褐煤提質(zhì)工藝研究現(xiàn)狀分析

楊凡（航天長(zhǎng)征化學(xué)工程股份有限公司蘭州分公司,甘肅 蘭州 730010）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，能源短缺問題日益突出，我國(guó)開始重視對(duì)褐煤資源的開發(fā)和利用，但是褐煤水分大、熱值低、易碎易燃，不利于直接燃燒和運(yùn)輸，因此，研究褐煤提質(zhì)具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。

褐煤的提質(zhì)從技術(shù)上劃分大致分為三類，第一類是脫水提質(zhì)，第二類是成型提質(zhì)，第三類是熱解提質(zhì)。國(guó)內(nèi)外已經(jīng)開發(fā)出多種褐煤提質(zhì)工藝，褐煤的脫水干燥和褐煤熱分解均有其相應(yīng)的工藝，下面是幾種脫水提質(zhì)和熱解提質(zhì)的方法和工藝。

1 蒸汽管式干燥

載熱體是壓力為0.15-0.55MPa的飽和蒸汽，它不與褐煤接觸，熱量是通過管壁傳給待干燥的褐煤的，在常壓下，利用低壓蒸汽在管式干燥器內(nèi)將粒度小于3mm的褐煤顆粒加熱到100℃以上，使褐煤中的水分蒸發(fā)，蒸發(fā)出來的水分被與褐煤一起進(jìn)入管式干燥器的空氣或者惰性氣體帶走，通過除塵器使煤粉和空氣分離，一部分空氣經(jīng)過壓縮機(jī)后再次進(jìn)入干燥器中循環(huán)，另一部分直接排放到大氣中[1]。蒸汽管式干燥器的優(yōu)點(diǎn)是：可以有效的防止褐煤粉塵的爆炸，因?yàn)楹秃置褐苯咏佑|的氣體為含氧量不高的空氣或者是惰性氣體；惰性氣體和空氣的消耗量較少。主要的問題是：采用了間接加熱的方式，導(dǎo)致了熱效率很低；能耗較大，尾氣的排放量較大，單臺(tái)處理能力有限。

2 蒸汽流化床干燥

在蒸汽流化床干燥器內(nèi)，褐煤經(jīng)過破碎機(jī)的破碎后進(jìn)入煤倉，由煤倉將待干燥的褐煤送入到流化床干燥器內(nèi)，同時(shí)從底部通入過熱蒸汽吹向流化床上部產(chǎn)生流化現(xiàn)象，過熱蒸汽吸收了濕褐煤的水分，干燥的褐煤從干燥器的轉(zhuǎn)向閥排出，通過褐煤冷卻裝置得到干褐煤，混有水分和褐煤粉塵的二次蒸汽通過除塵裝置進(jìn)行除塵，得到的褐煤粉塵進(jìn)入干燥冷卻器，蒸汽通過循環(huán)風(fēng)機(jī)和熱泵內(nèi)提高溫度和壓力后繼續(xù)進(jìn)入干燥器中循環(huán)，換熱后將冷凝水回收利用。不過此干燥器用過熱蒸汽作介質(zhì)，所以需要較好的密封性以及耐高壓性能，一次性投資較大。

2.1 熱壓脫水法

熱壓脫水工藝是把褐煤加熱到220℃，用機(jī)械擠壓的方式將水分壓出，這種方法綜合了熱脫水法和機(jī)械脫水法的優(yōu)點(diǎn)，褐煤在脫水前，需要用壓盤預(yù)壓，目的是為了使干燥介質(zhì)分布均勻，預(yù)壓的同時(shí)，褐煤層的表面被熱水均勻的噴灑，熱水經(jīng)過褐煤層并向褐煤釋放自身的熱量，之后用蒸汽加熱的方式使一部分水從褐煤中出來，最后再用機(jī)械擠壓和閃蒸的方式把褐煤中剩余的水分去除掉[2-3]。此加工工藝是用較低的能耗減少褐煤中的含水率，而且生產(chǎn)效率高，減少了環(huán)境污染。

2.2 床混式干燥工藝

床混式干燥器是以流化床作為熱源，過熱蒸汽在鼓風(fēng)機(jī)的作用下送到干燥器的底部，與流化床鍋爐分出的熱床料及濕褐煤混合，一起在干燥器內(nèi)干燥，隨后進(jìn)入旋風(fēng)分離器，經(jīng)過干燥的褐煤和熱床料一同進(jìn)入流化床鍋爐進(jìn)行燃燒，被分離出來的蒸汽一部分經(jīng)過鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)入干燥器干燥褐煤，另一部分進(jìn)入冷凝器冷凝。

床混式干燥器中設(shè)備比較少，但是效率較高。濕褐煤中的水分在分離器中已經(jīng)分離出去，所以其不會(huì)被帶入到流化床中，故流化床鍋爐的排煙損失小，可以把爐體中的煙道變窄，這樣可以節(jié)省鋼材，降低鍋爐的成本。

2.3 褐煤內(nèi)熱式滾動(dòng)床工藝

褐煤由給煤機(jī)進(jìn)入熱解爐內(nèi)，爐內(nèi)的褐煤由導(dǎo)向螺旋槽向前推動(dòng)，燃燒爐內(nèi)產(chǎn)生的廢氣逆向通過熱解爐，將熱量傳給褐煤。紅熱的半焦通過濕法熄焦裝置冷卻到100℃左右，產(chǎn)生的廢氣和水蒸氣回收利用。在熱解爐的末端，由褐煤熱解產(chǎn)生的煤氣依次進(jìn)入除塵器和分離器，煤氣一部分進(jìn)入燃燒爐繼續(xù)給褐煤熱解提供熱量，另一部分剩余煤氣則被用來發(fā)電，而分離出來的焦油則進(jìn)行深加工利用。這種工藝產(chǎn)生的煤氣等可燃物全部燃燒提供熱量，不污染環(huán)境，能量得到了充分的利用。

2.4 固體熱載體熱解工藝

濕褐煤經(jīng)過破碎后進(jìn)入到回轉(zhuǎn)干燥器先進(jìn)行干燥，干燥后的褐煤與作為固體熱載體的熱半焦混合進(jìn)行熱解，混合產(chǎn)物經(jīng)過分離除塵，半焦繼續(xù)進(jìn)入加熱回轉(zhuǎn)窯加熱循環(huán)，分離出來的焦油送去加工利用[4]。

綜上所述，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)開發(fā)出許多種褐煤提質(zhì)加工工藝，不過每種工藝均有其優(yōu)缺點(diǎn)，如何選擇合理的加工工藝需要根據(jù)褐煤的特性和褐煤的動(dòng)力學(xué)參數(shù)來確定。

[1]蔣斌，高俊榮，賈世陽等.褐煤干燥脫水技術(shù)的研究進(jìn)展[J]，干燥技術(shù)與設(shè)備，2011，(2)：64-68.

[2]Butler C J，Green A M，Chaffee A L.MTE water remediation using Loy Yang brown coal as a filter bed adsorbent[J]，F(xiàn)uel，2008，87(6)：894-904.

[3]孟順，孫紹增，趙廣播.褐煤干燥脫水技術(shù)[J]，熱能動(dòng)力工程，2013，28(2)：115-120.

[4]韓壯，郭樹才，羅長(zhǎng)齊等.神府煤固體熱載體法快速熱解的研究[J].煤炭轉(zhuǎn)化，1992，15(3)：56-62.