褐煤干燥技術

1、褐煤干燥技術0 引言褐煤 (Lignite，也譯作Brown coal一種介于泥炭與瀝青煤之間的棕黑色的低級煤。褐煤是煤化程度最低的煤種，為泥炭在適度的壓力下轉變而成，煤化程度介于泥炭和煙煤之間，含水量高，在空氣中易風化。褐煤中含一定量的原生腐殖酸，碳含量低，氧含量高，氫含量變化大，其中的揮發(fā)分一般在45%-55%。根據(jù)國際地質學家預測：全世界硬煤(包括煙煤和無煙煤 地質儲量約為6萬億噸，占煤炭總儲量的60%強；褐煤地質儲量約為4萬億噸，占煤炭儲量的40%弱。褐煤資源又分為硬褐煤和軟褐煤(俗稱土狀褐煤 兩大類，其中硬褐煤主要分布在歐洲地區(qū)，其次為亞洲和北美洲。按國家來說，美國、俄羅斯和中國三國

2、的硬褐煤儲量最多，分別為900多億噸、800余億噸和400億噸以上。我國已探明的褐煤保有儲量達1303億噸，約占全國煤炭儲量的13%。從我國褐煤的形成時代來看，以中生界侏羅紀褐煤儲量的比例最多，約占全國褐煤儲量的4/5，主要分布在內蒙古東部與東北三省緊密相連的東三盟地區(qū)。新生代第三紀褐煤資源約占全國褐煤儲量的1/5左右，主要賦存在云南省境內。褐煤因其熱值低、易風化、含水量高，易自燃，而給其儲存、運輸、燃燒等方面帶來了許多困難。褐煤自身的特點決定了其不宜作長期儲存或長途運輸；而當鍋爐燃燒水分高的褐煤將導致火焰溫度降低，熱效率下降；當電廠使用水分高的褐煤，需要采用更大的更昂貴的鍋爐才可以顯著減少或

3、避免電廠額定出力降低?？梢姾置翰唤?jīng)過提質加工既不利于運輸和貯存，也難以滿足多種用戶對煤的質量要求，嚴重影響了褐煤資源的直接利用。因此，對褐煤進行提質，降低水分，提高發(fā)熱量，增強適用性，對建設資源節(jié)約型社會，保證國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，具有重要的理論和實際意義。褐煤干燥后，其成分和性質趨近于煙煤，更有利于運輸、貯存和利用。1 現(xiàn)有的褐煤加工技術1.1 國外褐煤加工技術國外褐煤加工利用技術開發(fā)比較早，典型的國家有德國、俄羅斯、澳大利亞、日本和美國等國家，代表性的技術有：(1德國的管式干燥器褐煤型煤技術。(2俄羅斯開發(fā)的褐煤和重油渣加工為有機粘合材料的工藝以及褐煤加氫液化工藝。(3澳大利亞的褐煤干燥脫

4、水提質技術，如：HRL 和BCB 技術等。(4日本的一種添加生物質粘結劑的粉煤成型工藝、D-K 褐煤脫水工藝等等。(5美國的“K燃料工藝”(KFuel Process。1.2 國內褐煤加工技術鑒于褐煤加工利用的廣闊發(fā)展前景，國內很多高校、科研單位和企業(yè)也紛紛開發(fā)褐煤加工利用技術，比較代表性的技術有：(1褐煤固體熱載體干餾多聯(lián)產(chǎn)技術。(2褐煤多段回轉爐熱解技術。(3褐煤循環(huán)流化床熱電多聯(lián)產(chǎn)技術。(4黑龍江科技學院開發(fā)的褐煤熱水干燥技術。(5神華集團與中國礦業(yè)大學(北京 聯(lián)合開發(fā)的HPU 技術。目前, 該技術已經(jīng)在內蒙的寶日希勒建廠。2 褐煤干燥工藝煤的干燥脫水技術很多，大致可以分為機械脫水、蒸發(fā)

5、脫水和非蒸發(fā)脫水3大類。其中機械脫水技術在選煤廠已廣泛應用，但其處理能力和脫水效率尚難適應褐煤脫水的要求。蒸發(fā)脫水法可以降低褐煤的水分，提高褐煤的熱值，但簡單的蒸發(fā)脫水難以改變褐煤的物理化學結構，不能解決其易自燃和重新吸水等難題，可以作為爐前脫水技術使用。非蒸發(fā)脫水提質技術是將褐煤與高溫高壓蒸汽直接接觸，使水分呈液態(tài)脫出，不需要蒸發(fā)潛熱，熱效率高。褐煤受高溫高壓作用的影響，其組成和性質會發(fā)生相應的變化，變化趨勢類似于煤化程度的增強。目前眾多國家都在開發(fā)非蒸發(fā)脫水技術。2.1 機械脫水工藝機械脫水指篩分脫水、離心脫水、過濾(壓濾 脫水等, 借鑒了洗煤廠中精煤的脫水工藝和設備，如濃縮機、振動網(wǎng)篩、

