长青中美非蒸发式K-燃料褐煤提质技术

(1)燃料煤应用
存在的问题 储存问题 运输问题 制粉问题 结渣问题 效率问题 环保问题 褐煤应用劣势 易风化、自燃，安全隐患大，热值损耗严重。 水分高，易回吸，运输成本高；易粉化爆 裂，给运输过程的安全、环保带来极大的问 题。 水分高、可磨性差、易燃、易爆，制粉系统 干燥负荷大、能耗高、安全要求苛刻。 灰熔点低，大多具有结渣倾向，燃烧易结 渣； 水分高、热值低，燃烧需要大量热量蒸发水 分，影响炉内传热，降低锅炉燃烧效率。 燃烧烟气量大，污染排放严重、环保性差。
市场需求：开采成本低，市场用量大，要求规模化开采及供应； 政策限制：指标控制严，长距离运输难，要求高品质转化； 环保监管：污染物排放指标日渐严格，要求清洁利用； 效 益：符合社会及经济效益目标，要求清洁高效低成本利用。
褐煤特性与利用技术制约褐煤的应用，需求不降，要求反增， 褐煤的清洁、高效利用势在必行。
挥发分 Vdaf% 44.01 42.70 45.94 45.90 44.15 43.87 54.89 51.81 — —
☆ 水分降低幅度达50%-80%；发热量提升30%-100%以上；褐煤挥
发分含量基本保持，挥发分含量Vdaf一般有<2%的减少（云南、印 尼等年轻褐煤降低幅度稍有增加）。
图1 提质煤回吸实验数据
大幅降低水分，提高热值，且不回吸 液态脱水，无爆裂，粒径基本不变 硫分降低，减少排放污染 哈氏可磨指数提高 成浆率提高 热稳定性提高
煤样地区 海拉尔 白音华 胜利 云南弥勒 印尼
表1 K-燃料褐煤提质数据 内水 发热量 煤样名称 全水 Mar% Mad% Qnet,ar kcal/kg 原煤 31.5 19.01 3932 产品煤 11.7 10.45 5200 原煤 30.0 18.00 3571 产品煤 10.9 8.90 5105 原煤 38.6 19.58 3521 产品煤 15.5 10.33 5169 原煤 51.8 20.17 2288 产品煤 12.6 11.20 4851 原煤 50.1 15.31 3204 产品煤 13.3 4.49 5718
杂质离子问题 安全问题
（1）蒸发式干燥
蒸发式干燥是在常压条件下，通过热介质直接或间接与煤接触， 将煤中的水分蒸发以达到降低水分，提升热值的目的。 目前国内采用该类干燥技术的项目在实际运行中，普遍存在以下 问题： ①蒸发脱水能耗高，水分回收成本高； ②干燥煤易回吸水分； ③长距离运输困难； ④干燥时褐煤易粉化爆裂，扬尘污染严重； ⑤干燥煤成型成本高且成型率较低。 为有效解决上述问题，企业及相关研究单位进一步深入研究。
目
录
一、 褐煤利用现状及发展趋势
二、 K-燃料技术褐煤提质效果 三、 K-燃料技术褐煤提质系统 四、 投资效益及技术进程
一、褐煤利用现状及发展趋势
随着优质煤资源的日益减少，具有储量大、易开采、 价格低等优势的褐煤受到煤电及煤化工企业的关注。 目前褐煤主要用作燃料煤和煤化工原料，因其煤质 特性，未能得到充分利用，运输、安全、环保、经济效 益等问题纷纷显现。
☆ 褐煤提质处理前后煤样硫分含量一般会有10%-20%的降低 。 ☆ 褐煤提质前经过破碎筛分工序，处理过程中煤表面粘附的
细粉会被工艺水带走，细颗粒的去除是硫分降低的主要原因。
表3 煤样提质前后哈氏可磨指数的变化 哈氏可磨指数 煤样地区 煤样名称 变化幅度 HGI 原煤 63 海拉尔 ↑9 % 产品煤 72 原煤 43 巴彦芒来 ↑15% 产品煤 58 原煤 39 白音华 ↑6 % 产品煤 45 原煤 47 云南弥勒 ↑35% 产品煤 82 原煤 51 锡盟多伦 ↑11% 产品煤 62 ☆ 提质处理前后，褐煤可磨性会有不同程度的提高，
煤化工
• 水分降低、成浆率提高、热稳定性提高，K-燃料产品可满足 碎煤气化、粉煤气化、水煤浆气化等不同气化炉型要求，便 于炉型选择； • 降低能耗、氧耗，提高气化效率，降低用煤成本，提升企业 经济效益； • 减少褐煤对设备的腐蚀、磨损，降低设备投资，延长设备的 使用寿命。
破碎筛分 排空冷凝系统
废 水 处 理
实验煤样粒径 8-50mm
50mm 50mm
☆ 除体积上的收缩及少量的机械碰撞外，褐煤在处理过程中
不会发生爆裂现象，提质煤表现出良好的机械性能，基本保 持与原煤同样的大小及粒度分布，这种结果归因于非蒸发式 的水分液态排出过程（无爆裂现象）及蒸汽压力的压实作用。
表2 煤样提质前后硫分指标的变化 煤样地区 海拉尔 白音华 巴彦芒来 云南弥勒 煤样名称 原煤 产品煤 原煤 产品煤 原煤 产品煤 原煤 产品煤 全硫 St,d % 0.23 0.20 1.04 0.83 2.69 2.13 0.78 0.60 变化幅度 ↓13% ↓20% ↓21% ↓23%
设备模块化、国产化
• 根据不同产能，可进行模块化拼装，以一百万吨系统为基本 单元，单系统最大可扩建到千万吨处理能力，便于扩大产能。 • 设备国内制造，投资低，售后服务及时可靠，保障程度高。 • 装置图纸完善，拥有工厂操作、安装以及开停车手册。
