1、褐煤提質干燥成型一體化技術一、褐煤及其分布根據國際地質學家預測: 全世界硬煤(包括煙煤和無煙煤)地質儲量約為6萬億t,占煤炭總儲量的60%強; 褐煤地質儲量約有4萬億t,占煤炭儲量40%弱。由煤田地質勘探資料表明,中國的褐煤資源主要分布在華北地區,約占全國褐煤地質儲量的3/4以上見表1,其中又以內蒙古東部地區賦存最多。西南區是中國僅次于華北區的第二大褐煤基地,其儲量約占全國褐煤的1/8,其中大部分分布在云南省境內。但西南區的褐煤幾乎全部是第三紀較年輕褐煤,而華北區的褐煤則絕大多數為侏羅紀的年老褐煤。褐煤是一種煤化程度介于泥炭與瀝青煤之間的棕黑色的低級煤。是泥炭經成巖作用形成的腐殖煤，煤化程度最

2、低，呈褐色、黑褐色或黑色,一般暗淡或呈瀝青光澤,不具粘結性。其物理、化學性質介于泥炭和煙煤之間。水分大、揮發分高、密度小,含有腐殖酸,氧含量常達1530，在空氣中易風化碎裂,發熱量低。按照中國煤炭分類標準還分為兩小類：透光率PM大于3050%的年老褐煤和PM小于或等于30%的年輕褐煤。中國褐煤多屬老年褐煤。褐煤灰分一般為2030。東北地區褐煤硫分多在1以下，廣東、廣西、云南褐煤硫分相對較高，有的甚至高達8以上。褐煤全水分一般可達2050，分析基水分為1030，揮發分高15%30%、低位發熱量一般只有11711673MJkg，易風化碎裂、易氧化自燃。褐煤有著清潔、低揮發和低硫的優點，但同時又存在

3、著濕度大、燃點低和二氧化碳排放量大的缺點，是導致全球溫室效應的重要因素之一。但是，在目前全球能源日趨緊張的形勢下，褐煤的經濟價值及其相關加工生產技術又重新被世界能源界所重視。東北、中南、西北和華東4大區褐煤資源的數量均較少。表一 中國各大區褐煤儲量分布各大區名稱華北東北華東中南西南西北占全國褐煤儲量77.84.71.32.012.51.7占本區煤炭總儲量16.219.52.67.615.82.9為了保護寶貴的煉焦資源,充分利用褐煤等年輕高揮發分煤作為主要動力用煤,中國規劃到2010年將生產原煤18.5億t,其中東北地區的褐煤年產量將達13350萬t,到2020年的全國原煤規劃產量21.5億t,

4、其中東北地區的規劃年產量將達19050萬t,褐煤規劃產量中主要未開發露天礦。到2010年和2020年的東北規劃區的褐煤露天礦年產量將分別達到7800萬t和10500萬t,其中以霍林河的露天礦產量最大,到2010年和2020年年產量將分別達到3000萬t和4000萬t,寶日希勒露天區的褐煤規劃年產量到2020年將達到3000萬t?？傊?本世紀中國的動力用煤的結構應以高揮發分的褐煤等煤種為主。二、傳統褐煤電廠的發展潛力及存在的問題隨著世界經濟的快速發展,其能源的缺口將會越來越大,于是一些大規模甚至是超大規模的電廠紛紛上馬以滿足日益緊張的能源需求。無庸置疑,世界燃煤電站將繼續嚴重依賴高階煤,但擁有豐

5、富褐煤資源的國家將積極增加褐煤燃料的使用量,這些國家包括: 德國、俄羅斯、美國、波蘭、捷克、希臘、土耳其、澳大利亞、中國、羅馬尼亞、加拿大、保加利亞、印度、泰國、匈牙利、西班牙和印度尼西亞。值得關注的是,許多電力供不應求的亞洲環太平洋國家擁有大量的褐煤資源。褐煤發電對經濟而言,在于成本低廉,是黑煤發電成本的1/31/4,天然氣1/61/7,世界許多褐煤煤田可以大規模露天開采。但是褐煤的物理特性使其本身的使用面臨特殊的挑戰。褐煤的物理性質: 高水分含量、低灰熔點和易結渣性。褐煤的高水分含量和常規采用粉煤噴吹技術的電站的低發電熱效率,導致褐煤發電遇到了戰略性挑戰,即溫室氣體(GHG)的排放問題。褐

