第2章-褐煤的加工與利用技術(shù)課件

第二章褐煤的加工與利用技術(shù)周安寧西安科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院第二章褐煤的加工與利用技術(shù)周安寧2.1前言褐煤是煤化程度最低的煤種,它是泥炭沉積后經(jīng)脫水、壓實轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C生物巖的初期產(chǎn)物,因外表呈褐色或暗褐色而得名。我國褐煤資源主要形成于晚侏羅紀、早第三紀和晚第三紀。晚第三紀褐煤多為土狀褐煤,煤田零星分布在遼寧、山東、廣西、廣東、云南等省區(qū);晚侏羅紀褐煤則多為硬褐煤,或稱老年褐煤,主要分布在我國內(nèi)蒙古自治區(qū)東部海拉爾含煤區(qū)霍林河盆地以及黑龍江三江—穆林河含煤區(qū),這一地區(qū)是我國褐煤資源集中地區(qū),基本特點為埋藏淺,煤層厚度大。褐煤是化學(xué)反應(yīng)性最好的低煤階,其最高內(nèi)在水分(MHC)、腐植酸、鋁甑低溫干餾焦油產(chǎn)率和苯萃取物(俗稱褐煤蠟)產(chǎn)率等技術(shù)指標的高低,是決定褐煤合理利用和綜合利用的重要參數(shù)。2.1前言我國的褐煤資源豐富,到2002年底已探明的保有儲量大約為1300億t,其預(yù)測資源量亦近2000億t。其中有3/4的褐煤分布在內(nèi)蒙東部地區(qū),其中著名的有勝利、霍林河、伊敏、大雁、寶日希勒、扎賚諾爾和平莊等礦區(qū)。我國褐煤資源分布的特點是:埋藏淺、煤層厚、儲量大,多適合于露天開采,如小龍?zhí)兜V的煤層厚達20～100m,最厚處可達200m,勝利煤田的探明儲量達150億t。我國的褐煤資源豐富,到2002年底已探明的保有儲量大約為1

2.2褐煤的特征組分及性質(zhì)腐植酸：煤中能溶于稀苛性堿和焦磷酸鈉溶液的多種縮合酸性基的大分子化合物即為腐植酸。褐煤大多數(shù)無光澤,真密度在1.10～1.40g/cm3

之間,水分高達30%～60%,揮發(fā)分高,燃點低,不粘結(jié),易風化變質(zhì),含原生腐植酸,含氧高,化學(xué)反應(yīng)性強,熱穩(wěn)定性差。原生腐植酸（primaryhumicacid）：成煤過程中形成的腐植酸為原生腐植酸；原生腐植酸是褐煤區(qū)別于其它煤種的主要特征組分。次生腐植酸（secondaryhumicacid）：煤經(jīng)氧化(包括風化)形成的腐植酸為次生腐植酸。2.2褐煤的特征組分及性質(zhì)腐植酸：煤中能溶于稀苛性堿和焦腐植酸分類①溶于丙酮或乙醇的部分稱為棕腐酸；②不溶于丙酮部分稱為黑腐酸；③溶于水或稀酸的部分稱為黃腐酸（又稱富里酸）。腐植酸分類①溶于丙酮或乙醇的部分稱為棕腐酸；第2章-褐煤的加工與利用技術(shù)ppt課件腐植酸的結(jié)構(gòu)大分子的基本結(jié)構(gòu)是芳環(huán)和脂環(huán)，環(huán)上連有羧基、羥基、羰基、醌基、甲氧基等官能團。從黃腐酸（fulvicacid）、棕腐酸（hymatomalenicacid）到黑腐酸（pyrotomalenicacid），分子量逐漸增大，從102~103、103~104到104~106。結(jié)合腐植酸(combinedhumicacid)和游離腐植酸(freehumicacid)等。測定腐植酸分子量分布最常用的方法：超濾-膜法測定非連續(xù)分布；色譜法測定其連續(xù)分布。腐植酸的結(jié)構(gòu)大分子的基本結(jié)構(gòu)是芳環(huán)和脂環(huán)，環(huán)上連有羧基、羥基第2章-褐煤的加工與利用技術(shù)ppt課件第2章-褐煤的加工與利用技術(shù)ppt課件第2章-褐煤的加工與利用技術(shù)ppt課件煤分析各種基準之間的換算公式煤分析各種基準之間的換算公式褐煤的煤質(zhì)特征與其成煤時代密切相關(guān)：經(jīng)統(tǒng)計,全國生產(chǎn)礦區(qū)褐煤的煤層平均灰分(Ad)為21.90%,其中以早、中侏羅世褐煤的灰分最低,平均僅10.55%,而早第三紀褐煤的平均Ad則高達23126%,兩者相差1倍以上。不同時代的褐煤揮發(fā)分相差更大,如全國褐煤的平均揮發(fā)分(Vdaf)為45.21%,其中以成煤時代越遲的晚第三紀褐煤的揮發(fā)分最高,平均為55.92%,成煤時代越早的早、中侏羅世褐煤的揮發(fā)分最低,平均38.60%。褐煤的煤質(zhì)特征與其成煤時代密切相關(guān)：褐煤的純煤發(fā)熱量(Qgr,daf)也與成煤時代有關(guān),如全國褐煤的平均Qgr,daf為28.71MJ/kg,其中以早、中侏羅世褐煤的發(fā)熱量最高,晚第三紀褐煤的發(fā)熱量最低,分別為28.54MJ/kg和27.24MJ/kg。褐煤的水分(M)也與成煤時代密切相關(guān),即以晚第三紀褐煤的水分最高,侏羅紀褐煤的水分最低,如云南可保的晚第三紀褐煤的全水分(Mt)平均高達4616%,昭通褐煤的水分可達50%以上,而內(nèi)蒙古霍林河礦區(qū)的晚侏羅世褐煤的Mt為32.2%。我國褐煤腐植酸以晚第三紀的最高,平均38.67%,早、中侏羅世的最低,平均5.29%。

