褐煤干燥技術(shù)

褐煤干燥技術(shù)分六類

（1）轉(zhuǎn)筒干燥技術(shù)——轉(zhuǎn)筒干燥的核心是一個略帶傾斜并能回轉(zhuǎn)的圓筒體，筒體的傾斜度可以調(diào)節(jié)，范圍一般為2°~10°；按照濕物料和熱載體的接觸方式，工業(yè)中開發(fā)利用的褐煤轉(zhuǎn)筒干燥裝置主要有直接加熱轉(zhuǎn)筒干燥器、回轉(zhuǎn)管式干燥器和蒸汽管間接加熱轉(zhuǎn)筒干燥器。

（2）帶式干燥技術(shù)——褐煤由進料端經(jīng)加料裝置被均勻分布到輸送帶上，輸送帶通常用穿孔的不銹鋼薄板制成，由電機經(jīng)變速箱帶動，可以調(diào)速，最常用的干燥介質(zhì)是熱空氣或熱煙氣。

（3）氣流干燥技術(shù)——氣流干燥也稱為“瞬間干燥”，是流態(tài)化稀相輸送在干燥方面的應(yīng)用；按照干燥介質(zhì)和操作溫度的不同，氣流干燥可分為直管式和床混式兩種。

（4）流化床干燥技術(shù)——工業(yè)上開發(fā)應(yīng)用的褐煤流化床干燥設(shè)備主要是以過熱蒸汽或空氣作為流化介質(zhì)(或干燥介質(zhì))，并且流化床內(nèi)部帶有換熱器；褐煤流化床干燥技術(shù)主要包括過熱蒸汽流化床干燥技術(shù)和蒸汽-空氣聯(lián)合干燥技術(shù)。

（5）振動干燥技術(shù)——振動干燥是利用機械振動實現(xiàn)固體顆粒在干燥器中流動，并同時在干燥介質(zhì)（如熱煙氣等）的作用下實現(xiàn)干燥過程。褐煤振動干燥設(shè)備主要有振動混流干燥器和振動流化床干燥器。轉(zhuǎn)筒干燥技術(shù)中的回轉(zhuǎn)管干燥技術(shù)是工業(yè)中應(yīng)用最為成熟的褐煤脫水干燥技術(shù)。

（6）K-燃料技術(shù) ——最為一項非蒸發(fā)式干燥技術(shù)，該項技術(shù)利用原煤與蒸汽在提質(zhì)裝置中直接接觸，通過調(diào)節(jié)時間、溫度和壓力三個要素，將原煤中的水分以液態(tài)水的方式脫除，在“擠”出煤中水分的同時，改變煤的孔隙結(jié)構(gòu)及親水性能，提升低階煤的品質(zhì)。在美國懷俄明州建設(shè)有年處理75萬噸的提質(zhì)工廠。

（7）高溫流化床干燥技術(shù)

（a）高溫流化床煤炭干燥技術(shù)簡介

流化床干燥用于煤炭干燥始于1955年前后，在其后逐漸成為煤炭干燥的首選干燥機。1958年全美有6臺轉(zhuǎn)筒干燥機，64臺振動流化床干燥機，44臺氣流干燥機，6臺振動流化床干燥機用于煤炭干燥，到了1961年，則有11臺轉(zhuǎn)筒干燥機，66臺振動流化床干燥機，40臺氣流干燥機，23臺振動流化床干燥機用于煤炭干燥。截止到1980年，總共有170余臺流化床干燥機用于煤炭干燥。其中一些干燥機運行時間已超過30年。主要是由于流化床干燥機用于煤炭干燥具有以下優(yōu)勢：

1. 可以采用高溫進氣，最高可達950度；

2. 由于采用高溫進氣，因此設(shè)備緊湊，投資低，能耗低；

3. 單機產(chǎn)量大：已投產(chǎn)的最大水份蒸發(fā)量可達150噸/時（流化面積為33平米，根據(jù)需要可達100平米）；

4. 可以直接干燥寬篩分物料：0-2"(0-50mm);

5. 可以實現(xiàn)粗細顆粒干燥和分離。

(b)煤炭干燥的爆炸問題

眾所周知，煤粉的Kst大約為80，屬于輕微但有破壞性爆炸的粉塵。煤粉的爆炸問題是煤炭干燥首先要解決的安全問題。

褐煤干燥技術(shù)防爆措施

1. 由于粉塵爆炸的三角形（褐煤更容易爆炸，其氧氣濃度：7-8%）為：1），溫度：600度；2），氧氣濃度：11%；3），粉塵濃度：80g/m3。所以在設(shè)計和運行中至少必須去除粉塵爆炸的三角形中的一個邊。

