褐煤提质技术工艺中褐煤脱水的工艺有哪些

由于褐煤是一种煤化程度最低的矿产煤。褐煤水分大，挥发成分高(>40%),含游离腐植酸，空气中易风化碎裂，燃点低（270°左右）。储存超过两个月就易发火自燃，堆放高度不应超过两米，决定了褐煤不适宜运输。因此褐煤的市场也受到局限，以空气为干燥介质的褐煤烘干机在引风机的作用下与热源行成对流加热方式，使褐煤与高湿负压进入烘干机内进行传质、传热交换。湿褐煤以搅动分散粉碎褐煤的运行方式缓缓振动向前移动并排出烘干滚筒，完成干燥褐煤过程。干燥后的褐煤主要用于发电厂的燃料，也可作化工原料、催化剂载体、吸附剂、净化污水和回收金属等。

褐煤脱水工艺通常可以分为蒸发干燥和非蒸发脱水两类。褐煤干燥技术具体分为以下六类：

（1）转筒干燥技术——转筒干燥的核心是一个略带倾斜并能回转的圆筒体，筒体的倾斜度可以调节，范围一般为2o~10o；按照湿物料和热载体的接触方式，工业中开发利用的褐煤转筒干燥装置主要有直接加热转筒干燥器、回转管式干燥器和蒸汽管间接加热转筒干燥器。

（2）带式干燥技术——褐煤由进料端经加料装置被均匀分布到输送带上，输送带通常用穿孔的不锈钢薄板制成，由电机经变速箱带动，可以调速，最常用的干燥介质是热空气或热烟气。

（3）气流干燥技术——气流干燥也称为“瞬间干燥”，是流态化稀相输送在干燥方面的应用；按照干燥介质和操作温度的不同，气流干燥可分为直管式和床混式两种。

（4）流化床干燥技术——工业上开发应用的褐煤流化床干燥设备主要是以过热蒸汽或空气作为流化介质(或干燥介质)，并且流化床内部带有换热器；褐煤流化床干燥技术主要包括过热蒸汽流化床干燥技术和蒸汽-空气联合干燥技术。

（5）振动干燥技术——振动干燥是利用机械振动实现固体颗粒在干燥器中流动，并同时在干燥介质（如热烟气等）的作用下实现干燥过程。褐煤振动干燥设备主要有振动混流干燥器和振动流化床干燥器。转筒干燥技术中的回转管干燥技术是工业中应用最为成熟的褐煤脱水干燥技术。

（6）K-燃料技术 ——最为一项非蒸发式干燥技术，该项技术利用原煤与蒸汽在提质装置中直接接触，通过调节时间、温度和压力三个要素，将原煤中的水分以液态水的方式脱除，在“挤”出煤中水分的同时，改变煤的孔隙结构及亲水性能，提升低阶煤的品质。在美国怀俄明州建设有年处理75万吨的提质工厂。

在进行煤焦油的馏程测定时，若煤焦油中的水分含量大于1％，则必须对煤焦油进行脱水试验。支管烧瓶脱水法脱水时间长、速度慢，而且也不能将煤焦油中的水分含量脱成理想状态；溶剂脱水法不仅脱水时间短、速度快，同时还能将煤焦油中的水分含量脱尽，与前者相比具有一定的优越性。本发明疏水团聚造粒助滤的低灰煤脱水方法，最适用于低灰煤制备高档活性炭。在浮选精煤过滤之前加入乳化煤焦油，采用高剪切分散机对其混合搅拌完成预处理，使浮选精煤浆疏水团聚造粒，便于煤中水分易脱出，将预处理后的煤浆用加压过滤或震动筛分方式进行脱水，得到水分在10％左右的产品，并可直接进行捏合、成型、炭化、活化工艺，制成高档活性炭。煤焦油起到了助滤剂和粘结剂两种作用，它不仅能够降低产品水分，而且有利于助滤剂的回收，简化了工艺，解决了大量助滤剂带来的成本问题，其方法简单，环保，低能耗，高脱水率，具有广泛的实用性。

