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        褐煤干燥技术发展及其应用现状
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        来源:中国庆华集团编辑:阿勇发布时间:2013-11-11访问量:4877次字体大?。?

        一、中国的褐煤应用及干燥提质技术现状
            褐煤是一种高挥发分、高水分、高灰分、低热值(14MJ/kg左右)、低灰熔点、污染重且利用率相对较低的资源。目前,我国烟煤、无烟煤等优质煤资源已被充分利用,拓展空间有限,而对褐煤的大规??⒗酶崭湛?。我国褐煤资源相对比较丰富,己探明的储量达1303亿吨,占全国煤炭储量的13%,开采成本低,其中内蒙古占全国褐煤总储量的77%。我国的褐煤普遍存在湿度大(30%—50%)而导致的燃点低和二氧化碳排放量大的缺点,直接燃烧未提质的褐煤原煤,会产生严重的环境污染问题(二氧化碳排放量比普通烟煤高15%左右),增加电厂和煤化工项目的建设和运行的成本;同时,较高的含水量导致褐煤运输费用增  加,限制了内蒙地区丰富的褐煤资源外运至南方沿海城市利用的空间。
            提质工艺是指通过合理的干燥过程,降低褐煤的含水量,提高褐煤能量密度的技术。
            目前,国内褐煤干燥的工业应用还没有大规模展开。国内准工业规模褐煤预脱水装置分为:燃煤烟气直接接触:链板式,移动床式,转筒干燥和蒸汽间接干燥:过热蒸汽内加热流化床, (过热)蒸汽回转圆筒两种。
            国内褐煤电厂多采用高温烟气通过磨煤机达到干燥煤粉的目的。但高温烟气与煤粉直接接触存在安全隐患、造成炉膛温度和锅炉效率降低,而且褐煤水分过高导致调节复杂,动力消耗和维护费用高。
            国内褐煤煤矿企业进行预干燥的提质工艺大都采用燃煤烟气直接接触的转筒式干燥
        气流干燥机和链板式干燥机等,单机处理量小、占地面积大、投资高,污染大,不符合我国节能减排的要求。   
            国外在褐煤预干燥领域,最成熟、先进的提质工艺是过热蒸汽流化床技术,德国RWE公司采用先进的过热蒸汽工艺,已经在德国建成3套装置,最大脱水能力达到110T/h。德国ZEMAG公司的间接接触回转干燥机也有较多应用实例,但是相比RWE技术,存在单机生产能力小,尾气排放量大,余热无法回收,占地面积大等缺点。
            国外在褐煤提质领域还有部分待开发技术:美国Encoal, Coaltek, K-fuel,澳大利亚Coldry,神户钢铁,分别利用电厂冷凝水余热、微波、高压蒸汽蒸煮、溶剂油萃取等方式进行提质,但是由于装置投资巨大、运行费用高等缺点,不能完全适应中国国情。
            二、褐煤过热蒸汽干燥技术研究
            过热蒸汽干燥技术简介:
            如流程图所示,过热蒸汽干燥技术是利用褐煤内水分蒸发所形成的过热蒸汽为与褐煤接触的流化工质,通过再热器或流化床内置换热器间接提供干燥所需要的能量。系统闭路循环,全部为惰性无氧气氛。干燥所产生的褐煤内水分蒸发所形成的过热蒸汽被排出系统后,可以回收全部干燥所共给的热量,蒸汽消耗只有常规间接蒸汽回转干燥机的20%, 热效率大大提高。
            过热蒸汽内加热流化床干燥技术作为目前的成熟技术,处理量大、生产工艺成熟、操作安全、稳定可靠、工艺简单、生产所带来“三废”污染少。完全满足单台年产300万吨提质型煤、670MW发电机组、年处理量600万吨的60万吨甲醇以及300MW IGCC项目褐煤干燥处理的大规模工业化生产要求。
            以目前消耗量占褐煤开采量约50%的褐煤电厂为例:
            目前我国褐煤发电总装机量为l3GW(仅统计200MW以上机组),2010年将扩容l5GW,达到28GW,褐煤发电装机量迅猛发展。以28GW的装机量计,应用山东科学院的褐煤预干燥洁净煤工艺后,发电煤耗降低10-l2g/KW.h,上网电价降低8—15元/Mw.h. 新建褐煤电厂设计规范将会被彻底颠覆,平均每台新建670MW的发电机组的投资降低6亿元,而且将实现CO2减排近600万吨/年. 争取CDM支持近37000 万元/ 年。节煤1848万吨,节约静态电厂建设投资134.3亿元。
            针对中小规模的煤炭企业和以褐煤为原料的煤化工行业推出了以过热蒸汽为核心工艺的过热蒸汽强化循环分级粉碎提质技术(Super-heated steam Pneumatic low-rank Coal Upgrading简称“SPCU”)和过热蒸汽回转圆筒提质技术(Super-heated steam Drum low-rank Coal Upgrading简称“SDCU”)。