6、煤燃用的缺點是高排放量和低熱值,這是一個世界性的課題,各國紛紛投入大量人力、物力進行開發研究。中國作為一個能源消費大國,應該引起足夠的重視,積極開發褐煤提質干燥技術為中國經濟發展服務。三、褐煤的性質（1）褐煤的基本性質褐煤是煤化程度最低的煤,其特點是水分高,孔隙度大,揮發分高,熱值低,含有不同數量的腐植酸。氧含量高達15%30%,化學反應性強,熱穩定性差,塊煤加熱時破碎嚴重,存放在空氣中很容易風化變質,碎裂成小塊甚至粉末狀,使熱值更加降低,灰熔點也普遍較低,煤灰中常含有較多的鈣鹽,其中有的來自腐植酸鈣,有的來自碳酸鈣和硅酸鈣。（2）褐煤中的水分水分是褐煤最顯著的特征之一,也是對其使用影響最重要

7、的參數之一。褐煤的水分在各類煤中是最高的,全水分Mt 一般可達10%40%,其中第三紀年輕褐煤的Mt 可達30%40%,侏羅紀褐煤的Mt一般不超過30%。根據水分的結合狀態可分為游離水和結晶水兩大類,前者又可分為外在水分和內在水分2種。四、褐煤提質干燥的重要意義褐煤的提質是指褐煤在高溫下經受脫水和熱分解作用后轉化成具有煙煤性質的提質煤。褐煤脫水過程除脫去部分水分外,也伴隨著一些煤的組成和結構的變化,它主要是由脫水作用和過程引起的。所以,褐煤的提質過程主要是褐煤的脫水過程。褐煤提質干燥前后的對比見表2。表2 褐煤提質干燥前后的性質對比原褐煤提質褐煤水分高低發熱量低高氧化速率高低燃后溫室氣體的排放

8、大小提質后的褐煤將更有利于利用、運輸和貯存。若是將褐煤中的50%的水分除去,則將會把褐煤燃燒后產生的溫室氣體的排放量降低15%。實際測試得知,一種水分42.52%、發熱量11.93MJ /kg的褐煤,經提質干燥后,水分降14.43%,發熱量增至18.08MJ /kg,相當于提高了熱值51.6%,這對于褐煤電廠的影響無疑是十分巨大的。五、褐煤提質干燥技術項目介紹洛陽萬山高新技術應用工程有限公司針對我國褐煤的特點，開發引進了具有我國自主知識產權的褐煤干燥提質一體化工藝與裝備。該技術可以將褐煤的水分降到12%以下，從而降低運輸成本，同時將其加工成不同大小和形狀的型煤，解決褐煤容易產生自燃的問題。處理

9、后的煤的熱值提高可達30%以上，直接作為動力煤替代煙煤或無煙煤在現有電廠使用。該項目具有巨大的市場潛力，適合我國褐煤開采企業，也適合尾礦回收和再利用企業以及煤泥的利用項目。六、技術開發背景我國是以煤炭為主導一次能源資源的國家，煤炭能提供65%以上的一次能源，煤炭產量居世界首位，而且逐年增加。我國的煤炭資源可采儲量位居世界第三，約占世界總儲量的11.5%。其中褐煤儲量約占世界褐煤總儲量的16%，大部分集中在華北地區。隨著對能源需求的不斷增加和對煙煤、無煙煤資源的過度開采，我國對褐煤的開發和利用將越來越重要，并受到國務院和國家發改委的高度重視。與煙煤、無煙煤相比，褐煤的優勢是價格較低，反應活性高，

10、但其熱值相對較低，含水量較高，一般為25-60%。褐煤中的水分增加運輸成本，影響鍋爐運行，降低電廠效率，增加溫室效應氣體排放，因此褐煤干燥和提質技術及裝備的開發是清潔和有效利用褐煤的關鍵。目前國外普遍采用煙氣預干燥或水蒸氣干燥工藝對褐煤進行干燥，然后直接送至坑口電廠用于燃燒發電。和國外不同的是，我國坑口電廠數量少，大部分電廠遠離煤礦。如我國東部和東南沿海地區的很多電廠所用的煤炭都運自山西、河南等省的煤礦，即煤炭運輸半徑較大。這對褐煤資源的開發和利用提出了更高的要求。我國內蒙地區的褐煤水分含量約為35%，從運輸成本和燃燒熱值方面考慮，褐煤需要在干燥后才能運輸到電廠燃燒。長距離運輸高水分、低熱值的

