高水分褐煤燃烧发电的集成干燥技术
褐煤提质技术发展现状与分析
褐煤提质技术发展现状与分析褐煤提质技术发展现状与分析褐煤是一种低质、低热值、高水分、高挥发分的煤种，通常不被视为传统化石燃料。
然而，随着全球能源需求的不断增长和化石燃料资源的日益枯竭，褐煤作为一种相对丰富的煤炭资源，逐渐引起了人们的关注。
通过提质技术，可以显著提高褐煤的热值、密度和稳定性，使其成为更高效的能源来源。
本文将介绍褐煤提质技术的发展现状，并对其进行分析。
一、褐煤提质技术发展现状1.干燥技术褐煤水分含量较高，导致其热值和燃烧效率较低。
干燥技术是褐煤提质的首要步骤，通过降低褐煤中的水分含量，提高其热值和燃烧性能。
目前，常用的干燥技术包括自然晾晒、热风干燥、微波干燥等。
其中，热风干燥和微波干燥具有处理速度快、节能环保等优点，受到广泛关注。
2.热解技术热解技术是通过高温加热褐煤，使其发生热分解，生成固体炭、液体产品和气体产物。
该技术可以有效提高褐煤的碳转化率和热值，同时还可以去除部分水分和挥发分。
常见的热解技术包括高温热解、中温热解和低温热解等，其中高温热解具有处理效果好、产品收率高等优点，但设备投资和运行成本较高。
3.气化技术气化技术是通过化学反应将褐煤转化为气体燃料，主要包括水蒸气气化和氧气气化等。
水蒸气气化是将褐煤与水蒸气在高温下反应，生成氢气、一氧化碳等可燃气体；氧气气化是将褐煤与氧气在高温下反应，生成二氧化碳、一氧化碳等可燃气体。
气化技术可以有效提高褐煤的能源利用效率和减少环境污染。
二、褐煤提质技术发展分析1.技术挑战褐煤提质技术发展面临的主要挑战包括：设备投资和运行成本较高、能效低、副产品处理困难等。
此外，由于褐煤的燃烧过程中会产生大量的二氧化碳等温室气体，如何减少温室气体排放也是褐煤提质技术发展面临的重要问题。
2.节能环保要求随着全球能源结构的转变和环保意识的提高，节能环保已经成为褐煤提质技术发展的重要趋势。
通过提高能效、减少废弃物排放和采用清洁生产工艺等措施，实现褐煤提质过程的节能环保。
褐煤干燥技术进展及应用
１ １ １ 直接 加热转筒干燥 ．． 褐煤 直接加热转筒干燥 器示 意 图如 图 ｌ 所示 。 其 基本 流程是 ： 一定粒 度 （ 将 一般 小 于 ３ ｉ 的褐煤 输 ０ｍ１ ｌ ）
程， 如何提高 干燥过 程能量 利用 效率 ， 低单位 产 品 降 成本 ，是提 高褐煤 等低 阶煤种 市场 竞争 力 的关 键 因
素 。 文 主 要 对 目前 工 业 中 开 发 应 用 较 为 广 泛 的褐 煤 本
人 口处温度 较 高的热 烟气 与高水 分含 量褐煤 颗 粒接 触 ， 口端 低温高湿度 的热烟气与低 水分较高温 度 的 出
直接 加 热 转 筒 干 燥 技 术在 内蒙 古锡 林 郭 勒 盟 建 成
６ ０ ／ ×１０ｔｈ褐煤干燥示 范生产线一期工 程 。
收 稿 日期 ：０ ２ ０－ ８ ２ １－ ２ ０ 作者简 介 ： 靖 （ ９６ ） 男 ， 田 １８ 一 ， 江苏 睢宁 ， 士 ， ０８年本 科毕 业 于中 国矿业 大学 化工 学院 化学 工程 与工艺 专业 ， 硕 ２０ 现主 要 从 事褐煤 综合利用 技术 的研 发工作 ，－ ａ ｌ ｔａ ｊｎ ￣ ｉ Ｏ ． Ｏ 。 Ｅ ｍ ｉ ：ｉ ｎ ｉ ｇｗ ＳＩ Ｃ Ｉ １ ｎ
管式干燥器示 意图如图 ２ 示 。 所
褐煤
蒸
褐煤
水
废气
Ａ— Ａ
干 燥 产 品
图 ３ 褐 煤 蒸 汽 管 间 接 加 热 转 简 干 燥 器 示 意 图
管外 ； 而蒸 汽管 间接加热 干燥 器 中蒸汽走 管 内 ， 走 煤 管外 ， 并且换热管数 目相对较 少 ［］ 两者 的相 同点是 ４。 － ５