2. 根據(jù)相關(guān)部門對流化床煤炭干燥機的粉塵爆炸進行調(diào)查結(jié)果顯示：60%左右的爆炸是由于人為操作不當(dāng)所致；40%左右的爆炸是由于錯誤的操作規(guī)范所致。因此流化床煤炭干燥機的全自動控制可以避免為操作不當(dāng)而導(dǎo)致的粉塵爆炸。另外，所有設(shè)備的開車程序，設(shè)備連鎖，緊急停車程序，干燥工藝的HAZOP分析，重要儀表都必須仔細地，嚴(yán)格地，定期地進行檢查，以徹底杜絕因錯誤的操作規(guī)范而導(dǎo)致的粉塵爆炸。

3. 系統(tǒng)泄爆裝置的設(shè)計和安裝。

根據(jù)實際運行經(jīng)驗，流化床煤炭干燥的爆炸問題是可以完全得到徹底地解決。

（c）工藝流程

待干燥的煤炭（0-50mm）加入料斗（Wet Coal Bin）, 通過加料器（Feeder）進入流化床干燥機的內(nèi)部（即布風(fēng)板(Bed Plate)的上部），在其中被來自燃燒室的高溫?zé)煔猓?00-1000度）所加熱干燥：粗顆粒（0.5-50mm）由流化床干燥機側(cè)部的溢流口（Discharged Gate）排出；細顆粒（0-1mm）則被熱風(fēng)帶到除塵器（Dust Collector）分離后由底部關(guān)風(fēng)器（Rotary Discharge）排出；尾氣經(jīng)由布袋除塵器或濕式除塵器（Scrubber）進一步除塵后排出。

(d) 高溫流化床干燥機的設(shè)計要點

由于布風(fēng)板(Bed Plate)的下部（燃燒室及管道系統(tǒng)）為內(nèi)襯耐火水泥，其工作溫度可達1200度以上；而布風(fēng)板(Bed Plate)的上部（大約50mm），即干燥室的內(nèi)部溫度大約為尾氣出口溫度（60-100度），高溫流化床干燥機的設(shè)計只要解決布風(fēng)板及其上部50mm-100mm處的耐高溫設(shè)計即可。采用用于航空發(fā)動機的耐高溫材料制作布風(fēng)板，經(jīng)多年證實，完全可以在1000度以下長時間工作。

褐煤型煤壓制

1、褐煤干燥工藝的優(yōu)點

·無任何爆炸的可能—由于采用冷凝式過熱蒸汽干燥與煤炭非直接接觸的干燥工藝，徹底杜絕爆炸問題。

·磨損輕微—由于被干燥的煤炭在干燥機內(nèi)的移動速率非常緩慢，磨損問題為所有干燥裝置中最輕。

·單機能力大—系統(tǒng)簡單，流程短。通過調(diào)整干燥機內(nèi)換熱元件的結(jié)構(gòu)和布置方式，可以直接干燥大顆粒的煤炭，干燥前，僅需粗粉硠和篩分，干燥后無需造粒。

·運行費用低—系統(tǒng)壓降小，電耗低。

·一機多用—產(chǎn)品終水分容易調(diào)節(jié)，對于褐煤干燥，根據(jù)需求，可以僅脫除表面水，也可以同時脫除表面水和結(jié)合水。干燥改性后的褐煤由親水性轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷裕瑹嶂悼蛇_5500-6000kcal/kg，可以實現(xiàn)長途運輸。

2、褐煤干燥工藝簡介

褐煤提質(zhì)干燥后加入一定的有機粘結(jié)劑，經(jīng)加工、攪拌、消化、壓制成褐煤型煤產(chǎn)品，具有操作簡單、使用方便、適合大規(guī)模年產(chǎn)量500-1000萬噸的褐煤干燥提質(zhì)成型的推廣應(yīng)用。

3、LY-WS-360型全自動液壓褐煤成型機

LY-WS-360全自動液壓褐煤成型機是高科技褐煤成型機，成型機壓力為360噸，每次可壓制成型褐煤12塊，年產(chǎn)量大于2500萬塊。該產(chǎn)品投資省、見效快，適合大規(guī)模褐煤提制干燥成型。