主权项 　

1.疏水团聚造粒助滤的低灰煤脱水方法，它包括将煤浆料放置于脱水仓(过滤器) 内，用加压过滤机或震动筛分方式脱水，得到水分低于10％的产品，其特征在于：选用浮选精煤，并在浮选精煤过滤之前加入乳化煤焦油，采用高剪切分散机对其混合搅拌完成预处理，使浮选精煤浆疏水团聚，便于煤中水分易脱出。

脱除煤焦油中所含水分的方法包括如下步骤：在加热静止脱水的煤焦油贮槽的轴向垂直安装由数根开孔直管组成的吹气鼓泡元件，吹气鼓泡元件顶部直管与空气压缩机相连，在煤焦油贮槽的放空管法兰处排气管。主要控制参数：装油高度2-3米；吹入空气量与油之比200-300m3/t.hr；操作温度80-95℃；将含水煤焦油用泵送入用于脱水的焦油贮槽加热至额定温度后，开启鼓风机，控制流量，进行脱水，脱水完毕，用泵送入无水焦油贮槽。本发明的有益效果是：通过向加热到80-95℃的煤焦油中吹入空气，有效的破坏了乳化液，快速地降低汽液两相界面上的水蒸气分压，使煤焦油中的水分在低于其沸点温度下汽化，并在空气流的夹带下脱除，具有脱水能耗低、效率高的优点。

【褐煤提质技术】褐煤提质按加工手段不同大体可分为脱水及热解两个工艺。通常热解工艺前也要进行脱水。褐煤干燥脱水是最常见的褐煤提质技术。

1、褐煤脱水工艺通常可以分为（蒸发）干燥和非蒸发脱水两类。其中非蒸发脱水工艺主要包括：机械热压脱水；溶剂萃取脱水。这些技术仅处于实验室研究开发阶段。1985-2013年间褐煤提质技术的主要以褐煤干燥技术为主，褐煤干燥技术具体分为以下五类：

（1）转筒干燥技术——转筒干燥的核心是一个略带倾斜并能回转的圆筒体，筒体的倾斜度可以调节，范围一般为2o~10o；按照湿物料和热载体的接触方式，工业中开发利用的褐煤转筒干燥装置主要有直接加热转筒干燥器、回转管式干燥器和蒸汽管间接加热转筒干燥器。

（2）带式干燥技术——褐煤由进料端经加料装置被均匀分布到输送带上，输送带通常用穿孔的不锈钢薄板制成，由电机经变速箱带动，可以调速，最常用的干燥介质是热空气或热烟气。

（3）气流干燥技术——气流干燥也称为“瞬间干燥”，是流态化稀相输送在干燥方面的应用；按照干燥介质和操作温度的不同，气流干燥可分为直管式和床混式两种。

（4）流化床干燥技术——工业上开发应用的褐煤流化床干燥设备主要是以过热蒸汽或空气作为流化介质(或干燥介质)，并且流化床内部带有换热器；褐煤流化床干燥技术主要包括过热蒸汽流化床干燥技术和蒸汽-空气联合干燥技术。

（5）振动干燥技术——振动干燥是利用机械振动实现固体颗粒在干燥器中流动，并同时在干燥介质（如热烟气等）的作用下实现干燥过程。最新褐煤振动干燥设备主要有振动混流干燥器和振动流化床干燥器。转筒干燥技术中的回转管干燥技术是目前工业中应用最为成熟的褐煤脱水干燥技术。

（6）K-燃料技术——作为一项非蒸发式干燥技术，该项技术利用原煤与蒸汽在提质装置中直接接触，通过调节时间、温度和压力三个要素，将原煤中的水分以液态水的方式脱除，在“挤”出煤中水分的同时，改变煤的孔隙结构及亲水性能，提升低阶煤的品质。2007年在美国怀俄明州建设有年处理75万吨的提质工厂。

2、褐煤热解提质工艺可分为：

（1）外热式热解工艺，即热解炉的加热方式为间接加热，此工艺与传统的炼焦炉相似。

（2）固体热载体热解工艺，即半焦作为热载体的热解工艺，或以炉渣作为热载体的热解工艺等。

（3）气体热载体热解工艺。

【褐煤提质用途】提质后的褐煤将更有利于利用、运输和贮存。若是将褐煤中的50%的水分除去,则将会把褐煤燃烧后产生的温室气体的排放量降低15%。实际测试得知,一种水分42.52%、发热量11.93MJ