褐煤脱水工艺和投资
褐煤干燥脱水工艺和费用褐煤是煤化程度最低的煤类，水分含量高（30%-50%），发热量低，易自燃，易风化粉碎，不易长途运输。
近年来，世界各国正积极试验和探索褐煤的提质加工技术，为褐煤发电、气化、液化、焦化等高效洁净的加工利用提供条件。
一、褐煤干燥脱水工艺印尼褐煤的水分非常大，煤的破碎达不到3mm以下，大于3mm的物料采用气流干燥无法满足要求，在实际应用中，宜采用蒸汽管回转干燥工艺。
蒸汽管回转干燥技术是一种以饱和蒸汽(压力为0115～0155MPa)为加热介质的间接加热干燥器。
其基本原理为热法干燥。
如下图所示,常压下用低压蒸气通过管式干燥器将煤加热到大约100℃,使水分蒸发,并利用和煤一起进入干燥器的空气作为脱水介质,通过除尘器将煤粉分离,部分空气经压缩进入干燥器循环,部分排入大气。
作为核心设备的蒸汽管式干燥装置由筒体(包括壳体、蒸汽管、蒸汽分配器及锤击器)、进出料螺旋(也可根据物料特点选择溜槽式进料)、进出料端密封、蒸汽分配系统、传动系统(包括电机、减速机、齿轮、托轮及滚圈)及润滑系统组成。
目前，德国拥有该干燥技术。
该技术方法由于通过蒸发褐煤中的水分而将水脱除,因此,能耗较高,尾气排放量较大。
此法为目前工业应用最为成熟的褐煤干燥方法。
二、褐煤干燥脱水费用分析印尼国华穆印原煤预干燥系统与电厂同步建设，该项目的煤种为褐煤，原煤水分为55．3％，在中速磨煤机上能应用的原煤水份需低于33％。
所以，该原煤必须经过干燥后才能在电厂中使用。
建设4套褐煤脱水装置，每套能力100万吨/年，将褐煤水含量由54.32%降到20%，投资估算如下：序号项目蒸汽管回转干燥机备注1褐煤处理量4×125t/h 4条线，每条线处理能力为100万吨/年2进料含水量54.32%进料总量：4×125t/h3出料含水量20%出料总量：4×71.38t/h125×（1-54.32%）=57.1t/h 57.1/（1-20%）=71.38t/h4水分蒸发量4×53.62t/h125-71.38=53.62t/h 5干燥热源名称低压过热蒸汽 6干燥热源耗量4×72662kg/h7设备规格ф4800×38000×48干燥机功率4×315KW9风机功率4×2000KW10总功率消耗4×2315KW11尾气排放量4×42092.19kg/h 参照印尼国华穆印煤电项目原煤预干燥系统相关数据12操作人员（名/班）2 序号项目蒸汽管回转干燥机备注13小时操作成本（万元/小时）电力：4×0.1273蒸汽：4×0.7265人工：4×0.0020合计：4×0.8558蒸汽按100元/吨计算电按0.55元/度计算人工费按10元/（人•小时）计算14年操作成本（8000h）4×6846.4万元4×0.8558×8000=4×6846.4万元15装置投资4×4500.00万元参照印尼国华穆印煤电项目原煤预干燥系统投资16吨成本（按照进料计算）68.46元/吨0.8558万元/125吨=68.46元/吨17吨成本（按照出料计算）119.89元/吨0.8558万元/71.38吨=119.89元/吨从上表可以看出：将褐煤水含量由54.32%降到20%，干燥脱水成本为68.46元/吨。
褐煤干燥项目采用的工艺
1褐煤干燥项目采用的工艺什么是褐煤？褐煤，又名柴煤，煤的一类。
煤化程度仅高于泥煤的精煤。
一种介于泥炭与沥青煤之间的棕黑色、无光泽的低级煤。
由于它富含挥发份，所以易于燃烧并冒烟。
剖面上可以清楚地看出原来木质的痕迹。
含有可溶于碱液内的腐殖酸。
含碳量60％～77％，密度约为1.1～1.2，挥发成分大于40％。
无胶质层厚度。
