褐煤的提质与应用

摘要：从褐煤特性及应用过程中存在的限制性因素出发，分析褐煤应用空间，从而体现褐煤提质的必要性；同时介绍褐煤提质、成型的一种流程及提质、成型后褐煤性质的变化，使褐煤的应用领更加广阔。

关键词：褐煤 提质成型应用

中图分类号：X752文献标识码： A

面对越来越少的煤炭资源，各行业纷纷研究充分利用煤炭能源的各种技术，以保证能源的充分利用，避免浪费资源。

煤炭资源的有效利用是各用煤企业迫切需要研究的课题。相对于精煤储量的大幅减少，储量丰富的褐煤的充分利用成为各个行业发展的新目标。

根据国家2006年的《中国节能技术大纲》规定“研发褐煤提干、快速热解工艺，褐煤直接液化和无粘结剂成型技术”，开发褐煤有效利用途径，既符合产业发展政策，也是褐煤产业的必然趋势。

根据褐煤的特性，在使用过程中受到如下限制：

1、褐煤发热量低，仅为12.6-14.7MJ/kg，使用范围窄，对于设计煤种为烟煤的电厂，要求发热量在21 MJ/kg以上，褐煤不能直接燃用，仅能掺烧。

2、褐煤含水分高（30%-50%），热值低，单位热值运输成本高，直接运输的经济性差。

3、褐煤挥发份高（30%-45%），易风化碎裂，易氧化自燃，进行长距离运输时安全性较差。

一、褐煤提质

褐煤的高效利用受到世界的普遍重视，国内外褐煤提质技术主要有：

（1）、澳大利亚怀特能源高温烟气BCB技术。

（2）、德国RWE公司的蒸汽流化床技术。

（3）、德国ZEMAG公司的蒸汽管式干燥技术。

（4）、美国KFX公司高温高压燃料技术。

（5）、澳大利亚CCD公司的褐煤稠化技术。

（6）、美国瓷球热载体低温快速热解技术。

（7）、中国神华的高温烟气气流干燥无粘结剂挤压（HPU)技术。

（8）、唐山神州机械有限公司的高温烟气震动流化床混流干燥技术。

（9）、大连理工大学固体热载体的热解提质技术。

（10）、山东科院天力公司分级粉碎强化循环提质（SPU)技术。

（11）、国富炉热解提质技术。

各种褐煤提质技术，总的来看均是对针对褐煤的特性为主要处理目标来设计的各种工艺。

以山东天力公司分级粉碎强化循环提质（SPU)技术为例， 此技术是采用高温烟气直接瞬间干燥，短时间提供充分的干燥热量，缩短加热时间，在褐煤挥发份达到其挥发温度之前完成干燥脱水。

分级粉碎强化循环提质流程为：

1 破碎机2 煤仓3 给料机4 气流干燥机5 旋风分离器6 7 布袋除尘器8 9 引风机10保温仓11 热反应器12 成型机13 烟气炉 14 鼓风机

流程简介：

褐煤经破碎机破碎至3mm以下，再经筛选后转运至煤仓缓冲储存。煤仓设置可调旋转出料阀和给料机，煤粉经出料阀和给料机控制进入气流干燥机的流量。气流干燥机在干燥过程中同时实现对大颗粒煤粉的筛选，粒径大于1mm的经气流干燥机底部风扇磨进行粉碎，然后再次送入干燥机内干燥。细煤粉由旋风分离器和布袋除尘器进行收集后通过旋转阀进入保温仓进行保温缓冲后进入成型机进行挤压成型。

干燥过程需要热量由烟气炉提供，烟气炉燃烧产生的1200-1300℃的热烟气与引风机出口处的循环烟气混合成550℃左右的热风进入气流干燥机进行利用。

运行效果比较：

根据装置的实际运行情况来看，针对不同褐煤煤种SPU技术均达到较好的提质效果。（煤种主要以赤峰元宝山、霍林河煤、宝日希勒煤为运行依据进行考察）。

提质后褐煤技术指标：

热效率：约71%；

提质后热值：21108.2 kJ/kg;

原煤大于0.9mm煤的重量百分比大于42%，提质后小于0.9mm煤的重量百分比小于8%。

提质后褐煤成型采用无粘结剂热压成型工艺和对辊挤压技术。在运行过程中原料采用粒径为0-1mm，水分在3%左右的褐煤粉，成型线压力控制在约110kN/cm，线速度控制在约0.15m/s左右，成型效果最佳。