系统成熟化、高效化
• 系统成熟稳定，操作简单，所需人员配置少；设备设计以保 障产能为原则，维护修理便捷。 • 系统双线并连式运行，设备故障时可进行换线操作，单线运 行，最少可保证50％的生产能力。
（2）煤化工应用
存在的问题 水分问题 成浆率问题 热稳定性问题 褐煤应用劣势 增加能耗、降低煤气品质。 褐煤成浆率低，用于水煤浆气化受限。 热稳定性差，入气化炉易迅速爆裂，影响 煤气净化，降低气化效率。 褐煤中硫、汞、氯等杂质离子含量复杂， 影响气化炉等设备的正常运行，严重的可 导致气化炉损坏。 制粉、输送过程易燃、易爆
结语
处 理 器 系 统
水净化 及 重沸系统
热源系统
处理器系统
பைடு நூலகம்
水净化与重沸系统
排空冷凝系统 设备布局紧凑 厂房占地面积小
能耗低
• 间接换热，节省水的蒸发潜热，循环利用热能，吨煤能耗 50～55kg(标煤)。
富水工艺
• 水分液态脱出，回收简单，缺水地区可回收利用，水煤浆项 目可直接回用制浆。
安全环保
• 在线在压封闭式运行，无易燃、易爆隐患，安全可靠。 • 褐煤不爆裂、不粉化、无扬尘污染；废水、废气成分简单， 易处理、易回收；
（2）非蒸发式干燥
非蒸发式干燥是在一定温度、压力条件下，蒸汽直接与煤接触， 将煤中的水分以液态形式脱出，并改变其物理和化学结构，加深煤化 程度。 该类技术的特点： ①非蒸发干燥能耗低，煤中脱除的水易回收： ②干燥煤结构更加密实，不回吸水分； ③干燥时褐煤不粉化不爆裂，无扬尘污染； ④干燥煤适合长距离运输； ⑤增加煤化程度。
四、投资效益及技术进程
提质装置投资组成 （100万吨/年） 系统装置 处理器系统 水净化及重沸系统 排空冷凝系统（空冷） 泵 阀门、仪表 总计 设备投资，万元 3907 635 335 260 1068 6205 厂房投资
15%
安装工程费 设备投资
20% 65%
处理规模：100万吨/年 序号 1 2 3 4 5 6 合计 项目名称 燃料煤 电费 辅助材料 工资及福利 折旧及摊销费 维修、制造及财务费用 吨煤运行成本 吨煤运行成本 （元/吨） 8‐10 9‐10 2.5‐3.5 6‐8 11.5‐14.5 5‐8 42‐54 备注 100‐130元/吨（含税） 0.5元/KW·h 石灰石、工业盐酸、工业碱 等 8万元/人·年 建筑30年/设备15年/无形资 产10年 含利息支出及营业费用 —
☆内在水分去除：去除40%以上的内水，煤中非流动水变为可流动水； ☆含氧官能团分解：破坏含氧官能团，制浆过程不再回吸、固定水分； ☆可磨性提高。
表5 热稳定性检测数据 煤样 呼伦贝尔 锡林浩特 云南禄丰 原煤 提质煤 原煤 提质煤 原煤 提质煤 热稳定性，% TS+6 68.3 81.1 27.4 64.6 13.3 86.0 TS6‐3 16.5 11.5 41.1 31.6 53.3 13.0 TS‐3 15.2 7.4 31.5 3.8 33.4 1.0
☆褐煤热稳定性TS+6指标可提升至80%以上（部分煤样60%以
上），利于块煤热解、碎煤气化等褐煤深加工过程的进行。 ☆ 褐煤经提质处理后热稳定性的提升，主要归因于水分的降 低和处理过程中蒸汽对褐煤的压实作用。
燃料煤
• 水分降低、不回吸、硫分降低、热值提升、可磨性提升，K-燃 料产品可普遍适应电厂及工业锅炉的燃煤要求； • 解决褐煤长距离运输的难题，降低运输成本； • 降低能耗，提高锅炉效率，降低用煤成本，提升企业经济效 益； • 减少褐煤对设备的腐蚀、磨损，降低设备投资，延长设备的使 用寿命。 • 减少污染物排放，美国电厂及工业锅炉燃烧K-燃料的排放结果 显示：SO2降低约80%，NOx降低约20%，Hg降低约30%。
二、K-燃料技术褐煤提质效果
K-燃料褐煤提质技术属于典型的非蒸发式褐煤提质技术，采用 中温、中压蒸汽对褐煤进行直接加热，利用蒸汽冷凝的加热作用和 压力的挤压作用，以液态形式挤出褐煤中的水分。不仅能去除褐煤 中的水分、提升热值，对优化褐煤结构、改善褐煤性能也有一定的 作用，加工过程类似人工煤化作用。
一般5--15个百分点。可磨性的提高有助于褐煤水煤浆成 浆率的提高及褐煤后续加工过程的进行。
表4 褐煤水煤浆成浆实验数据 煤样名称 原煤 呼伦贝尔 产品煤 原煤 锡盟 白音华 产品煤 原煤 锡盟多伦 产品煤 全水 内水 哈氏可磨 制浆浓度 ☆ 水煤浆成浆浓度可 Mar% Mad% 指数HGI % 提 高 约 10 个 百 分 点 ， 31.8 21.73 60 44 接 近 60% ， 可 满 足 水 12.1 10.1 78 57 煤浆气化炉要求，如 30.5 16.2 39 46 在级配和添加剂等条 11.6 7.9 48 58 件上进行改善，成浆 26.9 18.05 51 50 浓度可进一步提高。 6.6 5.02 62 60