褐煤干燥技術分析比較

摘 要:我國褐煤資源豐富，褐煤含水分高，灰分高，熱值低，不宜長途運輸。本文介紹了幾種主流的褐煤干燥工藝及在國內外的應用現狀，并比較褐煤干燥的技術特點。

關鍵詞:褐煤 干燥 脫水

中圖分類號:TK173文獻標識碼:Ａ文章編號:1672-3791(2012)06(c)-0121-02

褐煤是一種煤化程度介于泥炭與瀝青煤之間的棕黑色的低級煤，是泥炭經成巖作用形成的腐殖煤，煤化程度最低，呈褐色、黑褐色或黑色，一般暗淡或呈瀝青光澤。具有高揮發份、高水分、高灰分、低熱值、低灰熔點、易風化碎裂、密度小，含有腐殖酸、易氧化自燃、孔隙度大、無粘結性等特點[1～2]。

褐煤是泥炭經成巖作用形成的腐殖煤，是一種煤化程度介于泥炭與瀝青煤之間的棕黑色的低級煤，呈褐色、黑褐色或黑色，一般暗淡或呈瀝青光澤，故得名褐煤。褐煤具有高高水分、高灰分、揮發份、低灰熔點、低熱值、易風化碎裂、密度小，含有腐殖酸、孔隙度大、易氧化自燃、無粘結性等特點[1～2]。

我國褐煤資源豐富，主要分布在內蒙古東部、云南中西部和黑龍江東部地區，已探明的保有儲量高達1300億噸，約占全國煤炭總儲量的13％。褐煤有以下特點:高水分、低熱值、易自然、易風化，所以不易長期運輸，也不利于進行長期儲存;將高水分的褐煤放入鍋爐中燃燒將導致火焰溫度降低，熱效率下降;同時也很難滿足氣化、液化等對煤質的要求。褐煤提質加工處理的關鍵性問題在于減少水分、提高能量密度、防止自然。褐煤脫干是褐煤發電、電氣、液化、成型、焦化和加工水煤漿等綜合利用的前提，經濟效益顯著，符合了中國現行的節能政策[3，4]。

1 國內外現狀和發展趨勢

褐煤的優點如下:它屬于清潔能源、低揮發、低硫，是也存著一些缺點，如:濕度大、燃點低、二氧化碳排放量大，這些缺點是導致全球溫室效應的重要因素之一。現在的全球能源日漸緊張，褐煤的經濟價值及其加工生產技術又重新被世界能源界所重視。

國內主要的褐煤干燥裝置分為兩大類:(1)燃煤煙氣直接接觸:鏈板式，移動床式，轉筒干燥等。(2)間接干燥:過熱蒸汽內加熱流化床，過熱蒸汽回轉圓筒。國外比較成熟的褐煤干燥工藝主要為間接干燥:例如德國RWE公司(DWT)的過熱蒸汽流化床技術，德國ZEMAG公司的間接接觸回轉干燥機等[5]。

2 褐煤干燥技術特點以及生產應用

褐煤在常溫下加熱到100°以上時，大部分的自由水能夠被蒸發。若需要繼續干燥和脫水，即脫除結合水時，由于褐煤與結合水有較強的結合力，則需要較高的溫度和能量才能夠進行。進一步提高溫度，將導致越來越多的羥基官能團分解，會有可燃氣體的釋放，所以褐煤的干燥存在一定的危險性。目前國內外較為成熟的褐煤干燥技術主要有如下幾種。

2.1 高溫煙氣回轉圓筒干燥

國內常見的回轉圓筒干燥機屬于直接干燥。其原理為:原煤倉中的原煤(常溫)通過給料機進入干燥機的滾筒，在干燥滾筒入口與熱風爐提供的煙氣(約650℃)混合。在轉動的滾筒內，有滾筒壁上的抄板使物料在干燥筒體內形成穩定的全斷面料幕，大約25min～35min左右煙氣與原煤充分交換熱量。滾筒末端的干燥煤溫度上升到60℃，煙氣溫度下降到120℃左右。該工藝技術成熟，操作穩定，但體積和重量大、蒸發強度低，干燥停留時間長，易爆炸，不適宜用于高揮發分的褐煤干燥。同時由于回轉圓筒干燥機出力較低，不太適用于褐煤干燥工業化生產。

