探討褐煤資源潔凈高效轉(zhuǎn)化中的脫水技術(shù)

田 野

(合肥水泥研究設(shè)計(jì)院有限公司， 安徽 合肥 230051)

褐煤資源是一種具有高水分、高揮發(fā)分、高灰分、灰熔點(diǎn)低、熱值低的資源，而且由于含水量較高也會增加運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用，限制了褐煤資源的外運(yùn)。當(dāng)褐煤資源用于火力發(fā)電時，由于水分比較高，因此在鍋爐內(nèi)的火焰溫度較低，產(chǎn)生的熱效率也低，甚至有可能出現(xiàn)安全問題，因此必須要對褐煤資源進(jìn)行干燥脫水處理，才能有效提高資源的利用效率，降低綜合能耗。

1 褐煤資源概述

褐煤是一種在成巖作用不充分的情況下，變質(zhì)的煤炭資源，其煤化程度很低，大多呈現(xiàn)無光澤的褐色或者褐黑色，故稱之為褐煤。由于褐煤普遍存在濕度較大的特點(diǎn)，燃點(diǎn)低、熱穩(wěn)定性差、二氧化碳排放量大是褐煤的典型缺點(diǎn)，不但會增加煤化工項(xiàng)目建設(shè)和運(yùn)行的成本，還會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，而且褐煤不粘結(jié)，容易變質(zhì)，但是具有高灰熔點(diǎn)、高揮發(fā)分和低磷、低硫的顯著特點(diǎn)，因此成為了火力發(fā)電廠和沸騰爐理想的燃料。褐煤資源不但能夠作為燃料使用，還可以作為催化劑載體、化工原料和吸附劑使用，能夠達(dá)到凈化污水和回收金屬的目的。

我國的褐煤資源保有量很高，主要分布在我國內(nèi)蒙古、云南、黑龍江、幾輪、遼寧等地，雖然褐煤的碳含量較低，但是氫含量較高，相比于其他的煤炭資源更容易液化，如果能夠通過先進(jìn)的技術(shù)對褐煤進(jìn)行提質(zhì)，將能夠生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的燃料，從而解決目前能源緊缺的問題。對褐煤進(jìn)行干燥脫水處理是改善煤質(zhì)特性的重要途徑，能夠有效的提高煤炭的利用效率，降低能耗，目前我國主要使用低溫?zé)煔獾墓に噷υ哼M(jìn)行干燥處理，雖然能夠在一定程度上降低褐煤的含水量，但是脫水率不高，需要對褐煤進(jìn)行深度的脫水從而提高褐煤的發(fā)熱量。

2 褐煤提質(zhì)干燥的重要意義

作為我國主要的一次能源，提高褐煤的利用率能夠有效緩解能源短缺的形式，首先褐煤的發(fā)熱量較低，大約每千克在3000 kcal左右，但是通常使用煙煤的電廠都要求燃料的發(fā)熱量要達(dá)到每千克5000 kcal，所以褐煤不能直接用于電廠的燃料；其次褐煤的含水量大約在30%-50%，熱值很低，而且單位熱值的運(yùn)輸成本較高，因此褐煤不具備市場競爭力；最后褐煤的發(fā)揮分很高，大約在30%-43%左右，這就造成了褐煤容易氧化、風(fēng)化和自燃的特性，如果進(jìn)行遠(yuǎn)途運(yùn)輸，安全問題難以保證。所以說，必須要對褐煤進(jìn)行干燥和熱解處理，從而降低褐煤的水分，提高褐煤的發(fā)熱量，與此同時還能夠提高褐煤的燃點(diǎn)，運(yùn)輸?shù)倪^程中經(jīng)濟(jì)性和安全性都有了保障，由此解決了褐煤的外運(yùn)問題，擴(kuò)大了褐煤的銷售范圍。除此之外，經(jīng)過提質(zhì)的褐煤，能夠有效的擴(kuò)大其使用范圍，為褐煤在電廠中的直接使用提供了可能，通過干燥脫水技術(shù)和低溫?zé)峤夤に嚕坏軌虻玫角鍧嵉拿汗腆w產(chǎn)品來當(dāng)作高效的清潔燃料，還能夠轉(zhuǎn)化利用低溫?zé)峤饷簹猓玫揭幌盗械母吒郊又诞a(chǎn)品，最大限度的發(fā)揮出褐煤資源的效能[1]。

3 褐煤資源潔凈高效轉(zhuǎn)化中的脫水技術(shù)

（一）流化床干燥技術(shù)

