K-燃料-褐煤提质工艺技术.pdf

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煤炭加工与综合利用52COALPROCESSING＆C0MPREHENSIVEUTILIZATIONNo．2，2011妒妒庐妒矿lK一燃料⑩褐煤提质工艺技术《《方雪平，赵坚宇，孙利美，王少华，李保军自《《(长青中美(北京)能源技术有限公司，北京0007)；，自摘要：介绍了K一燃料⑧褐煤提质技术的生产原理、工艺流程以及各系统的结构特点，该技术是在一定温度和压力条件下改变低质煤的物理和化学结构，使煤的水分降低，发热量升高，从而提高褐煤的利用价值。关键词：K一燃料⑩技术；褐煤；提质；干燥中图分类号：TD946．2文献标识码：A文章编号：1005—8397(2011)02—0052—03随着我国优质煤炭资源日益枯竭，开发低品理器内的温度和压力对低质煤进行升级提质。在质褐煤资源被提上日程。但对于含有20％～50％此条件下，褐煤首先蒸发大部分水分，同时在热水分的褐煤，如何实现洁净高效燃烧，减少二氧应力作用下，褐煤中以较弱桥键结合的较长碳氢化碳排放是困扰褐煤开发和利用的主要问题¨。侧链和亲水性官能团(如羧基，甲氧基，羟基)会美国长青能源公司经过多年研究，成功开发出了断裂，导致褐煤内部的毛细孑L倒坍，产生交联。K一燃料@T艺技术。该技术是针对褐煤进行提毛细孔倒坍可以阻止水分进入毛细孔，而交联反质改造使其成为清洁煤炭的工艺方案。应用该技应则能够对毛细孔进行密封，阻止倒坍的毛细孔术可以避免使用储量已十分有限的烟煤、无烟煤因吸收水分再膨胀。另外当褐煤被加热到200oC等优质煤资源，并解决了褐煤使用过程中的长距以上时，其表面积会大大减少。这种物理、化学离运输困难及高污染问题。变化使褐煤重新吸附内在水分的机会大幅度减少，因此该技术在除去褐煤水分的同时，还改变1K一燃料@工艺技术原理了煤的孔隙结构，使其由亲水性变为疏水性J，K一燃料@技术是⋯·种在煤炭燃烧前对煤炭水分降低了20％～80％，热值提高30％～进行处理的新一代洁净煤技术，它是在一定的温100％，挥发分基本不损失。在实际操作过程中，度和压力条件下改变低质煤的物理和化学结构，K一燃料@技术的关键是调节控制处理器中的压用饱和蒸汽脱除褐煤中的内在水分。加工出的K力、温度和时间，以使褐煤提质达到最佳。与在一燃料@产品水分大幅度降低，因此显著提高了热风中或者过热蒸汽中去除水分相比，同样数量煤的热值，可以将低质煤如亚生煤和褐煤转变成的煤采用K一燃料@技术仅需要一半的能量。高质煤，同时在此过程中去除部分硫和氮。其核2K一燃料@工艺技术流程心技术是建造一个高压釜式处理器，通过调节处K一燃料⑥工艺技术流程如图1所示。原煤收稿日期：2011432—23输送系统将筛分后的低质煤通过饲煤机加人煤作者简介：方雪平(1963一)，男，北京人，1986年毕业于清华大学力学系固体力学专业，工学学士，长青中美(北京)能锁，然后按规定时间批量加入到处理器中。在处源技术有限公司工程师，电话：010—63977458。理器维持的特定温度和压力下，煤在处理器中向 2011年第2期方雪平，等：K一燃料⑧褐煤提质工艺技术53下移动，煤中的水分被释放出来，并从处理器排经过高温高压处理的褐煤可以直接送人锅炉放到排水罐中。处理后的煤排人产品锁。每个产燃烧发电或供热，也可做深加工处理。品锁一次可以排出定量的产品煤。产品煤经水分3K一燃料@实验及设备系统再调整并冷却后送人储存区。煤释放出的水与煤2009年4月，美国长青能源公司在中国成立加热过程中产生的蒸汽冷凝水一并收集到排水罐了合资公司，即长青中美(北京)能源技术有限公后，送入旋液分离器除去其中的同体成分，再送司，将其13项专利技术以独占许可的方式转给入重沸系统转化为丁艺蒸汽后同收利用。固体含合资公司。为了更好地了解国内褐煤情况，公司量较高的浆液经闪蒸罐闪蒸后再送入水处理系已经建立起国内第一个K一燃料@实验室，并且统。除可用于循环的T艺用水外，其余水经处理拥有自己的煤质化验室，为制定相应的工艺技术达到废水排放标准后外排。