赤峰元宝山第一批粉状褐煤与挤压成型后型煤主要参数如下：

SPU技术成型型煤技术指标可达到：

（1）、抗压强度：＞900 N/个

（2）、落下强度：＞80%

（3）、成型水分：7-10%

（4）、提质煤发热量提高35-40%以上，达到21-23.1 MJ/kg。

（5）、哈氏可磨指数：85。

提质后的褐煤不易风化，很好的解决褐煤堆存的自燃问题，防止资源浪费，减轻褐煤堆存自燃带来的环境污染，提高其储存期；提质后的褐煤热值与烟煤接近，增强提质褐煤直接用于烟煤锅炉的可能性，在一定程度上保证电厂用煤，从而保证电厂机组的稳定运行及平抑煤价。

挤压成型后的褐煤水分大量减少，空隙大大减小，机械强度明显增加，便于运输，降低运力，使褐煤的利用不再受地域的限制，为褐煤的综合利用提供便利。

SPU工艺特点：

高温瞬间干燥；风选分级粉碎；过热蒸汽干燥；双通道加热；操作安全可靠；贫氧干燥环境；尾气强化循环、无粘结剂热压成型等特点，干燥强度大、生产规模大、运行成本低。

无粘结剂高压成型工艺优点：

（1）、成型前干燥脱水，干燥时间短、效率高；

（2）、褐煤经过高温热处理和压缩，亲水基因和储水孔隙结构被破坏，吸水可逆性破坏，性质与烟煤相似；

（3）、褐煤热处理后，氧含量减少，碳氢比增加，热值可进一步提升；

（4）、不需要添加粘结剂，粘结剂通过高温自身析出，节省粘结剂成本，产品具有防水性。

褐煤在提质后优点主要有：

（1）、能量增加30-50%；

（2）、褐煤干燥成型煤容易研磨；

（3）、褐煤干燥成型煤后比原煤具有更好地装卸、运输性能；

（4）、褐煤干燥成型煤后比原煤的粉尘量更少；

（5）、褐煤干燥成型煤的密度比原煤高，且孔隙率下降55%左右；

（6）、褐煤干燥成型煤的回收角度更低，更容易从料仓中去除；

（7）、与烟煤相比，氮氧化物的含量大约只有烟煤的一半；

（8）、二氧化硫排放量减少；

（9）、与烟煤相比，其具备更高地燃烧效率；

（10）、减少自燃。

二、提质褐煤应用

褐煤一般主要用于选气原料、气化原料、腐植酸、电厂作为掺烧原料，其特性决定在使用地域上和使用方向上受限很大。

褐煤通过提质、成型克服了自身的部分局限性，可以得到更广泛的应用：

1、提质后的褐煤发热量均达到21MJ/kg以上，可满足电厂烟煤使用要求，在提质后掺烧比例可以加大，为减少烟煤的使用提供可能；

2、中国现阶段合成氨生产能力企业近700家，合成氨65%是以无烟煤为原料，在煤炭资源日趋紧张的今天，煤价亦不断攀升。以工业型煤替代无烟煤已经成为合成氨后续发展的关键；

3、褐煤具有较好的化学反应活性，褐煤提质后为以褐煤为气化原料的粉煤气化技术和加压气化工艺的进一步发展、降低生产运行成本和保障生产安全提供更大的发展空间；

4、褐煤产区大都地处边远地区，大型工矿企业较少，要充分利用必须进行大的投入建设各类生产装置。褐煤提质后为远距离安全运输提供可能，解决了只能在褐煤产区建设生产装置进行利用的局限性，可以利用已经建成的现有装置进行褐煤的有效利用，降低投资成本；

5、工业锅炉、窑炉燃用工业型煤后可达到节煤、降尘和减少有害气体排放量等效果，与烧散煤相比，提高热效率约5-10%，减少烟尘排放量约50-80%，同时可使二氧化硫排放量大大减少，若是在成型过程中添加固硫剂，二氧化碳的排放量可下降30-40%，在环保意识逐步增强的今天，前景看好。

总之，褐煤在提质、成型后不但能缓解煤炭的紧张局面，同时能更好地用于发电、造煤气、炼焦炭、合成化工原料等行业发挥更大的作用，还可远距离供应各地区电厂、焦化厂、钢铁厂、玻璃陶瓷等建材厂、城市煤气厂、化工厂及民用采暖锅炉等各个行业。