煤的發(fā)熱量有高位發(fā)熱量（highheatvalue，HHV）和低位發(fā)熱量（lowheatvalue，LHV）之分。

高位發(fā)熱量是指每公斤煤完全燃燒后所產(chǎn)生的熱量，它包括了煤燃燒時，煤中水分所生成的水蒸氣全部凝結(jié)成水所放出的熱量。實際上，在燃燒設(shè)備中，煤燃燒后的排煙還具有一定的溫度，煤中水分所生成的水蒸氣并不能凝結(jié)下來，此部分汽化潛熱并不能包括在煤的發(fā)熱量中。從煤的高位發(fā)熱量中扣除了這部分水蒸氣的汽化潛熱之后，所得到的煤的發(fā)熱量稱為煤的低位發(fā)熱量。褐煤的純煤發(fā)熱量(Qgr,daf)也與成煤時代有關(guān),第2章-褐煤的加工與利用技術(shù)ppt課件用乙醇和苯混合物萃取褐煤可得瀝青（蠟和焦油）；萃取殘渣用堿處理可得腐植酸；褐煤的利用氣化液化干餾按加熱的溫度主要可分為低溫(550～600℃)干餾和中溫(700～800℃)干餾。褐煤干餾產(chǎn)出的煤氣產(chǎn)品可以作為燃料氣和化工合成氣,焦油或酚類可作化工原料,半焦是良好的炭質(zhì)還原劑和無煙燃料。制備水煤槳；提取褐煤蠟（酯蠟中為長鏈的飽和脂肪羧酸(C16～C36)和長鏈的脂肪族醇(C10～C21)的單酯及腐植酸2.3褐煤的綜合利用用乙醇和苯混合物萃取褐煤可得瀝青（蠟和焦油）；2.3褐煤褐煤蠟一種稀缺礦產(chǎn)，1897年德國最早開始從褐煤中提取蠟，因此在國外又稱作蒙旦蠟(MontanWax）。它是一種含有蠟，樹脂和地瀝青的礦物蠟。亦稱蒙旦蠟。由含蠟質(zhì)的煤（主要是褐煤或某些泥炭），經(jīng)溶劑(苯、汽油等)萃取得到的一種含有蠟、樹脂和地瀝青的混合物。褐煤蠟的性質(zhì)主要取決于原料、所采用的溶劑和萃取條件。隨地瀝青含量的增加，其顏色由棕色至黑色。熔點75～86℃，密度（20℃）0.98～1.03g/cm3。蠟的主要成分為：由C16～C34酸和C24、C26、C30醇組成的蠟酯；長鏈脂肪酸(C16～C35)；脂肪醇(C20～C34)和烷烴(C23～C33)。樹脂的成分是樹脂酸，少量甾醇和萜烯類物質(zhì)。褐煤蠟一種稀缺礦產(chǎn)，1897年德國最早開始從褐煤中提取蠟，因地瀝青主要是聚合的、酯化的含氧樹脂酸。粗蠟經(jīng)氧化脫色等，可得精制蠟。評價褐煤蠟質(zhì)量的主要指標是熔點、密度、粘度、酸值、皂化值、樹脂含量、地瀝青含量、苯不溶物、灰分和加熱損失量等，中國已制定出國家標準測定方法。褐煤蠟質(zhì)地比較堅硬，熔點較高，耐酸，化學(xué)穩(wěn)定性、光澤度、電絕緣性均好，易溶于有機溶劑，能與石油蠟、硬脂酸等混合，無致癌作用。廣泛用作價格昂貴的天然動、植物蠟的代用品和補充品，如用于制復(fù)寫紙、皮鞋油、地板蠟、上光蠟、金屬擦光劑等，也用于熔模精密鑄造用的中溫模料以及皮革整理、電氣絕緣等方面。20世紀80年代，世界上產(chǎn)褐煤蠟的國家，主要是民主德國、蘇聯(lián)和美國。精制蠟主要在聯(lián)邦德國生產(chǎn)。中國在云南、吉林也建有褐煤蠟工廠。地瀝青主要是聚合的、酯化的含氧樹脂酸。粗蠟經(jīng)氧化脫色等，可得第2章-褐煤的加工與利用技術(shù)ppt課件第2章-褐煤的加工與利用技術(shù)ppt課件第2章-褐煤的加工與利用技術(shù)ppt課件第2章-褐煤的加工與利用技術(shù)ppt課件第2章-褐煤的加工與利用技術(shù)ppt課件第2章-褐煤的加工與利用技術(shù)ppt課件澳大利亞懷特能源公司擁有的熱煙氣直接干燥成型技術(shù)（簡稱BCB技術(shù)），該技術(shù)在澳大利亞分別建有0.2t/h和10t/h的試驗裝置。