如何煤炭提质

【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。

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。

性强，热稳定性差，具有低硫、低磷、高挥发分、高灰熔点的“两高两低”显著特点。由于这些特点，褐煤是一种很好的化工原料；同时由于褐煤价格低，低硫、低磷等特点，又是电厂发电很好的掺烧煤种，特别是在前几年煤价比较高的时候，电厂广泛掺烧褐煤来降低成本，在江苏一些大型电厂，褐煤的掺烧比例一度达到近50%。在我国，褐煤主要产于蒙东地区的锡林浩特、霍林河、海拉尔地区，下水港口主要在锦州、葫芦岛等港口。最近几年，由于煤炭价格持续下跌，国内褐煤的性价比优势不再明显，掺烧比例有所下降，电厂转而使用印尼的褐煤。

对于长途运输问题，虽然褐煤容易自燃，但在炎热的夏季也需要一个月以上的时间才有可能自燃，所以从国内的运输距离来说，自燃问题不是最大的问题；反倒是成本问题会影响褐煤的长距离运输，在运费不变的前提下，运输热值低的褐煤肯定不如运输高卡的煤炭合算，这也是为什么这两个煤炭价格下降以后，褐煤不再走俏的原因。

褐煤提质，也就是你说的干燥技术，一直有机构在做这方面的探索，最大的问题不是干燥技术、成本和能耗，而是如何保证褐煤在干燥以后经过长距离运输以后不再回水，所以到目前为止，褐煤干燥技术没有大规模商业应用。（PS：想与更多煤炭人交流，你可以下载个“煤炭江湖”APP，里面会有更多这方面的专家帮你。）