褐煤热水干燥改质后的性能研究剂

摘要：影响褐煤无粘结剂成型的因素很多，其中灰成分、水分影响较明显。通过分析成型机理和实验研究得出：灰成分中SiO2在42%～64%，Al2O3在17%～22%范围内，水分含量在内水分含量时无粘结剂成型性较好。

关键词：干燥后 褐煤 无粘结剂成型

中图分类号：P618文献标识码： A

引言

褐煤是一种变质程度较低的煤种，水分含量大，容易风化粉碎，不易化学加工。作为工业和民用燃料直接使用，不仅燃烧效率低，而且浪费巨大，污染严重。

目前工业上有很多提高褐煤利用率的工艺，其中通过干燥方法提高褐煤附加值的工艺应用较多。经各种干燥工艺处理后的褐煤大多呈粉状，有效地提高了褐煤附加值，但仍不能实现长途运输。干燥后的粉煤经成型机成型后，不仅具有块煤的价值，而且遏制了褐煤的自燃，便于长途运输，大幅度减少了粉尘污染，有明显的环境效益和社会效益。

1褐煤无粘结剂成型性是指在不加粘结剂情况下粉状褐煤压制成块的性质，取决于褐煤的成分和性质，同时也与成型工艺条件有关。无粘结剂高压热压成型与有粘结剂成型比较，有其独特的优点，产品能量密度较高，含水量少，强度高，不需要添加有机粘结剂，有一定的防水性，适合长途运输。

2 褐煤的热干燥技术

2.1 旋转管式干燥技术。旋转管式干燥机为一回转窑系统，.. 其干燥方法是在常压下，用低压蒸气通过管式干燥机将煤加热到大约100。C，使水分蒸发，并利用和煤一起进入干燥机的空气作为脱水介质，通过除尘器将煤粉分离，部分空气经压缩进入干燥机循环，部分排入大气。此法为目前工业应用最为成熟的褐煤干燥方法。

2.2 蒸汽流化床干燥技术（DWT）。在流化床干燥器内，过热蒸汽将高水分褐煤流从干燥机的底部吹向沸腾床上部产生流化状态，从而对褐煤进行干燥。在流化床的蒸气吸收褐煤原煤中蒸发出的水分，原煤从干燥机的上部输入进去经过旋风分离器，蒸汽再被部分导回干燥机。干燥机所需能量是由从汽轮机出来的蒸汽提供。该工艺过程的特点是蒸汽不仅作为干燥介质而且还作为流化介质，干燥蒸发的蒸汽是不含空气和其他杂物的。

2.3 床混式干燥机技术。床混式干燥机（BMD） 适合于电厂的预干燥过程，利用流化床燃烧技术可实现热电联产。开发该技术的目的是利用流化床热床料的热量。过热蒸汽高速进入干燥管底部，从流化床分出1股热床料流在干燥机燃料人口前与过热蒸汽混合。蒸汽携带燃料同床料一起经过干燥器后进入旋流分离器，干燥燃料和床料从蒸汽流中分离后直接送往流化床锅炉燃烧。一部分蒸汽从旋流分离器回收后返回干燥机底部重新与新的床料混合，其他蒸汽则由蒸汽循环管路分离后引入热交换器冷凝。

2.4 蒸汽空气联合干燥技术。该技术利用从冷凝器出来的热水作为干燥介质，虽然热水干燥比过热蒸汽干燥在干燥速度和干燥程度上相对较差，但用热水作为干燥介质对于电厂来说是一种“废热”此工艺为美国PwevrBai利用的最佳选择orRiesn发电厂近年开发的集成干燥技术。空气被热循环水加热到约43℃后作为流化床干燥器的流化介质，同时5O℃的热水作为流化床的干燥热源介质。