澳大利亞懷特能源公司擁有的熱煙氣直接干燥成型技術(shù)（簡稱BCB第2章-褐煤的加工與利用技術(shù)ppt課件褐煤多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)集預(yù)處理、氣化、化工合成、發(fā)電、供熱、廢棄物資源循環(huán)利用等單元工藝構(gòu)成的褐煤綜合利用系統(tǒng)。褐煤多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)集預(yù)處理、氣化、化工合成、發(fā)電、供熱、廢棄物資2.4褐煤的成型褐煤成型主要分為無粘結(jié)劑成型和有粘結(jié)劑成型兩大類。年輕褐煤無粘結(jié)劑成型技術(shù)比較成熟,已實現(xiàn)了工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。褐煤無粘結(jié)劑成型工藝一般需經(jīng)過原煤的破碎和篩分、干燥、冷卻、壓制成型等過程。褐煤有粘結(jié)劑成型工藝主要是針對煤化度高的褐煤,粘結(jié)劑的種類有粘土、腐植酸、生物質(zhì)、淀粉、瀝青等。2.4褐煤的成型褐煤成型主要分為無粘結(jié)劑成型和有粘結(jié)劑成型第2章-褐煤的加工與利用技術(shù)ppt課件第2章-褐煤的加工與利用技術(shù)ppt課件2.5褐煤干燥技術(shù)提質(zhì)按干燥介質(zhì)與褐煤接觸的方式劃分：直接干燥：褐煤直接與熱介質(zhì)接觸，通過熱介質(zhì)蒸發(fā)褐煤水分而達到干燥褐煤的目的。普通蒸發(fā)干燥、熱油干燥、熱水干燥、蒸汽空氣聯(lián)合干燥等。普通干燥方式有固定床、流化床、回轉(zhuǎn)窯等。間接干燥：間接干燥通常是褐煤不直接與熱介質(zhì)接觸，通過換熱器與熱介質(zhì)換熱，吸收熱量蒸發(fā)水分而達到干燥的目的。管式干燥機就是采用這種間接干燥的原理，煤在管內(nèi)流動，蒸汽通過管壁傳熱，褐煤吸熱達到干燥的目的。這種工藝具有安全性、可靠性的特點，因而，特別適用于燃點低、易燃、易爆的年輕煤種。2.5褐煤干燥技術(shù)提質(zhì)按干燥介質(zhì)與褐煤接觸的方式劃分：國外新技術(shù)：氣流干燥、流化床干燥等技術(shù)；屬于快速直接干燥，其效率高，蒸發(fā)強度大，自動化程度高，但其投資較高，目前尚處于試驗階段。如德國RWE公司研發(fā)的蒸汽流化床干燥褐煤的工藝、澳大利亞研發(fā)的閃蒸干燥管干燥褐煤技術(shù)等。國內(nèi)技術(shù)：大連理工大學(xué)的褐煤固體熱載體法快速熱解技術(shù)、鞍山熱能研究院的褐煤低溫干餾改質(zhì)技術(shù)、北京柯林斯達能源技術(shù)開發(fā)公司的褐煤低溫干燥改性提質(zhì)技術(shù)等。均已在國內(nèi)褐煤產(chǎn)地建立了工業(yè)化試生產(chǎn)裝置其它方法：回轉(zhuǎn)圓筒干燥機，屬于直接干燥，技術(shù)成熟，操作穩(wěn)定，但設(shè)備體積、質(zhì)量大，蒸發(fā)強度低，干燥停留時間長，不適宜用于高揮發(fā)分的褐煤干燥。國外新技術(shù)：氣流干燥、流化床干燥等技術(shù)；2.5.1褐煤中的水分①在較大的毛細管中有游離水或微弱結(jié)合的水,經(jīng)過等溫抽氣即可出去。②在微孔中有緊緊吸住的水,它們在適度增高的壓力和溫度下可以出去。③水還能化學(xué)吸附在煤上,這種水只有在較高的蒸汽壓力下才能釋放出來。2.5.1褐煤中的水分①在較大的毛細管中有游離水或微弱結(jié)

