探討褐煤資源潔凈高效轉化中的脫水技術

田 野

(合肥水泥研究設計院有限公司， 安徽 合肥 230051)

褐煤資源是一種具有高水分、高揮發分、高灰分、灰熔點低、熱值低的資源，而且由于含水量較高也會增加運輸的費用，限制了褐煤資源的外運。當褐煤資源用于火力發電時，由于水分比較高，因此在鍋爐內的火焰溫度較低，產生的熱效率也低，甚至有可能出現安全問題，因此必須要對褐煤資源進行干燥脫水處理，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，變質的煤炭資源，其煤化程度很低，大多呈現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，燃點低、熱穩定性差、二氧化碳排放量大是褐煤的典型缺點，不但會增加煤化工項目建設和運行的成本，還會造成嚴重的環境污染，而且褐煤不粘結，容易變質，但是具有高灰熔點、高揮發分和低磷、低硫的顯著特點，因此成為了火力發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，如果能夠通過先進的技術對褐煤進行提質，將能夠生產出優質的燃料，從而解決目前能源緊缺的問題。對褐煤進行干燥脫水處理是改善煤質特性的重要途徑，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煙氣的工藝對原煤進行干燥處理，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，需要對褐煤進行深度的脫水從而提高褐煤的發熱量。

2 褐煤提質干燥的重要意義

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熱量要達到每千克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，而且單位熱值的運輸成本較高，因此褐煤不具備市場競爭力；最后褐煤的發揮分很高，大約在30%-43%左右，這就造成了褐煤容易氧化、風化和自燃的特性，如果進行遠途運輸，安全問題難以保證。所以說，必須要對褐煤進行干燥和熱解處理，從而降低褐煤的水分，提高褐煤的發熱量，與此同時還能夠提高褐煤的燃點，運輸的過程中經濟性和安全性都有了保障，由此解決了褐煤的外運問題，擴大了褐煤的銷售范圍。除此之外，經過提質的褐煤，能夠有效的擴大其使用范圍，為褐煤在電廠中的直接使用提供了可能，通過干燥脫水技術和低溫熱解工藝，不但能夠得到清潔的煤固體產品來當作高效的清潔燃料，還能夠轉化利用低溫熱解煤氣，得到一系列的高附加值產品，最大限度的發揮出褐煤資源的效能[1]。

3 褐煤資源潔凈高效轉化中的脫水技術

（一）流化床干燥技術

流化床干燥技術是一種氣固兩相流干燥技術，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合水分，目前流化床干燥技術還沒有被廣泛的應用在煤粉的干燥上，對于褐煤來說，干燥技術需要克服的問題就是要防止在干燥過程中出現顆粒分布不均勻和燃燒爆炸等問題[2]。

（二）滾筒干燥技術

滾筒干燥技術主要是將濕物料在傾斜轉動的長筒中前移，與此同時得到干燥介質傳遞的熱量，從而達到對濕物料的干燥目的。滾筒干燥技術被廣泛的應用在食品、礦物、化工等領域的散粒物料干燥上，用滾筒干燥技術對褐煤進行干燥，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，滾筒干燥的產量個更大，操作也比較方便，但是設備比較笨重，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入干燥機前混合后一起進入干燥器，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勢，不但干燥機的構造簡單，而且煤料中的水分不會進入鍋爐，能夠有效降低熱損失，提高熱效率[3]。

（四）熱水干燥技術

熱水干燥技術就是將煤水混合物裝在高壓容器內，在密閉真空之后對該高壓容器進行加熱，這個過程主要是模擬褐煤的高溫高壓變質過程，從而脫出褐煤的水分。利用熱水干燥技術，能夠將褐煤的水分降到 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]。經過熱水干燥技術處理后的褐煤，具有較強的穩定性和流變性，還便于儲存和運輸，因此得到了普遍的應用。

（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，利用二甲醚的沸點低、易滲透、與水互溶、易液化等特點，將固體原料與液化的二甲醚混合，形成飽和溶液之后再進行過濾，從而將固液分離。應用液化二甲醚固體脫水法能夠將褐煤中的含水量降到5%以下，但是這種方法目前很難實現規模化的應用，還需進一步的研究[5]。

（六）熱壓脫水工藝

熱壓脫水工藝集合了熱法脫水和機械力脫水的優點，在將褐煤加熱到220℃以下時，利用機械擠壓的方式，將水排出。應用熱壓脫水工藝首先要用工藝熱水預熱，其次要進行過熱蒸汽加熱操作，再次要進行加壓脫水，最后進行閃蒸進一步的脫去水分。值得注意的是，為了能夠使干燥的介質均勻的分布在煤層中，必須要用壓盤進行預壓，熱壓脫水工藝的操作條件和工藝過程要求都不高，因此有利于工業化的規模應用。

4 結束語

總而言之，褐煤資源具有非常可觀的應用前景，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，能夠大幅度的降低褐煤中共的水分，提高褐煤的發熱量，還能夠得到一系列高附加值的產品，在轉化為清潔煤之后，還能夠進行遠距離的運輸，是加強褐煤綜合利用的有效途徑。