褐煤干燥提質(zhì)及其用于燃煤鍋爐煙氣余熱回收研究

O初 建（中國新型建材設計研究院 浙江杭州 310000）

褐煤干燥提質(zhì)及其用于燃煤鍋爐煙氣余熱回收研究

O初 建
（中國新型建材設計研究院 浙江杭州 310000）

在實際進行褐煤干燥提質(zhì)技術(shù)應用的過程中，一直存在著安全性、經(jīng)濟性和大規(guī)模生產(chǎn)問題。而將褐煤干燥提質(zhì)技術(shù)應用在燃煤鍋爐煙氣余熱回收中，則能夠在一定程度上解決這些問題。基于這種認識，本文在對褐煤干燥提質(zhì)技術(shù)展開分析的基礎上，對該技術(shù)在燃煤鍋爐煙氣余熱回收中的運用問題展開了研究，從而為關(guān)注這一話題的人們提供參考。

褐煤干燥提質(zhì)技術(shù)；燃煤鍋爐；煙氣余熱回收

引言

褐煤作為輕質(zhì)煤的一種，具有含氧量高、密度小和灰分大的特點，容易出現(xiàn)自燃的問題。所以在進行褐煤運輸和利用之前，需要使用褐煤干燥提質(zhì)技術(shù)進行褐煤的處理。而采取該種技術(shù)，會導致燃煤發(fā)電的成本得到增加。因此，人們開始尋求有效的工藝技術(shù)利用燃煤鍋爐煙氣余熱進行褐煤干燥處理，從而更好的實現(xiàn)褐煤資源的高效利用。

一、褐煤干燥提質(zhì)技術(shù)研究

1.機械干燥技術(shù)

所謂的機械干燥技術(shù)，就是在一定壓力和溫度條件下對褐煤進行機械熱壓成型處理。使用該技術(shù)，能夠使褐煤受到剪切和高壓等物理作用，從而使褐煤的孔隙系統(tǒng)和凝膠結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不可逆的破壞，繼而使褐煤的水分得到去除。由于采取該技術(shù)將使褐煤的媒階從本質(zhì)上發(fā)生改變，所以其被稱之為機械干燥提質(zhì)技術(shù)。從技術(shù)的應用優(yōu)點上來看，使用該技術(shù)能夠避免褐煤與水或氧氣發(fā)生反應，所以可以用于處理水分較高的褐煤。就目前來看，機械熱力脫水技術(shù)在褐煤干燥處理方面得到了一定范圍的應用。利用該技術(shù)，將使褐煤含水量和孔隙率隨著溫度和壓力的提高而降低。在一定的壓力和溫度條件下，褐煤中85%的水分將被除掉。但如果一味進行壓力和溫度的提升，就會導致褐煤因熱分解，并且導致褐煤處理成本過高。

2.蒸發(fā)換熱干燥技術(shù)

在褐煤干燥處理方面，蒸發(fā)換熱干燥技術(shù)得到了廣泛應用。按照干燥介質(zhì)種類，可以將蒸發(fā)換熱干燥技術(shù)劃分成熱蒸汽干燥法和煙氣干燥法。就目前來看，滾筒式干燥技術(shù)、流化床干燥技術(shù)和蒸汽空氣聯(lián)合干燥技術(shù)都是具有一定代表性的蒸發(fā)換熱干燥技術(shù)。使用該技術(shù)，褐煤的干燥熱量主要來自于熱風、飽和蒸汽或熱煙氣，使用的干燥器則可以為循環(huán)硫化床、振動床和移動床等等。使用流化床進行褐煤干燥，可以使褐煤在干燥器內(nèi)停留較長時間，但是也容易導致干燥后的褐煤與氧氣接觸，繼而導致褐煤自燃或爆炸。而典型的流化床干燥技術(shù)需要使用蒸汽進行褐煤的干燥，所以蒸汽不僅僅是硫化介質(zhì)，同時也是干燥介質(zhì)。在蒸汽完成褐煤中蒸發(fā)出的水分的吸收后，會有一部分蒸汽被導回干燥劑使用。使用移動床和振動床進行褐煤干燥，則能夠降低褐煤爆炸風險，但是需要進行褐煤停留時間的嚴格控制。從總體上來看，使用蒸汽干燥技術(shù)能夠進行大多數(shù)褐煤的干燥，但是也將產(chǎn)生較高的費用。此外，褐煤中含有的一些有機成分也容易與高溫蒸汽發(fā)生反應，繼而將導致褐煤的質(zhì)量受到影響。因此，使用蒸發(fā)換熱干燥技術(shù)還要盡量使用干燥的介質(zhì)，所以其產(chǎn)生的費用也較多。

3.非蒸發(fā)換熱干燥技術(shù)