2.5.2褐煤脫水預(yù)干燥技術(shù)回轉(zhuǎn)管式干燥技術(shù)以飽和蒸汽(壓力為0.15～0.55MPa)為加熱介質(zhì)的間接加熱干燥器。常壓下,用低壓蒸氣通過管式干燥器將煤加熱到大約100℃,使水分蒸發(fā),并利用和煤一起進入干燥器的空氣作為脫水介質(zhì),通過除塵器將煤粉分離,部分空氣經(jīng)壓縮進入干燥器循環(huán),部分排入大氣。

熱脫水工藝熱源為過熱蒸氣,工藝過程溫度大約為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,一般在3MPa左右。

機械脫水工藝在大約100℃、小于16MPa熱壓下對褐煤脫水。2.5.2褐煤脫水預(yù)干燥技術(shù)回轉(zhuǎn)管式干燥技術(shù)由天華化工機械及自動化研究設(shè)計院為國華(印尼)南蘇發(fā)電有限公司2X150MW發(fā)電工程配套設(shè)計的高水分褐煤預(yù)干燥系統(tǒng)，于2011年7月10日正式投運，實現(xiàn)了連續(xù)96h不間斷運行，各項參數(shù)達到設(shè)計要求。該系統(tǒng)采用蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機加上濕法洗滌除塵成套工藝裝置，加熱蒸汽取自蒸汽輪機四段抽汽，將高水分(62%)褐煤干燥后送入中速磨煤機制粉燃燒，滿足了2×150MW發(fā)電機組滿負荷發(fā)電的要求。此套裝置的自動化控制程度高，在集控室可實現(xiàn)全部運行操作，極大地保證了系統(tǒng)的可靠運行，提高了工作效率。在裝置的調(diào)試過程中，天華通過調(diào)整實際運行參數(shù)，攻克了褐煤在干燥過程中易自燃著火閃爆的特性，尾氣排放符合環(huán)保要求，并克服了高水分褐煤脫水難的問題。由天華化工機械及自動化研究設(shè)計院為國華(印尼)南蘇發(fā)電有1、管式干燥技術(shù)采用間接干燥原理,煤在管內(nèi)流動,蒸汽通過管壁傳熱,具有安全可靠、結(jié)構(gòu)合理、傳熱效率高、干燥效果較好等特點,特別適用于燃點低的易燃易爆的年青煤種。褐煤的蒸汽管式干燥機技術(shù)有兩種:一種是管內(nèi)通蒸汽加熱,殼內(nèi)走煤的管式干燥機;另一種是管內(nèi)走煤,殼體通蒸汽加熱的管式干燥機。管式干燥是一種以壓力為0.15~0.55MPa的飽和蒸汽為加熱介質(zhì)的間接加熱干燥技術(shù)。1、管式干燥技術(shù)采用間接干燥原理,煤在管內(nèi)流動,蒸汽通過第2章-褐煤的加工與利用技術(shù)ppt課件工藝流程：干燥管中內(nèi)設(shè)螺旋狀葉片,煤通過重力和螺旋葉片導(dǎo)流作用在干燥管內(nèi)運動。在滾筒內(nèi)部干燥管周圍通入4.5bar,170。C的過熱蒸汽,通過間接熱交換將干燥管內(nèi)的原煤升溫,使煤表面吸附水分受熱蒸發(fā),從而達到降低水分的目的。該公司生產(chǎn)的管式干燥機目前主要的運行業(yè)績是位于德國德累斯頓的黑泵(SCHWARZEPUMPE)型煤廠。特點：1)傳熱介質(zhì)不與煤直接接觸,使得干燥過程安全、可靠,解決了低燃點煤采用直接干燥帶來的生產(chǎn)安全問題;2)采用眾多干燥管對煤進行分散加熱,強化了干燥效果,增加了干燥機的有效換熱面積,增大了降水幅度;3)體積小,便于安裝布置和運輸。缺陷:1)單臺設(shè)備干燥能力小,需要多臺干燥機才能滿足系統(tǒng)出力;2)對原煤入料粒度要求較高(必須小于6.3mm),因此干燥機前必須設(shè)置兩級破碎;3)煤在干燥管中運動時,由于干燥管管徑較細(108mm)