6、圓盤過濾機等。由于褐煤內在水分高, 其處理能力和脫水效率尚難適應褐煤脫水的要求, 只能脫除外表水及很少的毛細水, 機械脫水的效果較差, 難以適應褐煤脫水的要求。2.2 蒸發(fā)干燥技術在蒸發(fā)干燥工藝過程中，水的脫除是通過直接或間接地把相當于水蒸發(fā)潛熱的熱量加到煤樣上，使水以汽態(tài)的形式除去。蒸發(fā)干燥的一個缺點是需要大量的能量來蒸發(fā)水分，在有些情況下，高達25%煤的能量用來蒸發(fā)水分，從而使得獲得每一單位能量需要釋放更多的CO 2。然而，在一些產(chǎn)生相對純凈廢熱蒸汽的干燥工藝中，蒸汽重新壓縮和冷凝可以回收大部分的蒸發(fā)熱。干燥后的煤樣通常需要在線使用，因為自燃和灰塵爆炸的安全問題給儲存和使用干褐煤造成很大的

7、困難。如果確實需要大量儲存或長距離運輸，干燥后的煤樣需要通過某種方式做成型煤，以便于安全運輸、儲存和使用。蒸發(fā)干燥技術有許多種，主要包括熱風轉筒干燥、蒸汽流化床干燥、加壓熱氣流干燥、熱油干燥、微波干燥、太陽能干燥、管式干燥技術、蒸汽空氣聯(lián)合干燥技術等。(1熱風轉筒干燥-直接加熱法轉筒干燥器的主體是略帶傾斜并能回轉的圓筒體。濕煤樣從一端上部加入，經(jīng)過圓筒內部時，與通過筒內的熱風或加熱壁面進行有效的接觸而被干燥，干燥后的產(chǎn)品從另一端下部收集。在干燥過程中，物料借助圓筒的緩慢轉動，在重力的作用下從較高的一端向較低一端移動。筒體內壁裝有順向抄板，它不斷地把物料抄起又灑下，使物料的熱接觸表面增大，以提高

8、干燥速率并促使物料向前移動。干燥過程中所用的熱載體一般為熱空氣或熱煙氣，經(jīng)過干燥器后，通常用旋風分離器將氣體中攜帶的細粒物料捕集下來，廢氣則經(jīng)過旋風分離器放空。熱風轉筒干燥的優(yōu)點是生產(chǎn)能力大，結構簡單，操作方便。最大的缺點是在啟動和關閉時，當空氣接觸到熱煤時，容易發(fā)生起火和爆炸。澳大利亞電力委員會(SECV第一個中試廠1925年在H.Herman 博士指導下，在NewPort 建立一個氣流轉筒干燥器，12個月后，這個項目最終由于干燥廠的起火和爆炸，以及在產(chǎn)品運輸和儲存過程中自燃等顧慮而關閉 圖1熱風轉筒干燥工藝系統(tǒng) 圖2 流化床褐煤干燥工藝(2蒸汽流化床干燥技術(DWT-物理蒸發(fā)干燥技術-直接

9、加熱法 在流化床干燥機內(見圖2 ，蒸汽不僅能作為干燥介質而且還作為流化介質。因此，干燥蒸發(fā)的蒸汽是不含空氣和其他雜物的，可通過以下方法進一步利用。如：蒸發(fā)的水分經(jīng)過再循環(huán)作為流化介質進入了流化床；利用它凝結時所放出的汽化潛熱；將它壓縮成為過熱蒸汽。過熱蒸汽將高水分褐煤流從干燥機的底部吹向沸騰床上部產(chǎn)生流化現(xiàn)象。在流化床的蒸氣吸收褐煤原煤中蒸發(fā)出的水分，原煤從干燥機的上部輸入進去經(jīng)過旋風分離器，蒸汽再被部分導回干燥機。干燥機所需能量是由從汽輪機出來的蒸汽提供。(3加壓熱氣流干燥-物理蒸發(fā)干燥技術這項技術源于整體干燥氣化聯(lián)合循環(huán)(IDGCC項目，它將濕煤通過鎖式料斗注入從氣化爐出來的高壓熱氣流中

10、進行干燥。這些技術提供了一種可以與其他高壓過程，如褐煤的氣化和高壓流化床燃燒結合在一起的低費用預干燥技術。與獨立使用的干燥器相比，干燥工廠的簡單使得費用大為降低。這項干燥技術己被提出作為重新改造現(xiàn)有褐煤鍋爐的一個選擇。(4熱油干燥-物理蒸發(fā)干燥技術-直接干燥法熱油干燥技術早在1926年，許多工藝開發(fā)者就選擇熱油作為干燥介質。美國第四代潔凈煤計劃也選擇了熱油干燥用于碳化技術的工藝，并將在一座年產(chǎn)25萬t 的工廠進行驗證。在兩個階段的碳化工藝中，原煤首先在熱油中進行干燥。大部分油在第二階段的煙氣分離裝置中回收再利用，小部分油被吸收用于增加產(chǎn)品的穩(wěn)定性和熱值。日本神戶制鋼采用將印尼褐煤與煤焦油混合后