/kg的褐煤,经提质干燥后,水分降14.43%,发热量增至18.08MJ

/kg,相当于提高了热值51.6%,这对于褐煤电厂的影响无疑是十分巨大的。

【褐煤提质】是指褐煤在小于250℃温度脱去部分大部分游离水后的干燥褐煤，用甲苯等有机物提取褐煤中的褐煤蜡、腐植酸的过程。所以,褐煤的提质过程主要是褐煤的脱水过程。

选煤厂由以下主要工艺组成

一般来说，选煤厂由以下主要工艺组成：

（1）原煤准备：包括原煤的接受、储存、破碎和筛分。

（2）原煤的分选：目前国内的主要分选工艺包括跳汰-浮选联合流程；重介-浮选联合流程；跳汰-重介-浮选联合流程；块煤重介-末煤重介旋流器分选流程；此外还有单跳汰和单重介流程。

（3）产品脱水：包括块煤和末煤的脱水，浮选精煤脱水，煤泥脱水。

（4）产品干燥：利用热能对煤进行干燥，一般在比较严寒的地区采用。

（5）煤泥水的处理。

选煤原则流程

煤炭洗选的作用：

（1）提高煤炭质量，减少燃煤污染物排放

煤炭洗选可脱除煤中50%－80％的灰分、30%－40％的全硫（或60%~80%的无机硫），燃用洗选煤可有效减少烟尘、SO2和NOx的排放，入洗1亿t动力煤一般可减排60～70万tSO2，去除矸石16Mt。

（2）提高煤炭利用效率，节约能源

煤炭质量提高，将显著提高煤炭利用效率。一些研究表明：炼焦煤的灰分降低1%，炼铁的焦炭耗量降低2.66%，炼铁高炉的利用系数可提高3.99%；合成氨生产使用洗选的无烟煤可节煤20%；发电用煤灰分每增加1%，发热量下降200～360J/g,每度电的标准煤耗增加2～5g；工业锅炉和窑炉燃用洗选煤，热效率可提高3%~8%；

（3）优化产品结构，提高产品竞争能力

发展煤炭洗选有利于煤炭产品由单结构、低质量向多品种、高质量转变，实现产品的优质化。我国煤炭消费的用户多，对煤炭质量和品种的要求不断提高。有些城市，要求煤炭硫分小于0.5%，灰分小于10%，若不发展选煤便无法满足市场要求。

（4）减少运力浪费

由于我国的产煤区多远离用煤多的经济发达地区，煤炭的运量大，运距长，平均煤炭运距约为600公里，煤炭经过洗选，可去除大量杂质，每入洗100Mt原煤，可节省运力9600Mt.km。

洗选方式一般有跳汰工艺、重介工艺、风力选煤等。

当然，随着科技的进步及时代的发展，处于攻关或业已投入生产的某些特殊洗选工艺也将得到进一步的发展并替代传统工艺。

褐煤提质技术现状及发展趋势

1褐煤资源

1．1世界的褐煤资源

据测算，全世界褐煤地质储量约为4万亿吨。约占全球煤炭储量的40％。褐煤资源可分为硬褐煤和软褐煤两大类，主要分布在欧洲，其次为亚洲和北美洲。硬褐煤储量最多的国家分别是美国、俄罗斯和中国。软褐煤储量最多的国家是俄罗斯．约占世界软褐煤总储量的30％．德国、澳大利亚、美国、前南斯拉夫和波兰，软褐煤储量合计约占世界软褐煤总储量的40％。

1．2我国的褐煤资源

据第三次全国煤炭资源调查(中国煤炭地质总局，1999年)，我国煤炭资源总量为5．57万亿吨，保有储量10032．6亿吨，已探明的褐煤保有储量为1311．42亿吨。约占煤炭保有储量的13％。

煤田地质勘探结果表明．我国褐煤资源主要分布在华北地区，约占全国褐煤资源量的3／4以上，其中又以内蒙古东部地区赋存最多，煤种以中生代侏罗纪硬褐煤为主。西南地区是我国仅次于华北地区的第二大褐煤基地。其储量约占全国褐煤总储量的l／8．其中大部分分布在云南省境内，主要是新生代第三纪软褐煤。东北、中南、西北和华东各区褐煤资源量均不到全国资源褐煤资源总量的3％。