mm),容易發(fā)生堵煤現(xiàn)象,且清理困難;4)主軸的加工要求較高,由于干燥管眾多(約1500根),現(xiàn)場安裝周期長。工藝流程：干燥管中內(nèi)設(shè)螺旋狀葉片,煤通過重力和螺旋葉片導(dǎo)流2、蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機原理：蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機是一種低溫間接加熱干燥技術(shù)，蒸汽走管內(nèi),煤走筒內(nèi),即高水分的煤料由端部進入回轉(zhuǎn)筒體,而蒸汽則進入回轉(zhuǎn)筒體內(nèi)的小蒸汽管中,煤料與蒸汽進行間接換熱（管式干燥機：煤走管內(nèi),蒸汽走筒內(nèi)）。工藝流程：褐煤通過干燥機進料溜槽加入到干燥機筒體內(nèi)。干燥機加熱蒸汽從干燥機尾部的旋轉(zhuǎn)接頭進入,經(jīng)過汽室進入換熱管。濕煤與蒸汽管充分接觸換熱,煤中的水分被不斷蒸發(fā)。干燥機的筒體具有一定斜度,隨著筒體的轉(zhuǎn)動,煤一邊干燥一邊向出口方向運動,當煤到達干燥機出料口時其水含量符合要求,干燥后的煤從干燥機出料箱排出進入下一工序。蒸汽換熱產(chǎn)生的冷凝液經(jīng)旋轉(zhuǎn)接頭進入凝液回收單元。濕煤攜帶的空氣以及干燥過程中產(chǎn)生的水蒸汽從干燥機出料箱頂部排出,進入干燥尾氣處理系統(tǒng)。2、蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機原理：蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機是一種低溫間接加熱特點:1)采用煤走滾筒內(nèi)、蒸汽走管內(nèi)的方式,增大了煤的流動空間,能有效防止堵煤現(xiàn)象的發(fā)生;2)單臺設(shè)備處理能力大,可以減少設(shè)備使用量,便于控制和運行維護;3)傳熱介質(zhì)同樣不直接與煤接觸,并且通過先進的氧含量檢測和控制技術(shù),嚴格防止干燥過程中的粉塵爆炸,使得干燥過程安全、可靠;4)對原煤入料粒度要求不高(不大于20mm),干燥機前只須設(shè)置一級破碎。缺陷:1)煤料在筒內(nèi)分布較集中,換熱面積相對管式干燥機較小;2)設(shè)備體積大,運輸安裝困難。特點:1)采用煤走滾筒內(nèi)、蒸汽走管內(nèi)的方式,增大了煤的流動蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機設(shè)計選型涉及到傳熱與傳質(zhì)計算模型與實驗、排液模型與實驗、干燥時間與停留時間模型及工業(yè)數(shù)據(jù)標定等技術(shù)。蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機設(shè)計選型涉及到傳熱與傳質(zhì)計算模型與實驗、排液

