项目（2011AA05A2034）；“十二五”国家科技支撑计划资助项目（2012BAA04B04）作者简介：赵鹏（1978—），男，辽宁本溪人，副研究员，硕士，从事煤炭直接液化及煤焦油加氢相关领域的研究。E －mail ：411296849@qq．com 引用格式：赵 鹏，李文博，梁江朋，等．低阶煤提质技术现状及发展建议［J ］．洁净煤技术，2015，21（1）：37－40． ZHAO Peng ，LI Wenbo ，LIANG Jiangpeng ，et al ．Status and development suggestion of low rank coal upgrading technologies ［J ］．Clean Coal Tech-nology ，2015，21（1）：37－40． 0引言 我国煤炭资源储量丰富，低阶煤占我国已探明储量的55%。其中褐煤占总量的13%［1］，长焰煤、弱黏煤、不黏煤等低变质烟煤占总量的42%。 2009年以来，我国低阶煤在煤炭总产量中的比例突破40%［2］。低阶煤具有碳含量低，水分高，挥发分高，易粉化自燃，浸水、落下强度差等特点，不适宜远距离输送，限制了低阶煤的直接利用，制约了其液化、气化和干馏等转化利用。低阶煤 7 3