2 我国褐煤资源的利用现状及其加工提质的必要性

2．1 褐煤是我国东北地区未来可利用的主要能源

东北地区经济以重工业为主导．对能源有高度依赖性。而东北三省煤炭资源总储量仅277．2l亿吨，除黑龙江省煤炭资源比较丰富(煤炭资源总储量211．92亿吨)．产能较大外，辽宁、吉林都是煤炭调入省，整体上属于煤炭资源调人地区．供求缺口较大。与其相邻的蒙东地区煤炭资源十分丰富，煤炭资源总储量达857．87亿t．是东北地区总储量的3倍以上。绝大部分是褐煤资源，只有呼伦贝尔市伊敏河矿区的五牧场区、河东区．以及扎赉诺尔矿区的灵东矿为长焰煤。

随着国家实行振兴东北老工业基地战略的深入，东北地区能源(主要是煤炭)需求量不断增加，使得本地区煤炭供求之间的矛盾更加突出。这就为距离东北地区较近的内蒙古东部褐煤提供了巨大市场，蒙东地区的褐煤资源必将成为我国东北地区未来可利用的主要能源。

2．2 褐煤提质的必要性

褐煤是煤化程度最低的煤种，煤化程度介于泥炭和烟煤之间，含水量高，在空气中易风化；含一定量的原生腐殖酸，碳含量低，氧含量高，氢含量变化大：挥发分一般在45％～55％。

由于褐煤水分高、热值低、易风化和自燃。单位能量的运输成本高，不利于长距离输送和贮存。褐煤直接燃烧的热效率较低，且温室气体的排放量也很大．难以大规模开发利用。此外，褐煤作为原料转化利用也受到限制。褐煤液化、干馏和气化都需要把煤中水分降至10％以下。褐煤若不经过提质加工．将难以满足多种用户的质量要求。褐煤提质加工成为褐煤高效开发利用的关键。这里所说的褐煤提质．是指褐煤在脱水、成型和热分解等过程中，煤的组成和结构发生变化。转化成具有近似烟煤性质的提质煤。褐煤脱水提质加工后．水分显著降低，发热量大幅度提高，既可防止煤炭自燃、便于运输和贮存，又有利于发电、造气、化工等使用。

3 国内外褐煤提质技术概况

德国作为褐煤资源大国和工业强国，是现代褐煤加工技术的发源地。上世纪70年代后，澳大利亚、美国等褐煤生产大国的褐煤提质技术研发也非常活跃。日本作为能源缺乏的国家对廉价褐煤的利用也非常重视。近年来．随着国内煤炭价格大幅上涨，价格相对低廉的褐煤资源又重新引起能源化工行业的重视。一批新建煤化工项目纷纷改用褐煤作为原料，开发出了多种褐煤提质加工技术。国内外褐煤提质加工技术归纳起来大体可分为非蒸发脱水提质技术、成型提质技术、热解提质技术三大类。

3．1 非蒸发脱水提质技术

以高温高压蒸汽(或高温热油)干燥技术为代表的褐煤非蒸发脱水提质技术。是一种通过高温高压等条件来改变褐煤的物理和化学结构。将之转变成为洁净、高效的烟煤燃料的提质方法。这种新型提质技术是将褐煤与高温高压蒸汽(或高温热油)直接接触，使水分脱出。从而使褐煤收缩变得更加致密，疏水性增强。该方法热效率及其安全性都比较高。

3．2 成型提质技术

长期以来。欧洲许多盛产褐煤的国家除将褐煤用于发电和大型锅炉外．其余都是将其加工成型煤后用于工业和民用，澳大利亚亦不例外。褐煤在成型过程中，经过高压或剪切等物理作用，使其凝胶结构及孔隙系统受到了不可逆的破坏。因而从本质上改变了煤样的煤阶，煤化度也随之提高。