使用非蒸發(fā)換熱干燥技術(shù)進行褐煤處理，需要使褐煤在一定溫度和壓力條件下出現(xiàn)物理和化學結(jié)構(gòu)的變化。使用該技術(shù)，能夠使褐煤的部分含氧官能團得到脫除，并且降低褐煤的含水量。而由于褐煤的親水性會有所下降，所以褐煤會因為收縮變得更加致密。使用非蒸發(fā)干燥技術(shù)，不需要提供水的蒸發(fā)潛熱。在工藝生產(chǎn)中，熱源為過熱蒸汽，溫度約為235℃。而為了避免水分被汽化，則需要將壓力控制在3MPa左右。使用非蒸發(fā)換熱技術(shù)，需要將水在液態(tài)下移除，并且進行廢熱蒸汽的分級使用。所以，該技術(shù)的使用，能夠使熱能得到回收利用，消耗的能源較少。但是，使用該技術(shù)很難進行褐煤中絕大多數(shù)水分的脫除，處理完的褐煤的含水量將達到23%。

二、褐煤干燥提質(zhì)技術(shù)在燃煤鍋爐煙氣余熱回收中的應用

1.技術(shù)的應用原理

在實現(xiàn)褐煤干燥提質(zhì)的過程中，使用的干燥技術(shù)大多存在設備大型化和安全性不足的問題。而在燃煤鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)中進行該技術(shù)的應用，則可以利用鍋爐煙氣提供干燥熱源，從而以低溫熱煙氣為干燥介質(zhì)實現(xiàn)褐煤干燥。與此同時，由于能夠?qū)崿F(xiàn)煙氣余熱的有效利用，所以也能夠節(jié)省燃煤鍋爐運行成本，并且確保褐煤干燥提質(zhì)過程的穩(wěn)定運行。但在實際應用操作的過程中，還要合理進行褐煤干燥提質(zhì)技術(shù)的選取。一方面，需要確保褐煤的脫水溫度適宜，以免褐煤干燥過程中產(chǎn)生過多的熱解氣和液態(tài)焦油物質(zhì)。所以，還要選取能夠進行煙氣溫度有效控制的回收技術(shù)，以確保褐煤干燥質(zhì)量。另一方面，需要實現(xiàn)上下工藝的有效銜接。具體來講，就是需要盡量縮短回收應用渠道，以便縮短上下游之間的空間距離，繼而使褐煤干燥和煙氣余熱回收的成本得到有效降低。

2.干燥技術(shù)的選取

通過分析可以發(fā)現(xiàn)，使用回轉(zhuǎn)式干燥技術(shù)將導致上下游工藝銜接受制于回轉(zhuǎn)窯直徑，從而不利于降低煙氣回收成本。使用流化床干燥技術(shù)，則將受制于內(nèi)部阻力和內(nèi)部構(gòu)件，以至于無法滿足褐煤的大規(guī)模處理要求。而通過綜合對比分析，則提出了水平移動床褐煤干燥處理技術(shù)。該技術(shù)的應用，可以使系統(tǒng)具有較好的可控性，并且能夠使系統(tǒng)長度、寬度得到大幅度增加，從而滿足褐煤的大規(guī)模處理需求。使用該技術(shù)進行褐煤干燥時，如果褐煤進入到溫和的熱解提質(zhì)狀態(tài)，部分褐煤則將得到熱解，并且轉(zhuǎn)變成含有半焦的固體產(chǎn)物，所以能夠使固體產(chǎn)物在運輸過程中自燃傾向得到預防。而在燃煤鍋爐煙氣余熱回收工藝中應用該技術(shù)時，還要對不同反應器類型和不同干燥介質(zhì)進行比較，以便實現(xiàn)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化和大型化發(fā)展。

3.余熱回收與褐煤干燥工藝

使用水平移動床褐煤干燥技術(shù)進行燃煤鍋爐煙氣余熱回收利用時，使用的干燥介質(zhì)將為熱煙氣。整個干燥過程及干燥后部分熱解質(zhì)過程，都需要大顆粒褐煤以恒定速度通過移動床。而移動床上需要采取底部布風，以便為褐煤提供熱量。采取該工藝技術(shù)，能夠獲得高發(fā)熱量的褐煤提質(zhì)產(chǎn)品。從工藝布局上來看，需要將水平移動床布置在靜電除塵器后面，以便使煙氣中的灰含量得到減少。而采取該種布置形式，也能夠避免干燥后的褐煤受到煙氣灰含量的影響。為滿足褐煤的大規(guī)模生產(chǎn)需求，還需要進行多層水平移動床結(jié)構(gòu)的布置。采取該種結(jié)構(gòu)，不僅能夠使干燥裝置的占地面積得到減少，還能夠充分進行燃煤鍋爐煙氣余熱的利用。此外，采取該種結(jié)構(gòu)，也能夠使干燥后的褐煤得到就地利用。