热值约为23.0～27.2兆焦/公斤（5500～6500千卡/公斤）。
多呈褐色或褐黑色，相对密度1.2～1.45。
1、振动混流干燥技术工艺其原理为：湿物料从顶部进入振动混流干燥器后在多层干燥床作用下分散形成物料长龙，一部分粒度小于床孔的细物料穿过床孔垂直下落，大部分粗粒物料在震动状态下形成震动疏松料层沿床面水平移动，移至端部洒落到下一层干燥床上。
低温大风量热气流分为垂直气流和水平气流，垂直气流在穿越物料的过程中与物料充分的、高强度的接触，将物料干燥。
水平气流在水平方向之间变速流动并与洒落物料充分的、高强度的接触物料干燥。
在干燥器内既有物料的垂直流动，又有物料的水平流动；热风与物料之间既有垂直方向的逆流，又有水平方向的逆流，形成特有的混流干燥作用。
粗细物料与热风在混流过程中经多次混合—分离—再混合—再分离的过程被均匀干燥，大部分物料从干燥器的底部输出，极小部分细物料随气流进入除尘器，除尘器分离出的物料作为产品回收。
采用该工艺的项目有２个：白音华褐煤提质试验项目总规模为1500万吨/年，一期规模300万吨/年，已备案，总投资3.6亿元。
华兴工贸褐煤干燥项目总规模为年处理褐煤500万吨，本期建设规模为年处理褐煤150万吨，已备案，总投资9320万元。
评论：唐山市神州机械有限公司的SZ振动混流干燥系统设备入口烟气温度低于200度，应该是安全的。
但是产量太小，能耗和设备投资太高，因为温差太小。
并且只能脱除表面水，无法脱除结合水。
以最大流化面积40平米，处理量为200吨每小时，而最大脱水量为15吨每小时。
几种褐煤干燥技术在锡林郭勒盟地区的应用
锡林 郭 勒盟 （ 以下简 称锡盟 ） 地 区拥有 丰 富 的 褐 煤资 源 ，主要 分 布在 全 盟 １ １个 旗 县 内 ，有 百
热值得到有效提高¨ ｊ 。
１ 锡 盟褐煤 干燥 技术发 展现 状
余 个含煤 盆 地 ，探 明及 预 测 总储 量 约 为 ２ ５ ０ ０亿 ｔ ，估算 可采 总储 量 １ ４ ５ ２亿 ｔ ，褐煤 总储 量 在 全 国居第 一位 。 由于褐煤 的煤 化 程度 低 ，存 在着 含 水 量高 、热值 低 、挥发 分 高 、热稳 定性 差 、化 学 活 性高 和易 自燃等 不足 ，限制 了褐煤 资 源 的开 发 与 利用 。经 干燥处 理后 的褐煤 水分 大幅 度降低 ，
一
图 １ 烟 气 滚 筒 干 燥 技 术 示 意
投资 较高 ，工 艺复 杂 ，生 产 时对 温 度 、压力 、流
量控 制较 为严 格 。
排卒
目前 锡 盟地 区代 表企 业 大唐 国际发 电股 份 有 限公 司 ，在 自有 的 内蒙古 东 胜 利二 号露 天煤 矿 采
用 烟气 滚筒 干燥 技术 对褐 煤 进 行 干燥 Ｊ ，设 计 规 模 为 ６×１ ０ ０ ｔ ／ ｈ ，干 燥后 产 品直 接 供应 火 电厂 或
耗低 ，可使 褐 煤进行 深 度脱 水 、脱 氧 ，提 质 幅度 大 ，提质 褐煤 不复 吸水 分 。干燥 热 烟气 为 中性气 氛 ，含氧 量在 ３ ％ 以下 ，无 煤 尘燃 烧 、爆 炸 等危 险事 故发 生 ，生 产 自动 化 程 度 高 ，生 产 规 模 大 。
但 是 带式 干燥 设备体 积 大 ，占用 场地 较 大 ，前期
洗 选加工 成本 低 、综 合效 益好 的 目的 。
表 １ 选 煤 厂 部 分 技 术 经 济 指标
褐煤干燥氧化技术
褐煤干燥氧化技术
褐煤干燥氧化技术是一种将褐煤转化为高效能源的先进技术。
褐煤是一种含水率较高的煤种，其水分含量通常在20%至60%之间。
在传统燃烧过程中，褐煤的高水分含量会导致能源浪费和环境污染。
因此，干燥氧化技术应运而生。