生产过程中产生的极方案、确定设备参数和设备选型提供了依据，同少量不凝性气体(主要是CO和少量的CH，H，时为T艺参数的确定和工艺技术的推广应用奠定HS，CO和cH)由排空冷凝系统收集并输送至了基础。废气处理系统。褐煤提质实验是对业主所提供的保存在密封破碎、筛分容器中的约100kg煤样进行筛分破碎处理后，按士排蒸汽I目l不}进料装茂fIfⅨI照GB474—2008、GB475—2008国家标准要求制fl1补充水备出约4kg粒度6～50mm的煤样。将煤样加入处IJI和j蒸汽厂=_}理f处器I—型高压反应釜中，调整工艺参数(温度、压力和时器、系lll间)，使高压反应釜保持T艺要求的恒温、恒压。净化水统通过冷凝收集系统收集冷凝水，同时南收集罐收l出料装置l川¨。I山l_小一t，ll：艺水lI女及净化集不凝性气体。一定时间后，取出煤样，进行分产．芟集析。经多次实验后，比较实验结果，确定最佳工冷却和再目水艺参数。对内蒙古、云南等地的褐煤进行提质实图1K一燃料@工艺技术流程验的结果如表1所示。表1不同地区褐煤实验前后相关指标研究表明，在褐煤燃烧前进行干燥，其发热60％[43。量可以得到显著提高。K一燃料⑧』艺技术研发长青中美(北京)能源技术有限公司致力于生的饱和蒸汽褐煤提质成套装置，可在干燥褐煤产装置国产化，一方面使国内设备制造质量得以时，回收全部水分和余热。与普通煤相比，发热保证，另一方面大大降低了设备生产成本，使得量增加1．6倍，燃料消耗减少3％～5％，二氧化K一燃料@工艺技术在国内的推广及建厂投资风碳最高减少8％。与国外相关领域最为成熟的技险大为减少。另外，利用美方提供的控制原理、术相比，该项日产能高2～3倍，节省投资顺控图、参数采集等相关资料，结合国内先进的 54煤炭加工与综合利用2011年第2期DCS控制系统，公司研制出了K一燃料@双处理量，另一方面对不凝性气体和蒸汽冷凝水进行了器标准工厂核心系统的DCS全套动态模拟仿真系分离处理和回收利用。统，为整套T艺实现T厂自动化控制做好了充分饱和I蒸汽与的技术准备。K一燃料@设备主要包括：处理器系统、水净化与重沸系统、排空冷凝系统、DCS控制系统等部分。(1)处理器系统。处理器系统是K一燃料@褐煤提质处理装置的核心系统，如图2所示。褐煤在该系统中完成整个脱水提质过程。其温度、补充用水压力和时问等基本参数确定后，基本保持不变。图4排空冷凝系统进料4K一燃料e-l-艺技术应用情况K一燃料@工艺技术已经在全球推广应用，首个K一燃料@工厂于2005年12月在美国怀俄明州的FortUnion市建成并运行，年产提质褐煤75万t。这是世界上第一座此类工厂，其产出的出料燃料在美国黑山电厂等20余家企业成功进行了图2处理器系统燃烧实验，取得了良好效果。我国在K一燃料@工艺技术的国产化进程中，(2)水净化与重沸系统。水净化与重沸系统长青中美能源技术有限公司对神华金峰煤矿、神是褐煤提质处理装置的节能及循环利用系统，如华北电胜利能源有限公司、云南珠江、大唐呼伦图3所示。该系统是将褐煤提质过程本身产生的贝尔化肥有限公司、鲁能哈密、内蒙古苏尼特左工艺水经旋液分离器净化处理后，利用重沸系统旗芒来矿等煤样做了提质实验，取得了较好的效进行循环换热产生工艺蒸汽，供处理器系统循环果，为K一燃料@技术应用创造了前提条件。使用。5结束语在面临能源枯竭危机的今天，K一燃料@的工艺技术可以有效缓解优质煤供应紧张的状况。国际上对褐煤干燥提质技术的研究和开发由来已久，已经形成比较成熟的技术体系并投产运行，而我国尚处于起步阶段，正在摸索与改进中不断发展。参考文献图3水净化与重沸系统[1]朱之培，高晋生．煤化学[M]．上海：上海科学技术出版社，1984．(3)排空冷凝系统。排空冷凝系统是褐煤提[2]黄素逸．能源与节能技术[M]．北京：中国电力出版质处理装置中对排出气体进行分离处理和回收再丰十，2002．利用的系统，如图4所示。该系统一方面可实现[3]钟蕴英，钱中秋．褐煤的改制研究[J]．中国矿业大学学报，2002(1)：1—5．进出料装置的快速减压，增加开启频率，保证产