4.主要技術(shù)參數(shù)

（1）公稱壓制力：360噸

（2）成型褐代數(shù)式塊數(shù)：12塊/次

（3）成型周期：10秒

（4）驅(qū)動功率：55KW(主要機功率)

（5）主機外形尺寸：700mm×2025mm×4050mm

5、應(yīng)用領(lǐng)域

·褐煤干燥提質(zhì) ·煤調(diào)濕（CMC） ·煤泥干燥

Lignite (coal)；brown coal ；wood coal 褐煤，又名柴煤，是煤化程度最低的礦產(chǎn)煤。一種介于泥炭與瀝青煤之間的棕黑色、無光澤的低級煤?；瘜W(xué)反應(yīng)性強，在空氣中容易風(fēng)化，不易儲存和遠運。

褐煤干燥研究

1、干燥褐煤吸潮原因

褐煤內(nèi)部存在許多毛細孔，濕褐煤就像吸足水分的海綿；而干燥（指僅脫除表面水的情況）后的褐煤就像擰干后的海綿。當(dāng)干燥（指僅脫除表面水的情況）后的褐煤遇到水時，就會吸潮，與擰干后的海綿吸水的原因一樣。這就是為什么干燥（指僅脫除表面水的情況）后的褐煤在放置過久或運輸過程會吸潮的原因.

2、褐煤在干燥過程中所發(fā)生的物理和化學(xué)變化

褐煤在常溫下加熱到100度以上時，大部分的自由水能夠被蒸發(fā)。當(dāng)褐煤水分低于15%時，若需要繼續(xù)干燥和脫水，即脫除結(jié)合水時，由于褐煤與結(jié)合水有較強的結(jié)合力，則需要較高的溫度和能量才能夠進行。當(dāng)褐煤在常壓下繼續(xù)加熱到180度以上時，褐煤結(jié)合水（內(nèi)在水）能夠被脫除。當(dāng)褐煤溫度高于150度時，羥基官能團（主要是-COOH）發(fā)生分解，析出CO2氣體，同時將褐煤的結(jié)合水（內(nèi)在水）排除。進一步提高溫度，將導(dǎo)致越來越多的羥基官能團分解，從而引起褐煤的表面性質(zhì)改變。

在這種干燥溫度條件下，由于大量的羥基官能團分解，導(dǎo)致褐煤內(nèi)部的毛細孔倒坍和產(chǎn)生交聯(lián)。毛細孔倒坍可以阻止水分進入毛細孔；而交聯(lián)反應(yīng)則能夠?qū)γ毧走M行密封，阻止倒坍的毛細孔在吸收水分時再膨脹。另外，當(dāng)褐煤溫度被加熱到200度以上時，其表面積會大大減少。表面積減少的主要原因是由于在高溫干燥條件下引起褐煤內(nèi)部的焦油的強烈遷移，即焦油由毛細孔內(nèi)部向毛細孔外部遷移。遷移到毛細孔外部的焦油在冷卻過程中，由于焦油冷凝從而對毛細孔進行密封，從而引起褐煤的表面積減少。

由于上述過程，即毛細孔倒塌，交聯(lián)反應(yīng)和焦油遷移對毛細孔形成密封，結(jié)果褐煤變得越來越疏水，同時也能夠觀察到褐煤的硬化，這也導(dǎo)致褐煤的剛性結(jié)構(gòu)的形成。其結(jié)果就是褐煤能夠從軟煤轉(zhuǎn)換為硬煤，由親水性轉(zhuǎn)換為疏水性，從而可以實現(xiàn)褐煤的長途運輸。

褐煤脫水工藝通?？梢苑譃椋ㄕ舭l(fā)）干燥和非蒸發(fā)脫水兩類。

K-燃料工藝技術(shù)及裝備。褐煤提質(zhì)是在工藝要求的壓力、溫度下用蒸汽“蒸煮”褐煤，脫除煤中的水分。原煤經(jīng)篩分上煤系統(tǒng)送入處理器系統(tǒng)。處理器系統(tǒng)運行時保持工藝要求的壓力、溫度和時間，在此期間完成褐煤提質(zhì)的全過程，處理器系統(tǒng)運行時產(chǎn)生的廢水，送入水循環(huán)與重沸系統(tǒng)，產(chǎn)生工藝水和工藝蒸汽回用，多余的廢水將送入廢水處理系統(tǒng)處理，處理器系統(tǒng)運行時產(chǎn)生的不凝性氣體通過排空冷凝系統(tǒng)，送入鍋爐或火炬燃燒處理。 所有工藝系統(tǒng)的全部進行自動化全面控制。2100433B