干燥氧化技术通过对褐煤进行干燥处理，将其水分含量降低到可接受范围内。
这一过程的基本原理是利用热能将褐煤中的水分蒸发出来，使其变为干燥的固体燃料。
通过这种方式，褐煤的能量密度得以提高，燃烧效率也会显著提升。
干燥氧化技术的一个重要步骤是煤炭的干燥过程。
在干燥过程中，褐煤被加热至高温，使其内部的水分蒸发。
为了保证干燥过程的高效进行，通常会采用间接加热方式，即通过热介质将热能传递给褐煤。
这样不仅可以避免直接燃烧褐煤产生的污染物，还可以提高热能利用率。
干燥过程完成后，褐煤会变得干燥且易燃。
此时的褐煤已经具备了更高的能量密度，可以更有效地用于发电、供热等用途。
此外，干燥氧化技术还可以减少褐煤燃烧过程中产生的氮氧化物和二氧化硫等有害气体的排放，从而降低环境污染的程度。
通过褐煤干燥氧化技术，可以实现对褐煤资源的高效利用，提高能源利用效率，减少环境污染。
这对于提高能源供应的可持续性，保
护环境以及减少碳排放具有重要意义。
褐煤干燥氧化技术已经在许多地方得到了广泛应用。
不仅在能源领域，也在工业生产中得到了应用。
随着技术的不断进步和改进，相信褐煤干燥氧化技术将会在未来发挥更大的作用，并为能源转型和环境保护做出更大的贡献。
褐煤干燥技术研究进展
我 国煤炭 保 有 资 源 量 的 １ ２ ． ７ ％ ｌ ＿ 。然 而褐 煤 含
水量高（ ２ ０ ％～ ５ ０ ％） ， 热值低 ， 未经干燥送人炉
膛进行燃烧， 将会增加锅炉烟气量 ， 热 量 损 失 增
多， 锅炉效率下降 ， Ｃ Ｏ ： 和Ｓ Ｏ ： 排放增加 ， 同时将
Ｌ Ｉ Ｕ Ｚｈ ｉ — ｑｉ ａ ｎ ｇ，Ｆ ＡＮ Ｘｉ ａ ｏ — ｈ ｕ ａ
（ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ， Ｈｅ ｂ ｅ ｉ Ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｎ ｃ ｅ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｒ ｃ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｃ ｏ ｍｐ ａ ｎ ｙ ，
０ 引 言
根据 ２ ０ １ ２年最新 统计 ， 火力 发 电 占我 国总 发 电量 的 ８ ２ ． ８ ４ ％， 而 火力 发 电 的 ９ ０ ％ 以上 又 都 是 燃煤发 电。在 目前 全 球 能 源 １ ３趋 紧 张 的形势 下 ， 按 照我 国能源发 展 战 略 的要 求 ， 已经 不 允 许 大规 模 地利 用优 质煤 炭 资 源 ， 以前 利用 较 少 的褐煤 日
摘 要： 褐煤在我国储量 巨大 ， 价格便宜， 但 由于褐煤含水量大， 一直阻碍着褐煤的高效利 用 。干燥技 术 的 开发 应 用可 以提 高褐煤 等年轻 煤种 的 市场竞 争力 ， 改善燃 用褐 煤 电厂 的 整体 经 济和环境效益。文章介绍 国内外几种褐煤干燥技 术， 并分析各 自的特点。最后 ， 对我国褐煤干
２ ０ １ ３ 年第 ８ 期（ 总第 １ ８ ８ 期）
应用能源技术
９
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ９— ３ ２ ３ ０ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ８ ． ０ ０ ３
褐煤资源洁净高效转化中的脱水技术
１褐煤资源及洁净 高效转化技术
褐 煤 是 一种 经 过 成 来自 作 用 而 变 质 作 用 不 充 分 的、煤 化 程 度 仅 高 于泥 煤 的精 煤 。褐 煤 含 水 高 达