11、褐煤在經濟上是不合算的。美國曾對褐煤脫水后減少運輸量的效果做過評估，一種水分42.52%、發熱量2847kcal/kg的褐煤，經2.02Mpa的蒸汽處理后，水分降至14.43%，發熱量增加到4315kcal/kg，相當于提高了熱值51.6%。上都電廠240萬千瓦機組一年大約要用褐煤1100萬噸，如果能將褐煤水分由36%降至16%左右，則一年可減少220萬噸煤炭運輸，節省運費6600萬元。另一方面從鍋爐燃燒角度來說，燃燒高水分褐煤將導致火焰溫度降低，熱效率下降，當電廠使用脫水和提質后的褐煤，可以顯著減少或避免電廠額定出力降低的現象。錫盟2009年褐煤產量將達到7000萬噸，除盟內加工消化2000

12、萬噸外，其余煤炭均需要外運。5000萬噸褐煤如果進行脫水提質，至少可以減少1000萬噸運輸量，可節約鐵路運費1520億元（不包含海運費）。七、國內外褐煤干燥技術比較采用目前水蒸氣干燥或煙氣干燥后的褐煤由于活性很高，在存儲和運輸過程中極易發生自燃。煙氣干燥工藝還存在爆炸的安全隱患。近年來：澳洲褐煤研究中心（Lignite CRC）研究的機械熱擠壓（MTE）技術尚處在實驗室開發階段,而且只能將水分從65%降低到20-30%；環太平洋有限公司開發的褐煤熱壓干燥技術目前處在5 噸/小時的小試階段；日本NEDO 針對印尼褐煤開發的重油煤漿干燥技術也處于小試階段；國內一些企業和科研部門也進行了褐煤干燥和提

13、質的技術研發，主要采用滾筒干燥、管狀干燥、氣流干燥、流化床干燥、熱風爐干燥，普遍存在投資大，運行費用高，存在易燃易爆的危險。但目前尚沒有工業化的報道。各種改性提質工藝對比比較項目低溫干燥高溫干燥神戶制鋼長青能源洛陽萬山干燥工藝低溫直接干燥高溫半干餾油炸法高壓蒸汽蒸煮高溫水蒸汽工作介質熱空氣隔絕空氣加熱輕油和瀝青高壓蒸汽低壓蒸汽工作溫度100-300500以上150300350工作壓力常壓常壓常壓高壓4.5MPa低壓干燥時間長短長短短產品降水率10%內20%內20%內30%內40%內熱值提高約15%約20%約20%30%以上33%以上產品穩定性易返水較少返水不返水不返水可提取蒸餾水工藝復雜程度簡

14、單較低高高低工藝安全性易生煤塵易爆燃含油要求高高壓設備低壓安全無爆炸工藝成熟度簡單成熟在試驗在試驗成熟成熟投資低較低高較高中產品價值提高少較高高高高適應用途當地少量提質少量提質少量提質大規模提質干燥成型一體化結論要求低小規模要求高小規模要求高小規模要求高大規模年處理量500萬噸以上八、洛陽萬山公司褐煤干燥體質成型技術洛陽萬山高新技術應用工程有限公司，開發引進的具有我國自主知識產權的褐煤干燥提質技術，可以將褐煤的水分降低到12%以下，從而降低運輸成本，同時根據用戶要求將褐煤加工成型煤，從而解決褐煤容易產生自燃的問題。處理后的煤的熱值提高可達30%以上，因此，具有很好的推廣應用前景。九、褐煤提質干

15、燥洛陽萬山高新技術應用工程有限公司開發的褐煤干燥提質技術采用高溫水蒸氣干燥的方式，以避免在干燥過程中產生爆炸的可能性，同時提高干燥的效率。型煤的成型裝置采用自行設計的裝置，適用煤種廣，成型效果好，在國內處領先水平。該工藝和裝備已獲得國家專利。本技術具有投資規模小、見效快、投資回收周期短等特點，采用褐煤（含水量為35%），生產的型煤水分含量降低到12%，熱值提高30%，同時自燃傾向很小，燃燒特性接近煙煤。通過摻混，有可能應用于煉焦。圖1 裝置的設備流程圖 （1）技術褐煤提質干燥的傳導加熱干燥技術作為公司的核心技術，以高壓水蒸汽干燥、凝結水冷凝回收技術、多效蒸發干燥技術、高位雙料流混料技

16、術為公司拓展產品推廣技術。解決了物料纏、粘、抱的過程現象，完成了干燥設備大型化制造的革命階段。干燥物料范圍由高含濕物料擴充延展到液態物料的順利干燥干化。（2）產品褐煤提質干燥裝置作為公司的主導產品，應用于褐煤提質干燥市政、工業污泥的干化處理項目中。滿足大處理量、低運行成本、余熱利用、減少二次污染等要求。（3）前景公司秉承“褐煤提質干燥裝置為主導產品；以市政污泥資源利用為市場導向；利用洛陽重型機械制造基地的優勢，實現以高溫水蒸汽干燥為特征的干燥設備大型化制造”的經營方針。根據客戶項目要求，個案設計針對性方案，專業制造精心安裝調試。公司將在國家環境保護政策推動下，突顯社會價值。將在中國干燥設備行業