褐煤烘干機振動混流干燥

該技術(shù)可脫去褐煤水分10%左右，熱值提升至3500大卡左右，單臺設(shè)備干燥能力較大，可以達到300萬噸每年，但脫水率低。

其原理是將原煤破碎至35-50mm，經(jīng)過熱風(fēng)干燥機干燥。干燥機為密閉式箱體，內(nèi)設(shè)4-5層“之”字型振動式斜面篩網(wǎng)。熱風(fēng)爐產(chǎn)生的高溫?zé)犸L(fēng)經(jīng)過與冷風(fēng)混合至230C°左右形成的中溫?zé)犸L(fēng)從下而上的穿過干燥箱。煤粒從上而下的經(jīng)過振動篩面，細顆粒從網(wǎng)眼中漏下，很快完成干燥，粗顆粒則緩慢經(jīng)過篩面滾落而下，經(jīng)過熱風(fēng)與煤塊的熱交換，從而得到干燥。干燥流程根據(jù)脫水率要求10-60分鐘不等。如果需要，干燥后的煤炭還可以進入選煤機進行分選，將矸石和泥塊排出，使褐煤的熱值得到進一步提升?！《?、帶式爐干燥提質(zhì)技術(shù)

該項技術(shù)可以褐煤水分降至10%以下，熱值提高到5000大卡以上。其原理與振動床干燥原理相似，都是使用熱風(fēng)干燥，但該技術(shù)所使用的熱風(fēng)溫度可以高達300C°，采用預(yù)熱、干燥和冷卻過程，除了對褐煤進行干燥外，還能改性提質(zhì)——分解了含氧官能團，使部分氧原子析出，從而使脫水率更高。褐煤放置在網(wǎng)狀耐熱金屬帶上輸送，經(jīng)過風(fēng)機產(chǎn)生的強力風(fēng)穿過網(wǎng)狀輸送帶的網(wǎng)孔和褐煤之間的間隙與熱風(fēng)進行熱量交換，使褐煤得到干燥和改性提質(zhì)。干燥過程中蒸發(fā)的大量水蒸氣，還可以經(jīng)過冷凝回收。

這種技術(shù)可以調(diào)整干燥時間，流程可控，但國內(nèi)尚無十分成熟的技術(shù)，但是該技術(shù)科技含量高，其前景看好。

褐煤烘干機滾筒干燥技術(shù)

該技術(shù)可以將褐煤水分降至15%左右，脫水率高，熱值提升至4500大卡左右。其原理是將料煤經(jīng)破碎至0-50mm后放入充滿約500C°的高溫?zé)犸L(fēng)的滾筒。在傾斜轉(zhuǎn)動的滾筒內(nèi)，由滾筒壁上的揚料板使褐煤在干燥筒體內(nèi)行程穩(wěn)定的形成全斷面料幕，使煙氣與原煤充分交換熱量，交換時間在30分鐘左右，從而使褐煤得到干燥。

與振動床干燥技術(shù)相比，滾筒干燥技術(shù)的單臺設(shè)備處理能力相對較小，而且由于干燥溫度高，容易發(fā)生褐煤自燃甚至爆炸，褐煤破碎率高，操作難度大 。

褐煤提質(zhì)按加工手段不同大體可分為脫水及熱解兩個工藝。通常熱解工藝前也要進行脫水。褐煤干燥脫水是最常見的褐煤提質(zhì)技術(shù)。

褐煤脫水工藝

褐煤脫水工藝通?？梢苑譃椋ㄕ舭l(fā)）干燥和非蒸發(fā)脫水兩類。其中非蒸發(fā)脫水工藝主要包括：機械熱壓脫水；溶劑萃取脫水。這些技術(shù)僅處于實驗室研究開發(fā)階段。1985-2013年間褐煤提質(zhì)技術(shù)的主要以褐煤干燥技術(shù)為主，褐煤干燥技術(shù)具體分為以下五類：