11、，在回轉圓筒中加熱，使水分蒸發(fā)后降到10%左右，然后再將油提取出來。部分煤焦油吸附到煤的表面，一方面可以防止煤的氧化和自燃，同時也增加了其熱值，估計提質后其熱值可以達到6500kcal/kg。(5微波干燥-物理蒸發(fā)干燥技術微波加熱的原理是：當有極分子電介質和無極分子電介質置于微波電磁場中時，介質材料中會形成偶極子或已有的偶極子重新排列，并隨著高頻交變電磁場以每秒高達數(shù)億次的速度擺動，分子要隨著不斷變化的高頻電場的方向重新排列，就必須克服分子原有的熱運動和分子相互間作用的干擾和阻礙，產(chǎn)生類似于摩擦的作用，實現(xiàn)分子水平的“攪拌”，從而產(chǎn)生大量的熱?？梢娢⒉訜崤c常規(guī)加熱是兩種迥然不同的加熱方法。微

12、波加熱是一種“冷熱源”，它在產(chǎn)生和接觸到物體時，不是一股熱氣，而是電磁能。它加熱具有即時性、整體性、選擇性和能量利用高效性。而且相對于傳統(tǒng)加熱方式，微波加熱還有安全、衛(wèi)生、無污染的突出優(yōu)點。國外用微波干燥褐煤的嘗試沒有成功，盡管它可以用于快速干燥實驗室的煤樣。毫無疑問微波可以提供能量來干燥煤，但在過度干燥的情況下有潛在的著火風險，這也導致了澳大利亞新南威爾士洲南部一個商業(yè)微波泥煤干燥廠的關閉。(6太陽能干燥-物理蒸發(fā)干燥技術當煤直接暴露于太陽光下和未飽和的空氣中，煤可以一直干燥到與空氣濕度保持平衡的水分含量。太陽能干燥工藝需要將煤濕磨成一種可以泵送的煤漿，然后在一個裸露的池塘中干燥，以生產(chǎn)一種

13、致密塊煤產(chǎn)品陣。該工藝需要的土地面積大，而且生產(chǎn)也與季節(jié)和氣候條件密切相關。由于該項技術適合勞動力比較便宜和干旱的褐煤礦區(qū)，因此很難推廣。(7管式干燥技術-物理蒸發(fā)干燥技術-間接加熱干燥工藝-低溫干燥圖3為一回轉窯系統(tǒng)，但在鼓形體里有一個多管系統(tǒng)，鼓體稍微傾斜。原煤連續(xù)不斷地從上方送入干燥機管里，當鼓體旋轉時! 煤不停地輸送到出口。水分干燥所需的熱量由多管系統(tǒng)內的低壓蒸汽提供，低壓蒸汽沿著鼓體的軸向入內，并迅速向管外表面擴散。和煤一起進入機體內的空氣，吸收了水分以后，在除塵器里和干煤粉分離，一部分重新壓縮進入干燥機，另一部分就被排入大氣。我國有單位曾經(jīng)想從德國購買此類系統(tǒng)，用于寒冷地區(qū)煤炭的干

14、燥。 圖3 蒸汽管式干燥機 圖4 蒸汽空氣聯(lián)合干燥技術(8蒸汽空氣聯(lián)合干燥技術-物理蒸發(fā)干燥技術-直接干燥 此法為燃燒美國Power River Basin 的發(fā)電廠在近年開發(fā)的一種集成干燥技術。它利用從冷凝器出來的熱水作干燥介質，雖然熱水干燥比過熱蒸汽干燥在干燥速度和程度上要差，但熱水對于電廠來說是一種“廢熱”，還需要采用冷卻塔冷卻。如圖4，空氣被熱循環(huán)水加熱到,43后作為流化床干燥器的流化介質。同時49的熱水作為流化床的干燥熱源介質。試驗結果表明，采用此法將入爐煤水分降低后，效率大大提高，CO 2、SO 2的排放下降明顯, 。以實驗電廠為例，水分從37.5%降為31.4%；鍋爐凈效率提高了

15、2.6%；燃料減少10.8%；煙氣量降低4%，由于煤流量減少和可磨性提高，磨煤機功耗降低17%；風機功耗降低3.8%?？傮w來統(tǒng)計，廠用電率降低了3.8%，可見效果十分顯著。(9氣流床干燥技術(BCB-物理蒸發(fā)干燥方式近年來，澳大利亞懷特公司開發(fā)了氣流床干燥工藝。其BCB 工藝流程如圖5所示，將高水分煤破碎到一定粒度，利用燃氣產(chǎn)生的高溫煙氣使其在輸送床中干燥，干燥后的低水分煤采用無粘結劑成型BCB 技術擠壓成型，以便運輸。氣汽床干燥技術改善了流化床蒸汽干燥工藝的水耗問題，但電耗較高的問題仍然存在。干燥后的低水分煤粒度較小，必須加工成型后才能遠距離運輸。 圖5 澳大利亞BCB 工藝流程 圖6 振動