2.2 回轉管式干燥技術

管式干燥機為一鼓形體內有多管的回轉窯系統，鼓體傾斜一定角度。原煤(＜6.3mm)連續不斷地從上方通過布料器均勻分布到旋轉的滾筒內部的眾多干燥管中，干燥管內設有螺旋狀葉片，由于鼓體是傾斜的，煤通過重力和螺旋葉片導流作用在干燥管內運動。在滾筒內部干燥管周圍通入4.5bar 170℃的過熱蒸汽，干燥管內的原煤通過間接熱交換升溫而使煤表面所帶水分蒸發，從而達到降低水分的目的。與煤一起進入機體內的空氣吸收了水分以后在除塵器內與干煤粉分離，一部分重新壓縮進入干燥機，另一部分排入大氣[6]。

該干燥機具有以下技術特點:(1)原理先進，構思新穎，由于傳熱介質不直接與煤接觸，且溫度低于褐煤著火溫度，整個干燥過程會更加安全，解決了低燃點煤采用“直接式”干燥帶來的問題。(2)結構合理，采用眾多干燥管對煤進行分散，強化了干燥效果，大大的增加了干燥機的有效干燥面積，增大褐煤干燥能力。(3)設備成熟可靠，控制簡單。主要通過檢測干燥機出口煤的水分，來確定干燥機進口原煤的給料量。進口原煤的給料量主要通過調整干燥機的旋轉速度，以及調整進干燥機雙軸給料機的進口開度來調整給料量。(4)系統簡單，運轉設備少，控制方便、簡單，安全性高。

2.3 蒸汽流化床干燥技術

德國RWE公司(DWT法)在流化床干燥器內，過熱蒸汽的吹入，使褐煤流在沸騰床產生流化現象。原煤從干燥機的上部布料器輸入，流化床中的蒸汽帶走褐煤中蒸發出的水分，經過旋風分離器，蒸汽部分返回利用。干燥機由汽輪機出來的蒸汽提供所需能量。該工藝過程的特點是蒸汽同時作為干燥介質和流化介質，整個過程中蒸汽內不含空氣和其他雜物，因此可進一步利用。由此出現了帶內部熱循環的流化床蒸汽干燥工藝(WTA)。在此工藝中，過熱蒸汽經過流化床后，經過疏水閥冷凝的水用于濕煤的預熱，而蒸汽部分則通過蒸汽壓縮機變成過熱蒸汽后重新循環使用。由此蒸汽潛熱則完全在工藝過程中循環使用，大大提高了熱能利用率[7]。

目前山東天力研發的褐煤過熱蒸汽內加熱流化床干燥技術具備安全、經濟、處理量大、環保節能等特點。干燥設備采用高床層，換熱器可設置多達3層，流化面積和換熱面積均較大，從而提高了產能。

2.4 閃蒸干燥管干燥技術

閃蒸干燥管干燥技術原理屬對流干燥的一種，濕物料的干燥是由傳熱和傳質兩個過程所組成。當濕物料與熱空氣相接觸時，干燥介質將熱能傳遞至濕物料表面，由表面傳遞至物料內部，這是一個熱量傳遞過程;與此同時，濕物料中的水分從物料表面通過氣膜擴散到熱空氣中，這是一個傳質過程。氣流干燥技術具有干燥強度大、干燥時間短、生產能力大、熱效率高、設備簡單、應用范圍廣等優點。

3 結語

褐煤資源豐富，面對日益緊張的能源壓力，褐煤干燥加工利用技術具有廣闊的發展空間，也代表著今后節能環保的發展方向。因此，褐煤干燥的探討研究具有十分重要的理論意義和實際價值，更多更好的褐煤干燥技術需要在實際生產運行中得以驗證。

參考文獻

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[2]戴和武，杜銘華，謝可玉，等.我國低灰分褐煤資源及其優化利用[J].中國煤炭，2001，27(2):14～18.

[3]曲萬山，杜遂卿，殷玉蓮.褐煤提質干燥成型一體化技術[C].全國褐煤干燥、提質技術與產業發展論壇報告論文集，2009:69～77.

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[7]高俊榮，陶秀祥，侯彤，等.褐煤干燥脫水技術的研究進展[J].潔凈煤技術，2008，14(6):74～77.