（1）轉(zhuǎn)筒干燥技術(shù)——轉(zhuǎn)筒干燥的核心是一個略帶傾斜并能回轉(zhuǎn)的圓筒體，筒體的傾斜度可以調(diào)節(jié)，范圍一般為2o~10o；按照濕物料和熱載體的接觸方式，工業(yè)中開發(fā)利用的褐煤轉(zhuǎn)筒干燥裝置主要有直接加熱轉(zhuǎn)筒干燥器、回轉(zhuǎn)管式干燥器和蒸汽管間接加熱轉(zhuǎn)筒干燥器。

（2）帶式干燥技術(shù)——褐煤由進料端經(jīng)加料裝置被均勻分布到輸送帶上，輸送帶通常用穿孔的不銹鋼薄板制成，由電機經(jīng)變速箱帶動，可以調(diào)速，最常用的干燥介質(zhì)是熱空氣或熱煙氣。

（3）氣流干燥技術(shù)——氣流干燥也稱為“瞬間干燥”，是流態(tài)化稀相輸送在干燥方面的應(yīng)用；按照干燥介質(zhì)和操作溫度的不同，氣流干燥可分為直管式和床混式兩種。

（4）流化床干燥技術(shù)——工業(yè)上開發(fā)應(yīng)用的褐煤流化床干燥設(shè)備主要是以過熱蒸汽或空氣作為流化介質(zhì)(或干燥介質(zhì))，并且流化床內(nèi)部帶有換熱器；褐煤流化床干燥技術(shù)主要包括過熱蒸汽流化床干燥技術(shù)和蒸汽-空氣聯(lián)合干燥技術(shù)。

（5）振動干燥技術(shù)——振動干燥是利用機械振動實現(xiàn)固體顆粒在干燥器中流動，并同時在干燥介質(zhì)（如熱煙氣等）的作用下實現(xiàn)干燥過程。最新褐煤振動干燥設(shè)備主要有振動混流干燥器和振動流化床干燥器。轉(zhuǎn)筒干燥技術(shù)中的回轉(zhuǎn)管干燥技術(shù)是目前工業(yè)中應(yīng)用最為成熟的褐煤脫水干燥技術(shù)。

（6）K-燃料技術(shù)——作為一項非蒸發(fā)式干燥技術(shù)，該項技術(shù)利用原煤與蒸汽在提質(zhì)裝置中直接接觸，通過調(diào)節(jié)時間、溫度和壓力三個要素，將原煤中的水分以液態(tài)水的方式脫除，在“擠”出煤中水分的同時，改變煤的孔隙結(jié)構(gòu)及親水性能，提升低階煤的品質(zhì)。2007年在美國懷俄明州建設(shè)有年處理75萬噸的提質(zhì)工廠。

褐煤熱解提質(zhì)工藝

褐煤熱解提質(zhì)工藝可分為：

（1）外熱式熱解工藝，即熱解爐的加熱方式為間接加熱，此工藝與傳統(tǒng)的煉焦?fàn)t相似。

（2）固體熱載體熱解工藝，即半焦作為熱載體的熱解工藝，或以爐渣作為熱載體的熱解工藝等。

（3）氣體熱載體熱解工藝。

TDM褐煤低溫干餾爐

TDM型干餾爐用于褐煤低溫干餾項目，主要產(chǎn)品有半焦及煤焦油。它主要有如下特點：

1.1 焦油回收率高，半焦產(chǎn)率高。

1.2 系統(tǒng)沒有富余煤氣。

1.3 半焦可磨性好。

1.4 半焦的揮發(fā)份高。

1.5 干法熄焦。

1.6 沒有固定碳損失。

1.7 凈化系統(tǒng)零壓工作。

1.8 原煤粒度要求1~50mm

褐煤提質(zhì)是指褐煤在小于250℃溫度脫去部分大部分游離水后的干燥褐煤，用甲苯等有機物提取褐煤中的褐煤蠟、腐植酸的過程。所以,褐煤的提質(zhì)過程主要是褐煤的脫水過程。褐煤提質(zhì)干燥前后的對比見下表：

褐煤提質(zhì)干燥前后的性質(zhì)對比

提質(zhì)后的褐煤將更有利于利用、運輸和貯存。若是將褐煤中的50%的水分除去,則將會把褐煤燃燒后產(chǎn)生的溫室氣體的排放量降低15%。實際測試得知,一種水分42.52%、發(fā)熱量11.93MJ /kg的褐煤,經(jīng)提質(zhì)干燥后,水分降14.43%,發(fā)熱量增至18.08MJ /kg,相當(dāng)于提高了熱值51.6%,這對于褐煤電廠的影響無疑是十分巨大的。