17、中做出應有的貢獻。十、褐煤提質干燥裝置褐煤提質干燥裝置（簡稱干燥裝置）是根據我國環保行業物料處理的目的和目標，在國內外共類干燥設備的基礎上，開發出的一種新型干燥裝置。整套裝置移植了各種干燥干燥設備干燥物料的成熟技術，另集高溫水蒸汽蒸發干燥蒸餾水回收技術、多效干燥節能技術、雙料流高位混料技術。通過多層機構將多種技術結合在一起，同時實現了高溫水蒸汽干燥設備的重型化、大型化制造，是一種可以大量處理物料的干燥裝置。（1）多層多個類似高溫水蒸汽干燥設備原型的干燥裝置垂直方向上的疊加組合成為一套復合干燥裝置。多層，實現了一定空間內干燥換熱面積的最大化；多層，解決了大型設備制造難度大的問題；多層，裝置更加緊

18、湊，降低了投資成本。(2)多級每一層干燥單元，是一個獨立的干燥環境，能夠單獨的進行調整操控。滿足不同物料不同時段的不同干燥條件。實現物料干燥工藝需要的逐級干燥。（3）多效物料在褐煤干燥提質一體化的裝置中自上而下逐級有效干燥，采用了高位雙料流混料技術和強制溢流技術。使得物料與干燥設備避免纏粘相對位移順暢，熱傳導效率高；采用了多效蒸發干燥技術，將多級干燥濕物料蒸發的蒸汽，經過壓縮機壓縮排掉凝結水形成飽和蒸氣，作為二次熱源供下一級干燥單元使用，節約了新蒸汽能源。褐煤提質干燥裝置最終將蒸發氣體絕大部分變為凝結水排除。大大減少了尾氣的成分，避免了廢氣的二次污染。十一、裝置特點（1）設備結構緊湊，裝置占地

19、面積小，小巧靈活，是同類機的2/3.（2）熱效率高，是普通設備的2倍以上，可達80%-90%，運行費用低。（3）輔機配套量小，減少投資。（4）物料適應性廣，拓展性強。（5）干燥能力強、處理物料量大。（6）干燥設備內部表面有相互自清潔功能。（7）噪音低，無粉塵飛揚，無二次污染。（8）較同類產品節省蒸汽40%，節電30%.（9）操作方法多樣，可間歇操作，可連續操作，可常壓操作，可真空操作。（10）實用以大型化制造，運輸、安裝、維修方便。十二、應用領域褐煤提質干燥裝置適用物料范圍含括：粉狀、膏糊狀、液態物料；應用領域有：褐煤提質干燥、市政污泥、造紙污泥、皮革污泥、印染污泥、化工物料以及液態藥渣制藥發

20、酵液、食品發酵液、糖渣、酒渣、化工有機廢渣等。十三、工藝模擬與量化參數干燥行業是一個特點突出的行業，干燥物料額多樣化、工藝環境的個性化以及產品標準的差異化，決定了干燥工藝的不確定，干燥設備的不通用。為了確保干燥設備與工業化運行完美配套，必須在設備選型確認的基礎上，對設備的制造構型規格和功能性能參數做準確的設計和確定。公司專門制作了褐煤干燥提質裝置試驗裝置，裝配了工藝模擬中試設施。對常規物料進行了數據普遍采集化的工作。得到了大量的干燥數據和工程參數。為項目提供了設計數據。公司承攬項目的工作程序為：收集物料特性處理處理要求標準等信息。參照類比試驗數據資料，設計完成項目初步方案。包括：工藝流程、結構

21、構型、材質選用、性能規格等。依照設計方案定量進行模擬試驗。驗證工藝的通暢性，修正設計相關參數，完善確定設計方案，進行工業化加工制造。已經進行模擬實驗的物料有：褐煤、市政污泥、造紙、印染污泥；各種化工物料、礦山粉體物料、制藥、造酒類液態物料。十四、褐煤提質干燥裝置典型工藝（1）物料流程1）經機械脫水后的物料由輸送裝置輸送到褐煤提質干燥裝置分配料倉；2）供料螺旋定量將物料分別送入各級干燥裝置單元殼體內；3）物料自上而下逐級干燥后，由最底層經卸料器排出；（2）蒸汽流程1）源蒸汽經過調壓控制站后，經旋轉接頭分別送入高溫水蒸汽干燥設備內，對高溫水蒸汽干燥設備進行加熱；2）釋放過熱熱量和蒸發潛熱后經疏水站