３ ％ ５ ％ 多呈褐 色 或褐 黑 色 ，大 多数 无光 泽 ，热 ０一 ０ ， 值 ｌ． 卜１ ． ３ Ｊ ｋ ，相对 密度 １２ ． ５ １ ７ ６ ７Ｍ ／ ｇ ． ～１ ４ ，燃 点
低 ，不粘 结 ，易风 化变 质 ，含 原生腐 植酸 ，含 氧高 ， 化学反 应性 强 ，热稳 定性 差 ，具 有低硫 、低磷 、高 挥发分 、高灰熔 点 的 “ 高两低 ”显 著特 点 ，是火 两
力发 电厂 、沸 腾炉 理想 的燃料 ，也 可作化 工原料 、
更容 易液化 ，如 果采用 先进 的技术 ，就可 以生产 出 较优 质 的替 代石 油 的燃 料 。人类 进行 褐煤 的利用革
约 占我 国煤炭 保有 资源量 的 １． ％。 田地质 勘探 ２７ 煤
问题十 分重 要 。目前 ， 褐煤 转化技 术包 括褐煤 气化 、
褐 煤直 接液 化 、褐 煤 间接液 化 、褐煤 制取 腐植 酸、
褐 煤制 取吸 附交换 剂技术 等 。
２褐煤 的提质干燥成型技术
２ １褐煤 提质 干燥 的意义 ．
结果表 明：褐 煤主要 分布在 我 国 的华 北和 西南 ； 内 蒙古 东部地 区 的褐煤 占全 国的 ７． ５ ７５ ％，煤种 以中 生代 侏 罗纪硬 褐煤 为主 ；云南 的褐煤 占全 国的
收稿 日期 ：２ １ － ０ １ 。 ０ ０ １－ ４ 作者简介 ：王学举 （ ９ ７ ） １８ 一 ，女，学生；通讯作者：于才渊 ， 男，教授 ， Ｅ ａ ｌ ｕ ａ ｙ ａ ＠ ｌ ｔ ｅｕ ｃ 。 ｍ ｉ ：ｙ ｃ ｉｕ ｎ ｄ ｕ ． ｄ ．ｎ
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投入58万元;增产精煤收益12915万元;减少尾煤损失2115万元;扣除新增成本117万元,年平均经济效益可达200万元左右。
6 结论(1)浮选药剂乳化站已获国家专利,且在多家选煤厂投入使用。
(2)乳化站技术先进,节省药剂,提高了精煤产率。
(3)乳化站投资少、见效快、投资回报率高。
(4)乳化站投资风险小,即使出现了问题也不会影响生产,设备安装方便且不需停产。
(5)乳化站体积小、功率低、运转可靠、操作简单、维修量小。
参考文献:[1] 丁立亲,等1浮选的理论和实践[M]1北京:煤炭工业出版社,19871[2] 刘焕胜,刘瑞芹1浮选药剂连续乳化法的研究与试验[J]1煤炭加工与综合利用,2003,(4)1 [3] 刘文江,等1浮选药剂乳化工艺的应用及效果[J]1煤炭加工与综合利用,2002,(6)1[4] 廖祥国,等1浮选乳化调浆技术在田庄选煤厂的应用[J]1煤炭加工与综合利用,2005,(2)1 [5] 孙建中,龙占元,王军1浮选药剂乳化站在选煤生产中的应用[J]1选煤技术,2002,(6)1文章编号:1001-3571(2006)02-0019-03高水分褐煤燃烧发电的集成干燥技术常春祥1,熊友辉2,蒋泰毅2(11开滦集团公司,河北唐山 063018;21华中科技大学煤燃烧国家重点实验室,湖北武汉 430074)摘要:介绍了几种国外高水分褐煤的预干燥技术,提出了今后我国在褐煤干燥技术方面的研究思路。
关键词:管式干燥;流化床蒸汽干燥;蒸汽空气联合干燥;床混式干燥;热机械脱水中图分类号:T D94612+3 文献标识码:A1 概述褐煤主要分布在我国的云南、内蒙古、东北、四川等省区,其中以云南、内蒙古和黑龙江为最多。
在这些地区,褐煤主要用来直接燃烧发电。
由于褐煤中含有20%～50%左右的水分,如直接参与燃烧,一方面在着火过程中需要大量的能量,加之褐煤挥发分高,容易发生爆炸,因此在燃烧控制上有一定的难度;同时,由于水分蒸发的过程会带走大量热能,使得燃烧排烟热损失严重,电厂热效率低。