4 热解提质技术

褐煤热解始于20世纪初。其目的是制取石蜡油和固体无烟燃料，二战期间，德国基于战争目的建立了大型褐煤低温千馏厂．开发了褐煤制取汽油、柴油等发动机燃料的工艺。上世纪50年代，随着石油、天然气的开发应用．煤的热解加工发展速度减缓甚至停顿。但在一些褐煤资源丰富的国家，并没有间断对褐煤热解技术的研发。特别是上世纪70年代石油危机后。人们重新重视廉价的褐煤资源的开发利用，对褐煤热解工艺进行了研究，开发了一些新工艺。国内外典型的褐煤热解工艺包括：德国的L—R工艺、澳大利亚的流化床快速热解工艺、中国的多段回转炉工艺、中国固体热载体新法干馏工艺等。

5 国内褐煤提质加工技术发展趋势

目前．在褐煤非蒸发脱水提质方面国内只有中科院山西煤化所、黑龙江科技学院等少数科研单位进行过基础研究。在褐煤成型提质方面，由于种种原因我国过去一直发展较为缓慢。近年来才在技术和设备方面有所突破，开始工业化应用，技术逐步成熟。

由于国内褐煤提质加工利用还处在起步阶段。目前我国褐煤提质加工技术发展应该稳步推进。不宜操之过急．技术研发需要国内自主开发和国外引进相结合。在起步阶段可积极稳妥推进工艺简单、技术风险较小的非蒸发脱水和成型提质技术．例如K—fuel工艺、BBC工艺及蒸汽干燥成型等工艺技术。

在此基础上，逐步推进资金和技术密集型的热解提质加工技术．生产半焦、煤焦油和焦炉煤气等用途广泛的多种产品．同时推进与其产品应用相关的煤化工技术发展，以提高资源利用效率。

什么是洗精煤？答：洗精煤 (clenedcoal ), 是指经洗煤厂机械加工后，降低了灰分、硫分，去掉了一些杂质，适合一些专门用途的优质煤。包括炼焦用、非炼焦用的洗精煤和加热、动力用的洗混煤、洗块煤、洗末煤等。不包括洗中煤、矸石和煤泥。洗精煤可分为冶炼用炼焦洗精煤和其它用炼焦洗精煤。冶炼用的炼焦洗精煤，其粒度为小于50毫米、80毫米和100毫米三种；灰分小于或等于12.5%，简称冶炼精煤；其它用炼焦洗精煤，粒度也小于50、80、100毫米三种，灰分在12.5%-16%之间,简称其他精煤。煤炭洗选 煤炭洗选是利用煤和杂质（矸石）的物理、化学性质的差异，通过物理、化学或微生物分选的方法使煤和杂质有效分离，并加工成质量均匀、用途不同的煤炭产品的一种加工技术。按选煤方法的不同，可分为物理选煤、物理化学选煤、化学选煤及微生物选煤等。物理选煤是根据煤炭和杂质物理性质（如粒度、密度、硬度、磁性及电性等）上的差异进行分选，主要的物理分选方法有①重力选煤，包括跳汰选煤、重介质选煤、斜槽选煤、摇床选煤、风力选煤等。②电磁选，利用煤和杂质的电磁性能差异进行分选，这种方法在选煤实际生产中没有应用。 物理化学选煤-浮游选煤（简称浮选），是依据矿物表面物理化学性质的差别进行分选，目前使用的浮选设备很多，主要包括机械搅拌式浮选和无无机械搅拌式浮选两种。 化学选煤是借助化学反应使煤中有用成分富集，除去杂质和有害成分的工艺过程。目前在实验室常用化学的方法脱硫。根据常用的化学药剂种类和反应原理的不同，可分为碱处理、氧化法和溶剂萃取等。微生物选煤是用某些自养性和异养性微生物，直接或间接地利用其代谢产物从煤中溶浸硫，达到脱硫的目的。 物理选煤和物理化学选煤技术是实际选煤生产中常用的技术，一般可有效脱除煤中无机硫（黄铁矿硫），化学选煤和微生物选煤还可脱除煤中的有机硫。目前工业化生产中常用的选煤方法为跳汰、重介、浮选等选煤方法，此外干法选煤近几年发展也很快。 一般来说，选煤厂由以下主要工艺组成： （1）原煤准备：包括原煤的接受、储存、破碎和筛分。（2）原煤的分选：目前国内的主要分选工艺包括跳汰-浮选联合流程；重介-浮选联合流程；跳汰-重介-浮选联合流程；块煤重介-末煤重介旋流器分选流程；此外还有单跳汰和单重介流程。 （3）产品脱水：包括块煤和末煤的脱水，浮选精煤脱水，煤泥脱水。 （4）产品干燥：利用热能对煤进行干燥，一般在比较严寒的地区采用。 （5）煤泥水的处理。 煤炭洗选的作用： （1）提高煤炭质量，减少燃煤污染物排放 煤炭洗选可脱除煤中50%－80％的灰分、30%－40％的全硫（或60%~80%的无机硫），燃用洗选煤可有效减少烟尘、SO2和NOx的排放，入洗1亿t动力煤一般可减排60～70万tSO2，去除矸石16Mt。 （2）提高煤炭利用效率，节约能源 煤炭质量提高，将显著提高煤炭利用效率。一些研究表明：炼焦煤的灰分降低1%，炼铁的焦炭耗量降低2.66%，炼铁高炉的利用系数可提高3.99%；合成氨生产使用洗选的无烟煤可节煤20%；发电用煤灰分每增加1%，发热量下降200～360J/g,每度电的标准煤耗增加2～5g；工业锅炉和窑炉燃用洗选煤，热效率可提高3%~8%； （3）优化产品结构，提高产品竞争能力 发展煤炭洗选有利于煤炭产品由单结构、低质量向多品种、高质量转变，实现产品的优质化。我国煤炭消费的用户多，对煤炭质量和品种的要求不断提高。有些城市，要求煤炭硫分小于0.5%，灰分小于10%，若不发展选煤便无法满足市场要求。 （4）减少运力浪费 由于我国的产煤区多远离用煤多的经济发达地区，煤炭的运量大，运距长，平均煤炭运距约为600公里，煤炭经过洗选，可去除大量杂质，每入洗100Mt原煤，可节省运力9600Mt.km。 洗选方式一般有筛选工艺、淘汰工艺、重力选煤、细分工艺等。