22、排放出凝結水；3）凝結水收集后送回鍋爐房或做它用；（3）機電控制流程1）裝置主動電機，在變頻調速模式下驅動高溫水蒸汽干燥設備；2）各個輸送、供料、卸料電機安裝控制指標協調運行；3）裝置的運行狀態，通過控制面板的數顯儀器即時顯示；4）每層干燥單元，都可獨立實施控制，設定單獨的干燥環境參數。十五、典型工業應用將無干燥的褐煤送入高溫水蒸汽褐煤干燥倉內，經儲運系統輸送至干燥裝置后發電，產生的熱能，返回干化裝置作為熱源循環利用。特點：1）余熱利用運行低成本；2）傳導加熱效率高節能；3）低溫干燥環境、熱源物料隔離密封、避免燃、爆事故發生，安全性能高；4）系統用風量小，沒有大風機引起的環境噪音，減少粉塵的收

23、集處理工作量；5）褐煤高溫水蒸汽干燥不影響原有鍋爐系統運行環境；6）褐煤高溫水蒸汽干燥過程實現無環境污染化。十六、工藝選擇設備選型導覽（1）供給物料由物料工序輸出的物料，根據物料的特性特征可選擇皮帶輸送；有軸、無軸螺旋輸送；泵類輸送等手段將物料輸送至干燥裝置的分配料倉內。（2）加熱介質用于褐煤提質干燥裝置的傳導加熱介質，為：高溫水蒸汽。（3）熱源可以是物料燃燒獲取。如:原煤；亦可以是原系統中的廢、余熱源的二次利用。如：工業爐的高溫尾氣余熱；電廠熱機的二次蒸汽；（4）干燥裝置根據物料性質和工藝環境要求，裝置在構型上可選擇單列高層式和雙列低層式兩種單套構型模式；單列高層適用于土建結構高、占地面積小

24、；雙列低層適用于建筑結構低，占地空間大；在結構上可選擇普通密封和真空密封型；普通密封可以滿足廣譜物料的干燥；真空密封型針對化工物料真空干燥、溶劑回收之用。（5）蒸發氣體處理利用二次蒸發氣體熱量：配置水沫除塵器、汽水分離器、蒸汽壓隨機等主要設施；溶劑回收：配置冷凝器、固液分離器；循環冷卻：配置水沫除塵器、冷卻設施（冷卻塔、散熱塔、真空射流冷卻泵等可選設備）（6）成品輸出干燥處理后的物料根據處置工藝路線選擇：儲倉、儲罐、場地儲存，便于二次利用；直接送到燃燒、發電、建材加工處置設施。其輸送設備與供給物料相同。十七、褐煤提質干燥設備（1）通過褐煤提質干燥網絡聯絡科研院校專家學者，聯盟行業企業單位，集合

25、科研產業信息，整合移植干燥技術，進行技術咨詢、研發新產品；開拓新市場；聚合干燥行業優勢資源，專業化分類制造等活動，是褐煤提質干燥工程有限公司多年多，堅持習修的一門功課。（2）褐煤提質干燥裝置，采用重型機械制造技術標準；執行重型設備制造工藝；選用重型熱軸使用材質；符合重型設備檢驗標準；匯集了豐富制造經驗的員工。匯傳統技術前沿科技于一身；集天時地利人和于一體。是重型設備革命化的技術進步；是環保行業的主流設備之一。十八、褐煤提質干燥設備本技術與國內外技術進行移植結合，創新改造，可以完成褐煤干燥體質成型、膏糊狀、顆粒狀、粉狀物料干燥、冷卻、加熱、滅菌反應、低溫煅燒等單元的操作。從實踐中來到實踐去，整合傳統技術，研發新產品，模擬實驗加以完善修正，加工制造工業應用，是清晰路線和堅實的腳步。順從國策民意服務于客戶社會，體現技術、產品優勢，實現企業自身價值，是發展思想和精神追求。十六、工藝裝備和投資規模本技術裝備采用的干燥與型煤系統均具有國際先進性。由煤加工單元破碎后達到粒度要求的褐煤送到干燥單元。干燥采用高溫水蒸汽干燥系統，效率高，體積小，干燥過程中無燃燒和爆炸的危險。過熱蒸氣由過熱器提供，一部分蒸氣在干燥系統內部循環，多余的蒸氣經冷凝后回收再利用。干燥后的褐煤