3、蒸汽流化床干燥技術(shù)(DWT法)在流化床干燥器內(nèi),過熱蒸汽將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。流化床中的蒸汽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經(jīng)過旋風分離器,蒸汽再被部分導(dǎo)回干燥機。干燥機所需能量由汽輪機出來的蒸汽提供。該工藝過程的特點是蒸汽不僅作為干燥介質(zhì)還作為流化介質(zhì),干燥蒸發(fā)的蒸汽是不含空氣和其他雜物的。因此,可進一步利用。由此出現(xiàn)了帶內(nèi)部熱循環(huán)的流化床蒸汽干燥工藝(WTA)3、蒸汽流化床干燥技術(shù)(DWT法)在流化床干燥器內(nèi),過熱蒸在流化床干燥器內(nèi),過熱蒸汽將高水分褐煤從干燥機的底部吹向沸騰床上部產(chǎn)生流化現(xiàn)象。在流化床的蒸汽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(dǎo)回干燥機。干燥機所需能量是由從汽輪機出來的蒸汽提供。該工藝過程的特點是蒸汽不僅作為干燥介質(zhì)而且還作為流化介質(zhì),干燥蒸發(fā)的蒸汽是不含空氣和其他雜物。在流化床干燥器內(nèi),過熱蒸汽將高水分褐煤從干燥機的底部吹向沸帶內(nèi)部熱循環(huán)的流化床蒸汽干燥工藝1,原煤;2,預(yù)熱后濕煤;3,流化干燥介質(zhì);4,干煤;5,蒸汽和煤塵;6,蒸汽;7,沒循環(huán)的蒸汽;8,過熱蒸汽;9,空氣預(yù)熱器;10,廢熱;11,蒸汽壓縮機;12,蒸汽;13,過熱蒸汽;14,利用后的蒸汽;15,利用后的蒸汽;16,蒸汽;17,蒸汽;18,冷凝水;19,冷水;20,熱空氣帶內(nèi)部熱循環(huán)的流化床蒸汽干燥工藝1,原煤;2,預(yù)熱后濕煤在此工藝中,過熱蒸汽經(jīng)過流化床后,經(jīng)過疏水閥,冷凝的水用于濕煤的預(yù)熱,而蒸汽部分則通過蒸汽壓縮機,以消耗部分電能后轉(zhuǎn)化為過熱蒸汽重新循環(huán)使用。由此蒸汽潛熱則完全在工藝過程中循環(huán)使用,由此熱能利用率明顯得到提高。在此工藝中,過熱蒸汽經(jīng)過流化床后,經(jīng)過疏水閥,冷凝的水用于濕

4、熱脫水工藝/法熱源為過熱蒸氣,工藝過程溫度為大約235℃。因此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,一般在3MPa左右。該工藝過程將水在液態(tài)下移除,同時工藝過程廢熱蒸氣可分級使用,熱能能夠得到了回收利用,能耗較低。另外,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)干煤含水量大約為23%。4、熱脫水工藝/法熱源為過熱蒸氣,工藝過程溫度為大約2355、機械脫水工藝/法該法在大約100℃、小于16MPa熱壓下對褐煤脫水。在此壓力條件下操作,對設(shè)備加工制作等要求較高,但該過程能耗最低。目前該過程僅處于實驗室研究階段,未見工業(yè)應(yīng)用報道。5、機械脫水工藝/法該法在大約100℃、小于16MPa熱壓

6、床混式干燥工藝(BMD)流化床作為熱源,用來干燥高水分的燃料。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,BMD的示意如圖下圖所示。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,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,蒸汽被冷凝。此種干燥機沒有運動部分和熱交換器,建造簡單。又燃料中的水分不進入鍋爐,故排煙熱損失減少,煙道可以小型化,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。6、床混式干燥工藝(BMD)流化床作為熱源,用來干燥高水分床混式干燥機(BMD)床混式干燥機(BMD)///

