褐煤脫水提質(zhì)初步研究

崔開巖 鄧運(yùn)成

（1.肥城礦業(yè)集團(tuán) 菏澤聚隆能源有限公司，山東，菏澤274000；2.棗莊礦業(yè)集團(tuán) 盛源宏達(dá)化工有限公司，山東 滕州277519）

0 概述

本文采用熱壓脫水工藝過程，通過熱壓系統(tǒng)對(duì)褐煤原煤進(jìn)行脫水提質(zhì)研究，旨在脫除褐煤的高水分，提高褐煤單位熱值，由此解決褐煤的高水分、易自燃、難運(yùn)輸?shù)膯栴}。采用熱壓脫水方法對(duì)褐煤脫水，這種方法它兼有熱脫水和機(jī)械脫水二者的優(yōu)點(diǎn)，水是以液態(tài)形式移除，能耗低。經(jīng)處理的褐煤水分低，不易重新吸潮。

通過正交試驗(yàn)優(yōu)化了工藝條件，對(duì)壓力、溫度和保壓時(shí)間等因素的研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)機(jī)械壓力為P=4MPa，溫度T=210℃，扎賚諾爾褐煤脫水效果最好。當(dāng)壓力為P=16MPa，溫度T=210℃，小龍?zhí)逗置好撍Ч詈谩?/p>

1 溫度對(duì)褐煤脫水效果的影響

根據(jù)褐煤熱壓脫水機(jī)的最高設(shè)計(jì)溫度和相關(guān)文獻(xiàn)資料,在d≤3mm；P=14Mpa；t =15min 不變的條件下，選取五點(diǎn)。

由于褐煤的膠態(tài)結(jié)構(gòu)，在可能的條件下，熱脫水時(shí)用物力和化學(xué)方法抽出煤中的水是有效的。加熱至150℃的煤基本上是以物理效應(yīng)排出水的，均勻加熱是靠煤水同時(shí)熱膨脹而導(dǎo)致煤的收縮脫水的。

溫度升高，兩種褐煤的脫水效果顯著。當(dāng)溫度由110℃升高至160℃，此時(shí)水是通過水的熱膨脹和固相物質(zhì)的收縮導(dǎo)致孔隙體積減小這樣的物理變化作用而釋放的。在溫度繼續(xù)升高至200℃時(shí)，根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)資料，此時(shí)發(fā)生的是含氧官能團(tuán)的化學(xué)分解附加效應(yīng)，在孔隙和毛細(xì)管中的反應(yīng)產(chǎn)物形成的二氧化碳取代了煤中的水。煤表面特性的改變，使其疏水性增強(qiáng)。水的粘度、 密度和表面張力的減少，也促進(jìn)了從煤的孔隙中去除水。隨著溫度的升高，含水量均降低。從經(jīng)濟(jì)效益考慮最佳溫度為160℃左右。實(shí)際生產(chǎn)中根據(jù)工業(yè)需要選擇溫度條件。

2 壓力對(duì)褐煤脫水效果的影響

根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)資料，在T=140℃，t =15min，d≤3mm 不變的條件下，實(shí)驗(yàn)壓力選擇在4MPa～16MPa 之間，選取五點(diǎn)，但得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有規(guī)律推測可能由于褐煤溫度太低，于是重新選擇溫度，在T=170℃，t=15min，d≤3mm 條件下，壓力在4MPa～18MPa 之間對(duì)小龍?zhí)逗置褐匦聦?shí)驗(yàn)。

扎賚諾爾褐煤在4MPa 時(shí)脫水率就達(dá)20.56%，在7MPa時(shí)脫水率達(dá)到53.02%。但是當(dāng)壓力繼續(xù)升高到10MPa 時(shí)脫水率反而降低，分析原因可能是壓力在小于10MPa 時(shí)，煤中的毛細(xì)孔收縮嚴(yán)重，凝膠結(jié)構(gòu)改變大，在密閉的空間內(nèi)水分脫除明顯，當(dāng)壓力繼續(xù)升高時(shí)，其收縮性已達(dá)極限，壓力的增高不能在有效地降低含水量。所以，由此可知熱壓工藝對(duì)扎賚諾爾褐煤的作用，水分并不是隨著壓力的增加而降低，而是壓力有個(gè)最佳值。在實(shí)際生產(chǎn)中可根據(jù)需要確定實(shí)際壓力。

小龍?zhí)逗置涸?MPa 時(shí)脫水率為78.18%，提高壓力到8MPa 時(shí)，脫水率為83.23%，隨著壓力的增大，脫水率也隨之增大，當(dāng)壓力達(dá)15MPa 時(shí)，脫水率已達(dá)87.9%，效果非常顯著，相比4MPa 脫水率增加了9.72%。說明壓力的增大提高脫水率，原因是壓力使煤中的毛細(xì)孔壓制收縮，凝膠結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，使水脫除。當(dāng)壓力繼續(xù)升高時(shí)，煤中毛細(xì)孔已達(dá)極限，不能在脫除水分。所以，此過程最佳工藝壓力是12MPa 左右。

3 結(jié)論

（1）在T=140℃，t =15min 條件下，扎賚諾爾褐煤在壓力小于10MPa 時(shí)，脫水率逐漸增大，在大于10MPa 后，隨著壓力的增加，脫水率減小，由此可知熱壓工藝對(duì)扎賚諾爾褐煤的作用，水分并不是隨著壓力的增加而降低，而是壓力有個(gè)最佳值。在實(shí)際生產(chǎn)中可根據(jù)需要確定實(shí)際壓力。

（2）在T=170℃，t =15min 條件下，小龍?zhí)逗置弘S著壓力的增大，脫水率逐漸增加。但當(dāng)壓力繼續(xù)增大，毛細(xì)孔達(dá)到極限，脫水率降低。所以，壓力在12Mpa 左右時(shí)效果最好。

（3）在P=14MPa，t =15min 條件下，隨著溫度的升高，煤中發(fā)生物理與化學(xué)變化，同時(shí)由于機(jī)械壓力和加熱的聯(lián)合協(xié)同效應(yīng)，水分進(jìn)一步被脫除，溫度越高，脫水率越高。從經(jīng)濟(jì)效益考慮此實(shí)驗(yàn)中扎賚諾爾和小龍?zhí)兜淖罴褩l件均為160℃左右。在實(shí)際生產(chǎn)中根據(jù)實(shí)際需要選擇溫度條件。

［1］尹立群.我國褐煤資源及其利用前景[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2004,6(8)：12-23.

［2］沈國娟,張明旭,王龍貴.淺談褐煤的利用途徑[J].煤炭加工與綜合利用,2005,6：26-27.