16、混流工藝流程(10振動床干燥工藝-物理蒸發(fā)干燥方式 唐山神州機械廠開發(fā)的振動混流干燥系統(tǒng)如圖6所示，其工藝流程為：高水分物料從頂部進入干燥器后在多層干燥床作用下分散形成物料長龍，一部分粒度小于床孔的細物料穿過床孔垂直下落，大部分粗粒物料在振動狀態(tài)下形成振動疏松料層沿床面水平移動，移至端部灑落到下一層干燥床上。低溫大流量熱風分為垂直氣流和水平氣流，垂直氣流借鑒流化床干燥原理，在穿越物料的過程中與物料充分地、高強度地接觸，將物料干燥。氣流在水平方向之間變速流動并與灑落物料接觸將物料干燥。在干燥器內既有物料的垂直流動，又有物料的水平流動；熱風與物料之間既有垂直方向的逆流，又有水平方向的逆流，形成特有

17、的混流干燥作用。粗細物料與熱風在混流過程中經(jīng)多次混合-分離-再混合-再分離的過程被均勻干燥，大部分物料從干燥器的底部輸出，極小部分細物料隨氣流進入除塵器，除塵器分離出的物料作為產(chǎn)品回收。設備干燥面積和時間可以根據(jù)去水率調整，低溫干燥后煤炭不產(chǎn)生化學變化，保持了褐煤的燃燒優(yōu)勢。干燥器立式結構，占地面積小。采用特種防護措施，具有良好的防腐、防火、防爆性能。工藝簡單、操作方便、處理量大(單套設備最大處理能力可達200400t/h、易于工業(yè)化和大型化。其主要缺陷在于脫水率不高。在此基礎上，最近出現(xiàn)了順流振動床干燥工藝，進一步提高了唐山神州機械廠的振動混流干燥的干燥效果。(11床混式干燥機BMD這種技術

18、最初的想法是想利用流化床熱床料的熱量，流化床是作為一個熱源，用它來干燥高水分的燃料(如褐煤、泥炭、生物質等 。干燥機是在蒸汽環(huán)境下工作，這就有可能回收蒸汽的潛熱，將之送回干燥工序中使用，床混式干燥機BMD 的示意圖如圖7，過熱蒸汽高速進入干燥管底部，從流化床分出的一股熱床料流在干燥機燃料入口前就立即同過熱蒸汽混合。蒸汽攜帶著燃料同床料一起經(jīng)過干燥器后進入旋風分離器，在那里，干燥燃料和床料從蒸汽流中分離后直接送往流化床鍋爐燃燒。一部分蒸汽從旋風分離器回收后被返回到干燥機的底部重新與新的床料混合。從燃料中蒸發(fā)的其他蒸汽從蒸汽循環(huán)管路中分離后被引到熱交換器，在那里能被冷凝，或者作為給水加熱器或空氣預

19、熱器。此種干燥機建造起來比較簡單，因為沒有運動部分也沒有熱交換器。由于燃料中的水分不進入鍋爐，所以排煙熱損失減少，煙道減小。這就降低了鍋爐的投資和規(guī)模。一個更重要優(yōu)勢是有比較高的電廠熱效率。 圖7 床混式干燥機BMD 圖8 過熱蒸汽干燥技術流程圖(12過熱蒸汽干燥技術(SFCU 工藝流程見圖8所示，過熱蒸汽干燥技術是利用褐煤內水分蒸發(fā)所形成的過熱蒸汽為與褐煤接觸的流化工質，通過再熱器或流化床內置換熱器間接提供干燥所需要的能量。系統(tǒng)閉路循環(huán)，全部為惰性無氧氣氛。干燥所產(chǎn)生的褐煤內水分蒸發(fā)所形成的過熱蒸汽被排出系統(tǒng)后，可以回收全部干燥所共給的熱量，蒸汽消耗只有常規(guī)間接蒸汽回轉干燥機的20%, 熱效

20、率大大提高。2.3 非蒸發(fā)干燥技術非蒸發(fā)脫水工藝是將水從煤中以液態(tài)形式脫除，其主要優(yōu)點是節(jié)省了水的蒸發(fā)潛熱，并減少了溫室氣體的排放; 同時一部分可溶性無機欲(尤其是鈉 隨著液態(tài)水排出而脫除，因此降低了灰分在鍋爐受熱面上的沉積。非蒸發(fā)脫水技術主要包括熱水干燥和熱機械脫水技術。(1熱水干燥技術-非蒸發(fā)脫水提質技術-直接干燥法熱水干燥方式是將煤水混合物裝入高壓容器內，密閉抽真空后加熱該高壓容器。該反應過程是模擬褐煤在自然界中高溫高壓的變質過程，目的是使褐煤改質，使處于高溫高壓熱水中的褐煤的水分會以液態(tài)形式排出。褐煤具有較長的碳氫側鏈和大量的羧基(-COOH、甲氧基(-OCH3 及羥基(-OH等親水性