需要注意的是，如果干燥后的褐煤需要經(jīng)過長途運輸，就需要采取相應的措施方式防止褐煤含水量過低。此時，可以進行褐煤自燃的臨界含水量的確定，然后再對干燥褐煤的水分復吸平衡水含量進行考慮，以便使干燥褐煤的目標水量得到確定。在此基礎上，則可以通過控制水平移動床內(nèi)的物料移動速度進行目標水量的控制，從而使褐煤干燥后的水分得到合理控制。此外，實現(xiàn)褐煤干燥后，煙氣余熱將被褐煤吸收，所以此時煙氣如果仍然在水平移動床內(nèi)，其溫度就會低于露點溫度。針對這一問題，還要采取分室供風的方式使該區(qū)域的供風量得到提高，從而使完成余熱回收的煙氣盡快離開移動床內(nèi)。而采取該種處理方式，也能夠使褐煤的防腐要求得到滿足。

使用水平移動床進行煙氣余熱回收和褐煤干燥提質(zhì)，能夠在一定程度上避免褐煤顆粒出現(xiàn)干燥破碎問題。但是，由于褐煤顆粒的干燥破碎問題難以被杜絕，所以還會有一定量的褐煤細粉將隨著煙氣排到裝置之外。如果不進行這些細粉的處理，就會導致其進入到濕法脫硫裝置中，繼而使這些顆粒與脫硫副產(chǎn)物混合在一起。因此，針對這一問題，還要使用濕式靜電除塵器或布袋式除塵器進行煙氣中的細煤粉的脫除。

4.工藝技術(shù)的應用效果

將該種褐煤干燥提質(zhì)技術(shù)應用在一臺600MW亞臨界鍋爐機組中可以發(fā)現(xiàn)，該機組每天能夠為褐煤干燥裝置提供6．36*104t的煙氣。實際進行褐煤干燥時，需要將煙氣速度控制為2m/s，風煤質(zhì)量比則為11．28。經(jīng)過統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，利用該工藝可以每天完成5638t褐煤的處理，能夠得到4467t褐煤干燥提質(zhì)產(chǎn)物，其水含量約為10．98%。而標準煤的發(fā)熱量為7000kcal/kg，所以相當于每天能夠進行2987t標準煤的生產(chǎn)。分析該鍋爐的供電煤耗可以發(fā)現(xiàn)，其每天將消耗的標準煤量為4651t。因此，將褐煤干燥提質(zhì)技術(shù)應用在燃煤鍋爐余熱回收中，可以提供鍋爐64．23%的煤耗。

結(jié)論

總而言之，在燃煤鍋爐煙氣余熱回收中進行褐煤干燥技術(shù)的應用，能夠?qū)崿F(xiàn)燃煤鍋爐生產(chǎn)和褐煤干燥生產(chǎn)的節(jié)能減排設計。通過合理進行工藝裝置和工藝配風布置，就能夠?qū)崿F(xiàn)對褐煤產(chǎn)物水分的有效控制，從而在充分利用煙氣余熱的同時，得到高質(zhì)量的干燥褐煤。因此，相信隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，燃煤鍋爐煙氣余熱回收與褐煤干燥工藝結(jié)合將能為燃煤企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟效益，從而引起燃煤企業(yè)的高度重視。

[1]馬有福，郭曉克，肖峰等.基于爐煙干燥及水回收風扇磨倉儲式制粉系統(tǒng)的高效褐煤發(fā)電技術(shù)[J].中國電機工程學報，2013, 05(33):13-20+11.

[2]孫杰，尹金亮，白炎武等.一種鍋爐煙氣余熱利用的高效循環(huán)系統(tǒng)分析[J].熱力發(fā)電，2013，08(42):22-33.

[3]潘曉峰，趙革，鄧華.環(huán)保型燃煤鍋爐的節(jié)能效果分析〔J〕.煤炭加工與綜合利用，2008，2∶54-56.

[4]張清林.提高中國燃煤工業(yè)鍋爐運行效率及節(jié)能措施研究〔J〕.潔凈煤技術(shù)，2005，11(2)∶5-10.

[5]孫麗，許樹東.淺析鍋爐排污與鍋爐節(jié)能[J].黑龍江科技信息.2007(21).

[6]王若鵬，王小龍，孫鵬遠.淺談區(qū)域燃煤鍋爐房供暖系統(tǒng)節(jié)能改造措施[J].黑龍江科技信息，2011(30).

[7]孫燕峰，李景.淺析燃煤鍋爐房節(jié)能降耗的可靠措施[J].中國科技博覽，2012(02).

Drying lignite and its application for waste heat recovery of flue gas of coal-fired boiler

Chu jian
（New building materials design and Research Institute,Zhejiang Hangzhou ,310000）

in the practical application of lignite drying and upgrading technology, there has been a safety, economy and large-scale production problem. The application of lignite drying and upgrading technology in coal-f red boiler f ue gas waste heat recovery, it is possible to solve these problems to a certain extent. Based on this understanding, this paper of lignite drying and upgrading technology expansion based on the analysis, on the application of the technology in coalf red boiler f ue gas waste heat recovery was studied. So as to provide reference for interested in this topic.

drying lignite upgrading technology；coal-f red boiler；f ue gas heat recovery

T

A