煤转化为洁净燃料主要有以下4种技术：

（1）煤的气化技术，有常压气化和加压气化2种，它是在常压或加压条件下，保持一定温度，通过气化剂（空气、氧气和蒸汽）与煤炭反应生成煤气，煤气中主要成分是一氧化碳、氢气、甲烷等可燃气体。用空气和蒸汽做气化剂，煤气热值低；用氧气做气化剂，煤气热值高。煤在气化中可脱硫除氮，排去灰渣，因此，煤气就是洁净燃料了。

（2）煤的液化技术，有间接液化和直接液化两种。间接液化是先将煤气化，然后再把煤气液化，如煤制甲醇，可替代汽油，我国已有应用。直接液化是把煤直接转化成液体燃料，比如直接加氢将煤转化成液体燃料，或煤炭与渣油混合成油煤浆反应生成液体燃料，我国已开展研究。

（3）煤气化联合循环发电技术，先把煤制成煤气，再用燃气轮机发电，排出高温废气烧锅炉，再用蒸汽轮机发电，整个发电效率可达45%。我国正在开发研究中。

（4）燃煤磁流体发电技术，当燃煤得到的高温等离子气体高速切割强磁场，就直接产生直流电，然后把直流电转换成交流电。发电效率可过50%～60%。我国正在开发研究这种技术。

褐煤，又名柴煤，是煤化程度最低的矿产煤。褐煤是一种介于泥炭与沥青煤之间的棕黑色、无光泽的低级煤。褐煤的化学反应性强，在空气中容易风化，不易储存和运输，燃烧时对空气污染严重。

褐煤

褐煤脱水工艺通常可以分为蒸发干燥和非蒸发脱水两类。褐煤已成为我国主要使用煤，但对环境污染严重。

褐煤干燥技术具体分为以下六类：转筒干燥技术、带式干燥技术、气流干燥技术、流化床干燥技术、振动干燥技术、K-燃料技术。

我国褐煤量为2118亿吨，约占世界煤炭资源总量的24.4%，比例低。褐煤主要分布在内蒙古东部和云南东部。