21、官能團，這些官能團都是以較弱的橋鍵結合的。熱解脫掉褐煤分子結構上的側鏈，減少了褐煤內在水分的重新吸附機會，同時褐煤在熱解過程中產(chǎn)生的CO 2、SO 2等小分子氣體將水分從毛細孔中排出。由于生成的煤焦油在較高的溫度和壓力下，不易從褐煤的縫隙和毛細孔中逸出，冷卻后就會凝固在縫隙和毛細孔中，把褐煤的縫隙和毛細管封閉，減少了煤的表面積，使煤的內在水分被永久的脫除。褐煤的熱水干燥原理圖見圖9所示。熱水干燥褐煤技術具有如下特點:a 褐煤水分降至11%以下，并可以保證以后的運輸、貯存環(huán)節(jié)不再吸收空氣中的水分。 b 干燥過程中，去掉煤分子中的含氧側鏈，相對提高了煤中碳的含量，發(fā)熱量也有較大的提高(一般可提高2

22、0%-30%，干燥后的褐煤不再吸收水分，從而很少氧化，便于貯存、運輸和加工。c 干燥后的褐煤不需要加添加劑，其穩(wěn)定性和流變特性優(yōu)于煙煤。熱水干燥后，褐煤仍保留其反應活性好、易燃且燃燒完全的特點。 圖9 褐煤的熱水干燥原理圖 圖10 熱機械脫水MTE(2熱機械脫水MTE-非蒸發(fā)脫水提質技術-間接干燥法 根據(jù)煤中吸附水僅一小部分的原理，一種叫熱機械脫水MTE 的液固分離過程用于對高水分低階煤的干燥中，MTE 過程如圖10所示。該工藝過程由德國多特蒙德大學Strauss 等研究開發(fā)，該過程綜合了熱法脫水和機械力脫水的優(yōu)點，將褐煤加熱到不大于220的條件下，通過機械擠壓將水擠出。該工藝過程分為四個階段

23、：用工藝熱水預熱；過熱蒸汽加熱；加壓脫水；閃蒸進一步脫水。為了使干燥介質均勻分布在煤層中，原煤必須用壓盤稍微預壓一下。預壓時，熱水從壓盤里的噴灑系統(tǒng)均勻地分布在煤層表面。在飽和蒸汽壓力下，水進入壓力室，熱水經(jīng)過煤層并且向煤釋放所有的熱量，然后用蒸汽加熱并使煤中的水分部分從煤層中脫離出來。最后再經(jīng)機械壓力和進一步閃蒸過程，脫除大部分水分。相對其它熱法或機械脫水法，熱壓脫水工藝操作條件較為溫和，工藝過程較為簡單，利于工藝過程的工業(yè)實現(xiàn)；同時，工藝溫度相對熱脫水工藝低，由此對工藝廢水處理相對容易些。同時，該過程對一些金屬離子如Na 、Ca 、Fe 、S 等具有一定的脫除作用，實驗結果表明，可溶離子大

24、部分可同時得到脫除。由于從煤中通過熱壓力使礦物質同時析出，特別是堿金屬，因此可以減少積灰、結渣。電廠具有豐富的蒸汽資源，因此十分適合與電廠的集成。(3日本D-K 非蒸發(fā)脫水工藝-非蒸發(fā)脫水提質技術日本電源開發(fā)公司(D和川崎重工公司(K從1976 年開始研究并成功開發(fā)出了D-K 非蒸發(fā)脫水工藝(圖11 。DK 脫水工藝可實現(xiàn)褐煤水分在非蒸發(fā)條件下加熱，使水分以液體狀態(tài)從褐煤中脫出。裝置內有4臺壓力釜，可實現(xiàn)半連續(xù)運轉，壓力釜之間可實現(xiàn)排出蒸汽和熱水的回收。 圖11 日本D-K 非蒸發(fā)脫水工藝 圖12 日本UBC 工藝流程(4日本UBC 輕油法脫水成型工藝-非蒸發(fā)脫水提質技術 日本神戶制鋼所(Ko

25、be Steel Group于1993 年開始研究UBC(Upgrading Brown Coal褐煤提質技術，其特點是用輕油去除褐煤中的水分，工藝流程見圖12。將褐煤研磨成粉狀后，與再生油(通常是石油裂解產(chǎn)生的輕油 和重油混合，形成煤漿，然后在一個蒸發(fā)器中加熱煤漿，水分被蒸發(fā)，再用細頸盛水瓶從脫水的煤漿中回收油，得到提質粉煤，最后將提質的煤壓制成型。(5美國K-Fuel 高壓釜蒸汽干燥工藝-非蒸發(fā)脫水提質技術-高溫高壓-壓力容器美國KFx 公司在上世紀80年代中期開發(fā)了K 燃料工藝(K-Fuel Process技術，經(jīng)過20年的完善已進入工業(yè)應用階段。煤經(jīng)粉碎后，通過傳送裝置送入高壓釜。高壓