由于煤炭的价格大部分在于运费,水分高也限制了将本地区的褐煤向远距离的电厂运输。
此外,在北方寒冷季节,高水分褐煤在搬运处理各方面都十分困难。
因此,提高高水分褐煤在燃烧发电利用中的竞争力,是广大褐煤发电企业面临的一项收稿日期:2005-11-28作者简介:常春祥(1957-),男,河北省昌黎人,高级工程师, 1982年毕业于中国矿业大学选矿工程专业,现任开滦集团有限责任公司煤炭质量检测中心主任。
电话:(0315)3027661。
技术难题。
褐煤发电的主要缺点在于其较高的水分,因此在电厂现有技术和设备条件下,怎样高效地脱除褐煤的水分是解决此难题的重要途径之一。
国外研究表明,高水分褐煤预干燥技术可以大大提高褐煤燃烧发电效率。
在国外,澳大利亚、美国、德国、希腊、波兰等国家都有丰富的褐煤资源,为了增加低阶煤在市场的竞争力,提高电厂效率,都进行了褐煤干燥技术的研究工作,如澳大利亚专门成立了CRC of Clean Power fr om L ignite和CRC Power Generati on fr o m Low Rank Coals两个联合研究中心来研究褐煤的发电利用技术,其中褐煤的预干燥处理技术是这几年的研究重点。
在欧洲,褐煤的干燥也是洁净煤技术项目中的一个重要组成部分。
美国针对Power R iver Basin褐煤,也在开展煤炭干燥和煤质改性的研究。
印尼拥有丰富的褐煤资源,原煤灰分很低,但水分高达20%～60%,因此,印尼煤炭企业也在寻求经济高效的褐煤干燥技术,以增强印尼煤在国际市场的竞争力。
91第2期2006年4月 选 煤 技 术COAL PREP ARATI O N TECHNOLOGYNo12Ap r120062 褐煤电厂预干燥技术干燥过程中的水分蒸发是一个大量消耗热能的过程。
采用传统热烟气对高水分煤进行干燥,由于蒸发的水分中含有大量的空气,因此水分的潜热不可能得到利用。
因而传统的干燥技术不能适应高水分褐煤的干燥。
此外,由于褐煤挥发分高,着火温度低,容易产生过热现象,发生自燃或爆炸,如为防止爆炸采用较低的热风温度,则干燥强度低、速度慢,不适合工业生产要求。
所以,高水分的褐煤干燥必须采用其他干燥介质和设备来进行。
国外研究表明,过热蒸汽干燥是一种十分适合干燥褐煤的新型技术。
近年来,澳大利亚、德国、希腊、美国等国家都在研究开发针对褐煤的干燥工艺和设备。
有些已经进入商业化运行。
以下主要介绍几种比较适合于电厂系统集成,对高水分褐煤进行预干燥的技术和设备。
211 管式干燥机如图1所示,管式干燥机为一回转窑系统,在鼓形体内有一个多管系统,鼓体稍微倾斜。
原煤连续不断地从上方送入干燥机管内,由于鼓体是倾斜的,当鼓体旋转时,煤不停地流到出口。
干燥所需的热能由多管系统内的低压蒸汽提供,低压蒸汽沿鼓体轴向进入,并迅速向管外表面扩散。
与煤一起进入机体内的空气吸收了水分以后在除尘器内与干煤粉分离,一部分重新压缩进入干燥机,另一部分排入大气。
图1 蒸汽管式干燥机212 流化床蒸汽干燥技术在流化床干燥器内,蒸汽不仅是干燥介质,而且还可以作流化介质。
因此,干燥蒸发的蒸汽不含空气和其他杂物,可通过以下方法进一步利用,如:蒸发的水分经过再循环作为流化介质进入流化床,利用它凝结时所放出的汽化潜热,将其压缩成为过热蒸汽。
过热蒸汽将高水分褐煤流从干燥机的底部吹向沸腾床上部,产生流化现象。
流化床的蒸气吸收褐煤中蒸发出的水分,原煤从干燥机的上部输入,经过旋流分离器,部分蒸汽再被导回干燥机。
干燥机所需能量由蒸汽轮机提供(图2)。