7、熱壓脫水工藝(MTE工藝)該工藝過程由德國多特蒙德大學(xué)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。如圖下圖所示,該工藝過程分為4個階段:①用工藝熱水預(yù)熱;②過熱蒸氣加熱;③加壓脫水;④閃蒸進一步脫水。為了使干燥介質(zhì)均勻分布在煤層中,原煤必須用壓盤稍微預(yù)壓一下。預(yù)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。目前這種裝置已在澳大利亞一電廠建一套25t/h的中試裝置,裝置運行狀況良好,技術(shù)基本成熟。7、熱壓脫水工藝(MTE工藝)該工藝過程由德國多特蒙德大學(xué)熱壓脫水工藝1－原煤;2－預(yù)熱;3－加熱;4－熱壓作用;5－煤餅;6－破碎機;7－冷凝器8－加熱介質(zhì);9－冷卻后加熱介質(zhì);10－飽和蒸汽;11－熱蒸汽;12－降溫后蒸汽;13－脫除水;14－循環(huán)廢水;15－干凈水;16－泵;17－冷空氣;18－熱空氣;19－冷空氣;20－熱空氣熱壓脫水工藝1－原煤;2－預(yù)熱;3－加熱;4－熱壓作德國的MTE工藝比較適合中國褐煤不同組成及結(jié)構(gòu)的特點。MTE工藝條件較為溫和,過程較為簡單,利于工業(yè)化。MTE脫水基本原理,隨著系統(tǒng)溫度的提高,煤中會發(fā)生各種物理化學(xué)變化。當溫度大約150℃時,由于水的膨脹及煤質(zhì)固相收縮,會釋放部分水分。同時,隨著有機質(zhì)的分解,會釋放出CO2氣體,將進入毛細孔內(nèi)同時排出相應(yīng)水分。溫度的進一步升高,會改變煤質(zhì)表面有機官能團性質(zhì)及煤中水的物理性能,煤的表面變得更加疏水,而水的粘度、密度、表面張力降低,有助于煤中水的移除。另一方面,在機械力作用下,借助于擠壓及孔容的減小,進一步將水分移除。而蠟質(zhì)和瀝青質(zhì)物質(zhì)的熔融,也利于擠壓的進行。德國的MTE工藝比較適合中國褐煤不同組成及結(jié)構(gòu)的特點。MTE傳統(tǒng)褐煤干燥技術(shù)用蒸汽直接加熱使水分蒸發(fā)而脫水,過程中由于水分的汽化,要吸收熱量,能耗高,熱效率低,尾氣排放量大。而熱壓脫水是在熱和機械力共同作用下,將煤中水分以液態(tài)形態(tài)移除。Strauss等在系統(tǒng)脫水的同時,還考察了過程對一些Na、Ca、Fe、S等離子的脫除作用,結(jié)果表明,可溶離子大部分可同時脫除。由于從煤中通過熱壓作用可使礦物質(zhì)析出,特別是堿金屬,因此可以減少積灰、結(jié)渣。電廠具有豐富的蒸汽資源,因此十分適合與電廠的集成。傳統(tǒng)褐煤干燥技術(shù)用蒸汽直接加熱使水分蒸發(fā)而脫水,過程中由于水李培等.蒙東褐煤脫水改質(zhì)的孔隙特性研究,動力工程學(xué)報,2011,31(3).Schematicofpressurizeddewateringdeviceforlignite李培等.蒙東褐煤脫水改質(zhì)的孔隙特性研究,動力工程學(xué)褐煤煤樣置于內(nèi)徑30mm、高70mm的不銹鋼加壓圓筒內(nèi),圓筒外表面纏繞加熱電阻絲,K型熱電偶實時監(jiān)控溫度,通過信號反饋控制加熱電阻絲的電流,電阻絲外側(cè)纏繞保溫材料.利用ENERPACP392型加壓泵提供最大70MPa的液壓,通過RC106型液壓缸對圓筒內(nèi)褐煤加壓.液壓缸活塞有效行程156mm,承載能力101kN.安全閥提供過載保護并控制加壓泵開關(guān),通過精度為±