26、釜內壓力和溫度分別維持在3.7MPa 和238。在高壓釜中，煤塊發(fā)生破裂，將硫化物從煤中分離出來，煤中的水分也隨之蒸發(fā)掉。經(jīng)過高溫高壓處理的煤粉和蒸發(fā)出來的水蒸汽可以直接送入鍋爐進行發(fā)電或供熱。 圖13 美國K-Fuel 高壓釜蒸汽干燥工藝(6液化二甲醚固體脫水法該法為日本中央電力工業(yè)研究所正在開發(fā)的一種脫水技術，使用該技術干燥褐煤或煤泥時，所需能量是傳統(tǒng)熱脫水方法的50%。該技術使用液化的二甲醚(DME為脫水劑，利用了DME 低沸點(-24.8 、易通過壓縮液化、與水互溶、無毒、易滲透進入固體材料且對環(huán)境無害的優(yōu)點。而且，由于中國正在建設大規(guī)模的DME 項目，預期將來DME 的價格將比液化石

27、油氣低。在該工藝中，固體原料與液化的DME 在36、0.78MPa 的條件下混合，水被快速地從固體中抽提出來形成飽和溶液，用過濾的方法將干燥的固體與液相分離；在25、0.53MPa 的條件下閃蒸液相回收DME ，水留在塔底，DME 蒸汽被壓縮到0.78MPa 進行液化，再重新加熱到36(用閃蒸出的DME 蒸汽加熱 并循環(huán)使用。該技術已用1kg 含水53%的褐煤進行驗證，褐煤中水含量降低到了5%以下，DME 的殘留量約為1%。該技術也可將下水道污泥中的水含量降低到30%左右。規(guī)模瓶頸將是該方法工業(yè)化的最大障礙。(7亞太煤鋼公司的“冷干”工藝澳大利亞亞太煤鋼公司的“冷干(Coldry”工藝可將含水

28、量為60%的褐煤制成含水為 8%14%的棒狀型煤，目前擁有1條5t/h的試驗線。在專用設備中用“剪切”原理打破褐煤的碳結構，使煤發(fā)生變化，在2030實現(xiàn)煤水分離，然后施加壓力，擠出蠕狀煤條，硬化后，再送入大型漏斗狀干燥器，經(jīng)蒸汽干燥 48 h 后連續(xù)排出，制成型煤產(chǎn)品。該工藝的特點是先機械排水，然后烘干，能耗相對較低，但專用設備的大型化還有待解決。(8熱脫水工藝-直接加熱法熱源為過熱蒸汽，工藝過程溫度約為235，為維持水分不被汽化，系統(tǒng)壓力必須維持在同溫度下水的飽和蒸汽壓之上，一般約為3MPa 。該工藝過程將水在液態(tài)下移除，同時工藝過程廢熱蒸汽可分級使用，熱能能夠得到回收利用，能耗較低。另外，

29、由于過程原料煤細粉較少，經(jīng)脫除水分后的褐煤不易在空氣中自燃，因此，可利用空氣進一步自然干燥。此法的缺點為水分不能得到最大限度的脫除，系統(tǒng)干煤含水量約為23%。3 褐煤干燥主要技術對比3.1 管式干燥技術管式干燥機屬于非接觸式低溫干燥機，管式干燥是工業(yè)應用最成熟的褐煤干燥方法。 管式干燥機主要有以下幾方面缺點：(1單臺設備干燥能力較小，需要多臺干燥機才能滿足系統(tǒng)出力。(2對干燥機入口煤的粒度要求較高(不大于6mm ，干燥機前必須設置2級破碎。(3煤走干燥管中，由于干燥管的管徑較小(108 mm，容易發(fā)生堵煤現(xiàn)象，且清理困難。(4主軸加工要求較高，德方要求主軸在德國加工。(5由于干燥管數(shù)量多(約l

30、500根/臺 ，現(xiàn)場安裝周期長。3.2 K-Fuel燃料技術K-fuel 技術利用較高參數(shù)的蒸汽對煤進行提質干燥，即通過高溫(260 和高壓(3.5MPa蒸汽來改變低質煤塊的熱應力，在此熱應力下，煤塊發(fā)生破裂，將硫化物從煤中分離出來；煤中的水分也將蒸發(fā)掉，同時發(fā)生分子變化稱為脫羧作用(去碳羧基 ，從而使其物理和化學結構發(fā)生變化，提高了煤炭的熱值。將低質煤，如亞生煤(subbituminous coal和褐煤(1ignite轉變成高質煤，提高了煤的利用率，同時在此過程中能夠大量地除去汞等重金屬以及硫和氮，從而大大減少了燃燒時有害物質的排放。由于該項目的褐煤哈氏可磨系數(shù)較高，采用K-Fuel 燃燒