流化床干燥技術(shù)是一種氣固兩相流干燥技術(shù)，將濕物料在氣流干燥器中先出去表面的水分，然后在流化床干燥器中出去結(jié)合水分，目前流化床干燥技術(shù)還沒有被廣泛的應(yīng)用在煤粉的干燥上，對于褐煤來說，干燥技術(shù)需要克服的問題就是要防止在干燥過程中出現(xiàn)顆粒分布不均勻和燃燒爆炸等問題[2]。

（二）滾筒干燥技術(shù)

滾筒干燥技術(shù)主要是將濕物料在傾斜轉(zhuǎn)動的長筒中前移，與此同時得到干燥介質(zhì)傳遞的熱量，從而達(dá)到對濕物料的干燥目的。滾筒干燥技術(shù)被廣泛的應(yīng)用在食品、礦物、化工等領(lǐng)域的散粒物料干燥上，用滾筒干燥技術(shù)對褐煤進(jìn)行干燥，能夠有效降低褐煤的水分，提升褐煤的熱值，脫水率較高，相比于其他干燥技術(shù)，滾筒干燥的產(chǎn)量個更大，操作也比較方便，但是設(shè)備比較笨重，不但需要很大的占地面積，維修起來也不方便，而且在干燥的過程中溫度較高，可能會引起褐煤的自燃或者爆炸。

（三）床混式干燥工藝

床混式干燥工藝主要是以流化床鍋爐中的煤灰為熱源，并與流化床分出的一股熱床料在進(jìn)入干燥機(jī)前混合后一起進(jìn)入干燥器，濕煤在整個氣流輸送過程中得到干燥之后，將干燥煤料和床料在旋風(fēng)分離器中分離，直接送到流化床鍋爐中燃燒。這種床混式干燥工藝具有很明顯的優(yōu)勢，不但干燥機(jī)的構(gòu)造簡單，而且煤料中的水分不會進(jìn)入鍋爐，能夠有效降低熱損失，提高熱效率[3]。

（四）熱水干燥技術(shù)

熱水干燥技術(shù)就是將煤水混合物裝在高壓容器內(nèi)，在密閉真空之后對該高壓容器進(jìn)行加熱，這個過程主要是模擬褐煤的高溫高壓變質(zhì)過程，從而脫出褐煤的水分。利用熱水干燥技術(shù)，能夠?qū)⒑置旱乃纸档?11%以下，而且能夠避免后期褐煤吸收空氣中的水分，提高了褐煤中碳含量，從而提高了褐煤的熱值[4]。經(jīng)過熱水干燥技術(shù)處理后的褐煤，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和流變性，還便于儲存和運(yùn)輸，因此得到了普遍的應(yīng)用。

（五）液化二甲醚固體脫水法

液化二甲醚固體脫水法就是利用液化的二甲醚作為脫水劑，利用二甲醚的沸點(diǎn)低、易滲透、與水互溶、易液化等特點(diǎn)，將固體原料與液化的二甲醚混合，形成飽和溶液之后再進(jìn)行過濾，從而將固液分離。應(yīng)用液化二甲醚固體脫水法能夠?qū)⒑置褐械暮拷档?%以下，但是這種方法目前很難實(shí)現(xiàn)規(guī)模化的應(yīng)用，還需進(jìn)一步的研究[5]。

（六）熱壓脫水工藝

熱壓脫水工藝集合了熱法脫水和機(jī)械力脫水的優(yōu)點(diǎn)，在將褐煤加熱到220℃以下時，利用機(jī)械擠壓的方式，將水排出。應(yīng)用熱壓脫水工藝首先要用工藝熱水預(yù)熱，其次要進(jìn)行過熱蒸汽加熱操作，再次要進(jìn)行加壓脫水，最后進(jìn)行閃蒸進(jìn)一步的脫去水分。值得注意的是，為了能夠使干燥的介質(zhì)均勻的分布在煤層中，必須要用壓盤進(jìn)行預(yù)壓，熱壓脫水工藝的操作條件和工藝過程要求都不高，因此有利于工業(yè)化的規(guī)模應(yīng)用。

4 結(jié)束語

總而言之，褐煤資源具有非常可觀的應(yīng)用前景，而且在全球能源緊缺的形勢下，褐煤的價值日益凸顯，因此脫除褐煤的水分，提高褐煤的利用率是亟待解決的重要問題。通過有效的脫水技術(shù)，能夠大幅度的降低褐煤中共的水分，提高褐煤的發(fā)熱量，還能夠得到一系列高附加值的產(chǎn)品，在轉(zhuǎn)化為清潔煤之后，還能夠進(jìn)行遠(yuǎn)距離的運(yùn)輸，是加強(qiáng)褐煤綜合利用的有效途徑。