            过热蒸汽强化循环分级粉碎提质技术为高温快速干燥的脉冲气流干燥方式,可实现褐煤的快速脱水、粉化,干燥效率高,可抑制褐煤低温热解。适用于年产100万吨的型煤项目。
            过热蒸汽回转圆筒提质技术为低温蒸汽回转干燥方式,对原料的含水量(35-50%)和粒度(0.5-35mm) 适应性广,通过采用氮气?;すひ?,可实现安全的深度脱水(成品褐煤含水量低于2%),适用于年处理量50万吨的煤化工项目和150MW的发电机组褐煤预干燥工程。
            三、先进的过热蒸汽内加热流化床褐煤干燥技术
            1.系统概况
            褐煤过热蒸汽高床层内加热流化床干煤系统以饱和蒸汽作为热源,用来干燥平均粒径小于3mm的褐煤. 针对用户为燃烧褐煤的电厂和具有蒸汽热源条件的煤矿。
            热源饱和蒸汽由电厂汽轮机的抽气系统得到。饱和蒸汽送入干燥床中特殊设计的内加热管,实现与高水分褐煤的热交换后,形成冷凝水,由疏水阀排出干燥系统,引回锅炉系统。
            高水分褐煤经过进料阀及褐煤进料机送入干燥床. 在过热蒸汽环境下,在流态化状态与内置的多层换热管实现与管内饱和蒸汽的传热过程. 达到脱除水分的目的后,由干燥床下部排料阀排出干燥系统,进入电厂磨煤系统,也可以接挤压成型工艺,加工型煤外运。
            由褐煤中脱出的水分形成过热蒸汽,排出干燥机后,进入二级除尘系统除尘合格后,通过循环风机将一部分过热蒸汽送回干燥床参与干燥循环,其余过热蒸汽引出干燥系统,进入电厂余热回收系统再利用。
            2.技术特点
            安全:过热蒸汽系统内部为无氧环境,而且属于低温干燥,无热解过程,干燥过程安全可靠。无着火和爆炸危险,特别对于易燃易爆物料,优势明显。
            节能:系统能耗明显降低,和其它干燥技术相比,可通过回收循环系统中抽出的蒸汽热量,节能50-70%。通过蒸汽余热全部重新利用,综合耗能仅为1t水/0.3t蒸汽。
            环保:和热风干燥相比,干燥过程中不产生的有害易燃气体,灰尘通过回收冷凝的方式去除,无污染尾气排放。
            干燥速度高:相比自然空气,具有较高的比热容,随着温度的升高,干燥速率优势明显。
            节水:蒸发出的水分全部回收利用,大大节约水资源。
            减排:单位褐煤的发热量增加到原煤的1.4倍,燃料消耗减少3-5%. 燃烧效率提高1.2-2%,发电效率提高1.2%,二氧化碳减少0.03-0.08吨/Mw.h,即减少5-15%,可获得CDM支持。
            经济:过热蒸汽内加热流化床干燥高床层内加热流化床干燥洁净煤技术已获专利授权,此工艺产能比RWE技术高2-3倍,投资节省60%。而且,可以降低磨煤系统的消耗和磨损,能极好得实现与现有电厂锅炉系统的无缝连接。
            过热蒸汽干燥出来的褐煤有利于后期的挤压成型:系统干燥之后的褐煤温度高于100℃、粒度小、煤粉在加入对辊挤压的过程中继续释放水蒸汽,使得煤粉进入挤压机时,被90---100%的水蒸汽包围。水蒸汽阻止了周围空气对煤的氧化。挤压时,煤中水蒸汽在高压下冷凝液化,使气压减小,减少了型煤中气孔的形成,也防止了煤粉挤压时发生的爆炸,型煤产品强度高。
            四、结论
            大力发展和推广SCU节能褐煤预干燥和挤压成型新工艺是煤炭、电力行业节能减排工艺革新重要而现实的途径。过热蒸汽煤过热蒸汽预干燥洁净煤新技术在安全生产、节能降耗和节约水资源方面具有巨大优势。对我国褐煤干燥提质工业化进程的发展、褐煤资源清洁高效利用领域的开拓具有重要的意义。符合我国可持续发展战略和节能减排的要求,将对我国煤炭、电力行业的技术的升级革新起到重大推动作用。
            在我国以煤炭为主要能源的战略背景下,中国政府承诺2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40-45%,针对我国褐煤发电比例的快速增长、西电东送和高效环?;橥度爰哟蟮姆⒄骨魇?,推广山东科学院褐煤过热蒸汽预干燥这一洁净新技术,符合我国可持续发展战略和节能减排的要求。对我国褐煤干燥提质工业化进程的发展、褐煤资源清洁高效利用领域的开拓具有重要的意义。不但对我国煤炭、电力行业的节能减排起到巨大的带动效应,而且对我国煤炭、电力能源基础行业的绿色技术升级革新起到重要地推动作用,可使我国在该领域迅速达到国际先进乃至国际领先水平,实现跨越式发展。

        (王瑗整理)

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