31、技術，干燥過程中易形成粉末。3.3 熱煙氣回轉干燥技術熱煙氣回轉干燥技術主要利用電廠煙道氣在滾筒回轉干燥機內與煤直接接接觸換熱進行干燥。該技術在國內應用較多?；剞D窯干燥工藝(即熱煙氣回轉干燥技術 是目前國內外干燥技術開發(fā)企業(yè)重點推廣的技術之一。在考慮該項目時，由于該干燥工藝熱風溫度一般都在400600之間對于具有高揮發(fā)分、著火點低、容易自燃的褐煤，很容易導致干燥機內局部溫度過高而引發(fā)褐煤著火燃燒或爆炸事故，系統(tǒng)的安全性較差；同時溫度過高，干燥產(chǎn)品水分不易控制，揮發(fā)分容易析出。而且在電廠有低壓過熱蒸汽的時候，采用熱煙氣干燥的經(jīng)濟性較差。3.4 氣流干燥技術氣流干燥技術也是一種煙氣干燥技術，其原理

32、是：將高溫煙氣通入豎直放置的氣流干燥器底部，原煤經(jīng)加料器及打散器加入到氣流管干燥器內。高溫煙氣將濕煤粉迅速分散、預熱干燥冰將煤粒帶出氣流管干燥器，然后通過多級旋風分離器將煤粉分離出來。該技術的操作和粒度控制較嚴，要求煤粒徑小于3mm ，對于高水分褐煤，破碎機難以達到要求。3.5 帶內部熱循環(huán)的流化床蒸汽干燥工藝技術(WTAWTA 技術由德國萊茵褐煤集團(RWE公司開發(fā)。該技術將微過熱蒸汽作為熱源，原煤經(jīng)2級碎碎至2mm 以下，進入流化床干燥器。煤換熱后的尾氣(主要是水蒸氣 一部分經(jīng)靜電除塵后直接排入大氣，另一部分經(jīng)旋風分離器分離后，通過再循環(huán)風機打入到干燥器中作為流化介質。原煤在流化狀態(tài)與蒸汽

33、管中的蒸汽進行間接熱干燥干燥后的煤部分通址干燥器底部排出，部分則通過尾氣帶出，經(jīng)旋風分離器或靜電除塵器后收集。該技術換熱效果好，由于采用尾氣流化，對對較安全。同時，該技術也存在很多問題，如對高水分褐煤破碎至2mm 的破問題以及輸送問題，高水分尾氣電除塵器選型問題，高含塵、含水蒸氣循環(huán)風機選型等問題。3.6 蒸汽管回轉干燥技術蒸汽管回轉干燥技術同樣是種低溫間接加熱干燥技術，與管式干燥機不同的是：管式干燥機煤走管內。蒸汽走筒內；蒸汽管回轉干燥機蒸汽走管內，煤走筒內，即高水分的燃料由端部進入回轉筒體。而蒸汽則進入回轉筒體內的小蒸汽管中，煤料與蒸汽進行間接換熱。蒸汽管回轉干燥機與管式干燥技術相比，蒸汽

34、管回轉干燥技術具有以下技術特點：(1采用煤走滾筒內，蒸汽走管內的方式，增大了煤的流動空問。能有效防止堵煤現(xiàn)象的發(fā)生。(2單臺設備處理能力大?？梢詼p少設備使用量，便于控制和運行維護。(3傳熱介質同樣不直接與煤接觸。使得這個干燥過程安全、可靠，解決了低燃點煤采用“直接式”干燥帶來的生產(chǎn)安全問題；并且通過先進的氧含量檢測和控制技術，嚴格防止干燥過程中的粉半爆炸，使得干燥過程安全、可靠。(4對原煤入料力度要求不高(不大于20mm 。干燥機前只須設置l 級破碎。蒸汽管回轉干燥技術同時也存在以下幾點缺陷：(1煤料在筒內分布較集中，換熱面積相對管式干燥機較小。(2設備體積大，運輸安裝困難。DWT 技術、管式

35、干燥技術和滾筒干燥技術的比較見表1。過熱蒸汽內加熱流化床褐煤干燥技術同其他干燥技術的技術經(jīng)濟對比見表2。表1 不同干燥技術比較對照表 表 2 過熱蒸汽內加熱流化床褐煤干燥技術同其他干燥技術的技術經(jīng)濟對比 運行成 本/噸產(chǎn) 品 投 數(shù) 量 資 萬 元 褐煤接觸 飽和蒸汽 0.2t 蒸汽； 5.1kw.h 9.06 元 1 臺 3480 環(huán)境為過 熱蒸汽，安 全 褐煤接觸 飽和蒸汽 0.2t 蒸汽； 9.2kw.h 11.52 元 1 臺 9000 環(huán)境為過 熱蒸汽，安 全 褐煤接觸 SDCU 過熱蒸 汽回轉干燥 飽和蒸汽 0.2t 蒸汽； 6.4kw.h 9.84 元 2 臺 4800 環(huán)境為過

