淺談褐煤干燥技術

摘要：介紹了幾種褐煤干燥技術，提出了今后我國在褐煤干燥技術方面的研究思路。

關鍵詞：管式干燥；流化床蒸汽干燥；蒸汽空氣聯合干燥；床輥式干燥；熱機械脫水

1 褐煤提質干燥概述

富含水褐煤屬于煤化程度較低的煤種，主要分布在我國內蒙古、云南、東北、四川等地。褐煤的特點是水分高、孔隙度大、揮發分高、熱值低，含有不同數量的腐植酸。褐煤的氧含量高達15％一30％，化學反應性強，熱穩定性差，塊煤加熱時破碎嚴重，存放在空氣中容易風化變質，碎裂成小塊甚至粉末狀，使熱值更加降低。由于褐煤中含有15％一50％的水分，將其直接參與燃燒或煤的氣化，一方面在著火過程中需要消耗大量的能量；另一方面褐煤揮發分高，容易發生爆炸。此外，由于水分蒸發的過程會帶走大量熱能，使得燃燒排煙熱損失大，發電熱效率低，溫室氣體的大量排放以及對褐煤氣化工藝的要求苛刻，使富含水褐煤的使用面臨特殊的挑戰。大量開采水分高的褐煤直接用于燃燒，不僅鍋爐燃燒不穩定，而且效率低。高水分含量使得這些煤種只能在當地使用，不可能長距離運輸，極大地限制了煤炭的開采規模。因此，開發先進的富含水褐煤干燥成型技術和設備，對于提高富含水褐煤的市場競爭力，降低使用成本具有重要意義。富含水褐煤的干燥提質是在一定溫度下經脫水后轉化成具有類似煙煤性質的提質煤。提質后的褐煤將更有利于綜合利用、運輸和貯存。國內外主要的褐煤脫水技術有：熱脫水技術，機械脫水技術，機械，熱脫水技術以及熱干燥技術。

2 褐煤的熱干燥技術

2．1 旋轉管式干燥技術。旋轉管式干燥機為一回轉窯系統，其干燥方法是在常壓下，用低壓蒸氣通過管式干燥機將煤加熱到大約100。C，使水分蒸發，并利用和煤一起進入干燥機的空氣作為脫水介質，通過除塵器將煤粉分離，部分空氣經壓縮進入干燥機循環，部分排人大氣。此法為目前工業應用最為成熟的褐煤干燥方法。

2．2 蒸汽流化床干燥技術(DWT)。在流化床干燥器內，過熱蒸汽將高水分褐煤流從干燥機的底部吹向沸騰床上部產生流化狀態，從而對褐煤進行干燥。在流化床的蒸氣吸收褐煤原煤中蒸發出的水分，原煤從干燥機的上部輸入進去經過旋風分離器，蒸汽再被部分導回干燥機。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而且還作為流化介質，干燥蒸發的蒸汽是不含空氣和其他雜物的。

2．3 床混式干燥機技術。床混式干燥機(BMD)適合于電廠的預干燥過程，利用流化床燃燒技術可實現熱電聯產。開發該技術的目的是利用流化床熱床料的熱量。過熱蒸汽高速進入干燥管底部，從流化床分出1股熱床料流在干燥機燃料入口前與過熱蒸汽混合。蒸汽攜帶燃料同床料一起經過干燥器后進入旋流分離器，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。一部分蒸汽從旋流分離器回收后返回干燥機底部重新與新的床料混合，其他蒸汽則由蒸汽循環管路分離后引入熱交換器冷凝。

2．4 蒸汽空氣聯合干燥技術。該技術利用從冷凝器出來的熱水作為干燥介質，雖然熱水干燥比過熱蒸汽干燥在干燥速度和干燥程度上相對較差，但用熱水作為干燥介質對于電廠來說是一種“廢熱”利用的最佳選擇。此工藝為美國Power River Basin發電廠近年開發的集成干燥技術。空氣被熱循環水加熱到約43℃后作為流化床干燥器的流化介質，同時50℃的熱水作為流化床的干燥熱源介質。

2.5 褐煤的機械、熱脫水技術。機械＼熱脫水技術綜合了熱法脫水和機械力脫水的優點，將褐煤加熱到2200℃的條件下，通過機械擠壓將水擠出。該工藝過程分為4個階段：①用工藝熱水預熱；②過熱蒸氣加熱；③加壓脫水；④閃蒸進一步脫水。為了使干燥介質均勻分布在煤層中，原煤必須用壓盤稍微預壓一下。預壓時，熱水從壓盤里的噴灑系統均勻地分布在煤層表面。在飽和蒸汽壓力下，水進入壓力室，熱水經過煤層并且向煤施放所有的熱量，然后用蒸汽加熱并使煤中的水分部分從煤層中脫離出來。最后再經機械壓力和進一步閃蒸過程，脫除大部分水分。

3 我國褐煤發電的干燥技術研究思路

干燥是一項古老的技術。在我國，對煤炭干燥主要針對選煤廠的煙煤和無煙煤，大都采用煙氣干燥。對于褐煤，由于揮發分高，易著火發生爆炸，此外，由于水分高，傳統熱風干燥損失大，干燥效率低，產品水分也不穩定。我國在褐煤這種高水分含能材料的干燥技術上缺乏經驗。在內蒙、云南等褐煤資源豐富的省份，

大量開采水分高達30％～50％的褐煤直接用于燃燒，不僅鍋爐燃燒不穩定，而且電廠效率也很低；高水分使得這些煤種只能在當地使用，不可能長距離運輸，”極大地限制了煤炭的開采規模。因此，開發先進的褐煤干燥技術和設備，對于提高褐煤的市場競爭力，降低發電成本具有重要意義。過熱蒸汽干燥這幾年已成為國際上干燥技術研究開發的重點。借鑒國外經驗，我國在低階煤的先進干燥技術

的研發方面應主要圍繞以下幾個思路進行：

(1)水分蒸發廢熱可以循環利用。

(2)干燥強度要大，以利于大型化。

(3)通過與電廠熱力循環集成，提高電廠整體效率。

此外，對于我國北方現有以高水分褐煤為燃料的流化床熱電廠，可以借鑒國外已經成熟的床混式(BMD)干燥技術。該技術已經在歐洲得到廣泛認可，現已延伸到諸如高水分生物質、污泥、垃圾等處理過程中。改變我國高水分褐煤發電采用傳統的直接燃燒方法效率低下、設備可利用率差的關鍵是，降低褐煤電廠入爐煤水分。因此有必要對褐煤干燥技術進行研究，在褐煤干燥技術選擇、設備與設計工藝、干燥過程的理論計算與數學模擬等方面取得經驗，進一步提高褐煤燃燒發電的市場競爭力。

4 .結語

在我國，對煤炭干燥主要針對選煤廠的煙煤和無煙煤，大都采用煙氣干燥。而對于褐煤，由于揮發分高，易著火發生爆炸，此外，由于水分高，傳統熱風干燥損失大。干燥效率低，產品水分也不穩定，在我國大力提倡節能減排的社會形勢下，需要高效、低能耗的褐煤脫水技術來改變我國傳統直接燃燒方法效率低下、設備利用率差的現狀。

參考文獻

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