1.0%的壓力表控制液壓缸壓力.加壓圓筒上部和底部分別留有供脫水過程中產(chǎn)生的氣體和液態(tài)水溢出的通道。褐煤煤樣置于內(nèi)徑30mm、高70mm的不銹鋼加壓圓筒內(nèi)第2章-褐煤的加工與利用技術(shù)ppt課件加壓前后褐煤的SEM圖片SEMpicturesoflignitebeforeandafterdewatering加壓前后褐煤的SEM圖片試驗煤樣的吸附脫附等溫曲線Adsorptionresorptionisothermsoflignitesamples試驗煤樣的吸附脫附等溫曲線試驗煤樣的孔徑分布Poresizedistributionoflignitesamples褐煤煤樣的灰分經(jīng)熱壓作用后比表面積和孔體積并未減小,且?guī)缀跞珵榘敕忾]性孔,與原煤樣相比,在相同壓力作用下其孔隙特征變化不大.與印尼煤相比,蒙東褐煤的灰分較高,影響了脫水改質(zhì)的效果。試驗煤樣的孔徑分布褐煤煤樣的灰分經(jīng)熱壓作用后比表Kineticsandmechanismduringmechanical/thermaldewateringofligniteC.Bergins/Fuel82(2003)355–364

Dependingonitsprovenance（起源）thewatercontentofligniterangesfrom40to65%byweight.Whentherawligniteisburntinconventionalpowerstations,upto20%ofthechemicalenergyofthecoaliswastedduringthemill-dryingprocessfortheevaporationofcoalwatercontainedwithinthelignitestructure.Forthisreason,inrecentyearsstrongeffortshavebeenmadetodevelopefficientdewateringordryingprocesses,whichalsohavetobecapableforhandlinglargemassflowratesupto800metrictonsperhour.Themechanical/thermaldewateringhasbeendevelopedtoavoidthedisadvantagesofthewellknownthermalandmechanicaldewateringprocesseswhicharerestrictedinthetechnicalapplicationduetoveryhightemperatures(>235C),respectively,pressures(>16MPa).Kineticsandmechanismduring第2章-褐煤的加工與利用技術(shù)ppt課件第2章-褐煤的加工與利用技術(shù)ppt課件第2章-褐煤的加工與利用技術(shù)ppt課件第2章-褐煤的加工與利用技術(shù)ppt課件第2章-褐煤的加工與利用技術(shù)ppt課件第2章-褐煤的加工與利用技術(shù)ppt課件第2章-褐煤的加工與利用技術(shù)ppt課件第2章-褐煤的加工與利用技術(shù)ppt課件CorrectionofPSDcurvesforcompressioneffectsCorrectionofPSDcurvesforc第2章-褐煤的加工與利用技術(shù)ppt課件第2章-褐煤的加工與利用技術(shù)ppt課件第2章-褐煤的加工與利用技術(shù)ppt課件第2章-褐煤的加工與利用技術(shù)ppt課件PoresizedistributionPoresizedistribution第2章-褐煤的加工與利用技術(shù)ppt課件第2章-褐煤的加工與利用技術(shù)ppt課件第2章-褐煤的加工與利用技術(shù)ppt課件第2章-褐煤的加工與利用技術(shù)ppt課件EffectoftemperatureonshrinkageEffectoftemperatureonshrinEffectofpressureonshrinkageEffectofpressureonshrinkagConclusionsAnincreaseinMTEtemperatureandpressuresignificantlyreducedthemoisturecontentandporosityofallthreecoaltypesinvestigated.TheincreasedporevolumeretentionisbelievedtobeduetoahardeningofthecoalstructurewithincreasingMTEtemperature,resultingindecreasedpercentageshrinkage.Forallthreecoals,themacroandmesoporevolumedecreasedwithincreasingMTEpressure,causingthetotalporevolumetodecrease.TheresultsthussuggestthattheporevolumeofMTEproductsisacomplexfunctionofprocessparameters,shrinkageandcoalhardening.Theobservedchangesinphysicalpropertiesappeartobesomewhatanalogoustothephysicalchangesthataccompanycoalification,withintheligniticrange,andarebelievedtohaveimportantimplicationsforcoalreactivityintermsofcombustion,spontaneouscombustionandotherreactionsthatarecontrolledbythediffusionofgasesintoandoutofpo