36、 熱蒸汽，安 全 褐煤接觸 管式干燥機 ZEMAG 飽和蒸汽 0.55 蒸汽； 1.82kw.h 17.6 元 4 臺 3500 環(huán)境為少 量熱空氣， 較安全 褐煤接觸 煙氣轉筒干燥 機 熱煙氣 （350） 139kg 煤； 34kw.h 37.08 元 2 臺 5000 環(huán)境為熱 煙氣，不安 全 尾氣直接排 放，不節(jié)能 占地面 積大 尾氣直接排 放，不節(jié)能 占地面 積大 過熱蒸汽可 以完全回收 利用，節(jié)能 節(jié)水 過熱蒸汽可 以完全回收 利用，節(jié)能 節(jié)水 過熱蒸汽可 以完全回收 利用，節(jié)能 節(jié)水 無尾氣 排放、占 地面積 小 無尾氣 排放、占 地面積 小 無尾氣 排放、占 地面積 大 安全性

37、環(huán)保節(jié)能 備注 干燥工藝 干燥熱源 能耗/噸產(chǎn) 品 SFCU 過熱蒸 汽流化床（天 力） SFCU 過熱蒸 汽流化床 （RWE） 4 褐煤成型工藝 褐煤干燥成型技術是指，褐煤粒狀物經(jīng)干燥處理后，水分含量降到5%8%后，先進入 預壓裝置進行輥壓成型，再進入高壓輥壓機壓制成各種形狀的型煤。成型后的褐煤， 壓縮 到原來的30%50%，密度提高到原來的1.5倍3倍。褐煤中大量毛細孔含的水，被稱為內 水，經(jīng)干燥后絕大部分內水蒸發(fā)，少部分作為黏接劑。褐煤在成型過程中，高壓或剪切等物 理作用使其凝膠結構及孔隙系統(tǒng)受到了不可逆的破壞，因而煤樣的煤階從本質上發(fā)生了改 變，熱壓成型后的褐煤不易風化，從而徹底解決了

38、褐煤堆放儲存時的自燃問題，不僅減輕了 煤堆燃燒帶來的環(huán)境污染，而且提高了褐煤的儲存期。 4.1 沖壓成型工藝 早在1858年，年輕褐煤無粘結劑沖壓成型工藝就在德國西奧多礦井實現(xiàn)了工業(yè)化應用， 后來又推廣到澳大利亞、印度等國家。 到1988年，德國萊茵地區(qū)共有4個型煤廠，年產(chǎn)型煤 400萬t，其中70%用于民用取暖。原煤在干燥器中干燥使其水分降至12%18%。再經(jīng)冷卻、 分離， 并破碎至06mm， 再將其送入帶式型煤機，在不添加粘結劑的情況下以5002000Bar 的壓力擠壓，最終生產(chǎn)出不同形狀的型煤。萊茵地區(qū)型煤生產(chǎn)一般采用管式干燥器，利用坑 口電站的過熱蒸汽進行間接干燥， 其所采用工藝流程如

39、圖14所示。 圖14 德國沖壓成型工藝 4.2 中國 HPU 熱壓成型工藝 圖15 中國HPU-06工藝流程 2006年，神華集團與中國礦業(yè)大學(北京聯(lián)合開發(fā)了熱壓成型HPU(hot press upgrading 工藝，見圖15。將褐煤破碎至03mm，再經(jīng)過氣流提升干燥，在熱反應器中經(jīng)輕度熱解后， 再進入成型機中輥壓成型。 5 國內外已有的褐煤干燥設備 (1 神州公司生產(chǎn)的 SZ 型振動混流干燥系統(tǒng) 采用該設備投產(chǎn)和在建的項目如下： 琿春金山礦業(yè)公司干燥項目、 白音華煤電公司煤提 質分公司干燥項目、華興工貿褐煤干燥項目、越南汪毖煤炭公司干燥項目、韓家村洗煤廠干 燥項目、 西烏旗科達褐煤提質公司干燥項目、 吉林成大弘晟能源有限公司油母頁巖干燥項目。 (2 國能富通干燥爐 采用該設備的項目有：大唐國能褐煤干燥項目。 (3 滾筒干燥機 采用該設備的項目有：東蘇旗褐煤干燥項目和春成集團褐煤干燥項目。 (4 科林蒸汽流化床設備 采用該設備的有：內蒙古東部地區(qū)。 (5 北京柯林斯達能源技術開發(fā)公司的網(wǎng)帶式褐煤低溫干燥改性提質設備 采用該設備的有：蒙元煤炭褐煤改性提質加工項目。 (6 洛陽萬山 LY-WS-360 型全自動液壓褐煤成型機 (7 常州市威爾伯機械有限公司生產(chǎn)的褐煤干燥提