2.5 褐煤的机械、热脱水技术。机械＼热脱水技术综合了热法脱水和机械力脱水的优点，将褐煤加热到2200℃的条件下，通过机械挤压将水挤出。该工艺过程分为4个阶段：①用工艺热水预热；②过热蒸气加热；③加压脱水；④闪蒸进一步脱水。为了使干燥介质均匀分布在煤层中，原煤必须用压盘稍微预压一下预压时，热水从压盘里的喷洒系统均匀地分布在煤层表面。在饱和蒸汽压力下，水进入压力室，热水经过煤层并且向煤施放所有的热量，然后用蒸汽加热并使煤中的水分部分从煤层中脱离出来。最后再经机械压力和进一步闪蒸过程，脱除大部分水分。

3水分对褐煤无粘结剂成型性

水分是制作无粘结剂型煤的基本条件，理论上讲水分含量在一定范围内越高越利于成型，但同时降低水分含量也是提高褐煤附加值的重要途径。因此，干燥到合适的水分含量是很重要的，既有利于干燥后成型，又最大程度地提高褐煤附加值。

干燥后褐煤中水分较高时，煤中不同的可交换离子成分产生更多的离子水合作用，从而造成型煤高膨胀率和强度的减弱。

水分也是型煤在储存时自然的一个重要的因素。当型煤重新吸附水分时就会产生吸附热。如果在较低温度下储存已经部分干燥了的型煤，那么当温度增加或有小雨时，自然就会产生。型煤温度的升高会促进空气氧化直到自然发生。温度每增加10℃，氧化速度增加大约1倍。

水分利于成型最被认可的结合机理是颗粒间通过表面的含氧官能团形成了氢键。根据褐煤毛细孔模型的原理，褐煤中有大量含水的毛细孔。毛细孔中含有一定量的内水，经采用干燥工艺后，大部分的外水燥蒸发，内水分作为粘结剂。成型时毛细孔被压溃，进而充填煤粒间的空隙，呈现出相互作用的分子间力，加强了煤粒间的接触而成型。成型后的褐煤毛细孔结构被破坏，故重新吸附水现象大为降低。

通过上述分析，可知既有利于干燥后成型，又最大程度地提高褐煤附加值的水分含量是其内水分含量，一般在15%左右。

4我国褐煤发电的干燥技术研究思路

干燥是一项古老的技术。在我国，对煤炭干燥主要针对选煤厂的烟煤和无烟煤，大都采用烟气干燥。对于褐煤，由于挥发分高，易着火发生爆炸，此外，由于水分高，传统热风干燥损失大，干燥效率低，产品水分也不稳定。我国在褐煤这种高水分含能材料的干燥技术上缺乏经验。在内蒙、云南等褐煤资源丰富的省份，大量开采水分高达30%～50%的褐煤直接用于燃烧，不仅锅炉燃烧不稳定，而且电厂效率也很低；高水分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，开发先进的褐煤干燥技术和设备，对于提高褐煤的市场竞争力，降低发电成本具有重要意义。过热蒸汽干燥这几年已成为国际上干燥技术研究开发的重点。借鉴国外经验，我国在低阶煤的先进干燥技术的研发方面应主要围绕以下几个思路进行：

（1） 水分蒸发废热可以循环利用。

（2） 干燥强度要大，以利于大型化

（3） 通过与电厂热力循环集成，提高电厂整体效率。

此外，对于我国北方现有以高水分褐煤为燃料的流化床热电厂，可以借鉴国外已经成熟的床混式（BMD） 干燥技术。该技术已经在欧洲得到广泛认可，现已延伸到诸如高水分生物质、污泥、垃圾等处理过程中。改变我国高水分褐煤发电采用传统的直接燃烧方法效率低下、设备可利用率差的关键是，降低褐煤电厂入炉煤水分。因此有必要对褐煤干燥技术进行研究，在褐煤干燥技术选择、设备与设计工艺、干燥过程的理论计算与数学模拟等方面取得经验，进一步提高褐煤燃烧发电的市场竞争力。

结语

总之干燥后褐煤无粘结剂成型要综合考虑多方面的因素，含粘土是成型的因素之一，适量水分又是其一。降低水分又是干燥处理的任务。通过对褐煤粉成型机理研究结合目前干燥工艺，水分控制在内水分含量时综合效果最佳。

参考文献

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