图2 流化床褐煤干燥机213 蒸汽空气联合干燥技术此方法为美国Power R iver Basin 的发电厂在近年开发的一种集成干燥技术。
它利用从冷凝器出来的热水作为干燥介质。
虽然热水干燥比过热蒸汽干燥在干燥速度和干燥程度上要差,但用热水作干燥介质对于电厂来说是一种“废热”利用的最佳选择。
如图3所示,空气被热循环水加热到110°F 后作为流化床干燥器的流化介质,同时120°F 的热水作为流化床的干燥热源介质。
试验结果表明,采用此法将入炉煤水分降低后,效率大大提高,CO 2、S O 2的排放量明显减少。
以实验电厂为例,煤的水分从3715%降为3114%,锅炉净效率提高了216%,净铁热流量提高218%,燃料量减少1018%,烟气量降低4%。
由于煤流量减少和可磨性提高,磨煤机功耗降低17%,风机功耗降低318%。
总体统计结果表明,全厂电耗降低了318%,效果十分显著。
图3 蒸汽空气联合干燥技术工艺流程图214 床混式干燥机床混式干燥机(BMD )适合于电厂的预干燥过程,利用流化床燃烧技术可实现热电联产。
开发该技术最初是想利用流化床热床料的热量。
将流化2第2期 选 煤 技 术 2006年4月25日床作为一个热源,用它来干燥高水分的物料如褐煤、泥炭、生物质等。
干燥机在蒸汽环境下工作,从而有可能回收蒸汽的潜热,将之送回干燥工序中使用,床混式干燥机示意图如图4。
由图4可见,过热蒸汽高速进入干燥管底部,从流化床分出的一股热床料流在干燥机燃料入口前同过热蒸汽混合。
蒸汽携带燃料同床料一起经过干燥器后进入旋流分离器,在那里干燥燃料和床料从蒸汽流中分离后直接送往流化床锅炉燃烧。
一部分蒸汽从旋流分离器回收后返回干燥机底部重新与新的床料混合,其他蒸汽则由蒸汽循环管路分离后引入热交换器冷凝,或者作为给水加热器或空气预热器的热源。
图4 床混式干燥机该干燥机结构比较简单,没有运动部件,亦不用热交换器。
由于燃料中的水分在进入锅炉前大部分已脱除,所以排烟热损失减小,烟道尺寸亦可随之减小,从而降低了锅炉的基建投资和规模。
一个更重要的优势在于可大幅提高整个电厂的热效率。
215 热机械脱水由于煤中的吸附水仅占其全水分一小部分,一种叫热机械脱水(MTE )的固液分离过程可用于对高水分低阶煤的干燥,热机械脱水过程如图5所示。
图5 热机械脱水工艺原理图 为了使干燥介质均匀分布在煤层中,原煤必须用压盘进行预压。
预压时,热水通过压盘里的喷洒系统均匀地分布在煤层表面。
在饱和蒸汽作用下,水进入压力室,热水经过煤层并且向煤释放所有的热量,使煤中的水分分离出来。
目前该装置正处于试验阶段。
MTE 干燥过程虽然比其他过程得到的产品水分要高一些,但是MTE 过程仅需要很少的能量。
此外,由于伴随脱水过程有矿物质同时析出,特别是碱金属,因此可以减少积灰结渣。
热机械脱水过程简单,投资省。
电厂具有丰富的蒸汽资源,因此十分适合与电厂的集成。
3 我国褐煤发电的干燥技术研究思路干燥是一项古老的技术。
在我国,对煤炭干燥主要针对选煤厂的烟煤和无烟煤,大都采用烟气干燥。
对于褐煤,由于挥发分高,易着火发生爆炸,此外,由于水分高,传统热风干燥损失大,干燥效率低,产品水分也不稳定。
我国在褐煤这种高水分含能材料的干燥技术上缺乏经验。
在内蒙、云南等褐煤资源丰富的省份,大量开采水分高达30%～50%的褐煤直接用于燃烧,不仅锅炉燃烧不稳定,而且电厂效率也很低;高水分使得这些煤种只能在当地使用,不可能长距离运输,极大地限制了煤炭的开采规模。
因此,开发先进的褐煤干燥技术和设备,对于提高褐煤的市场竞争力,降低发电成本具有重要意义。
过热蒸汽干燥这几年已成为国际上干燥技术研究开发的重点。
国外的研究表明,利用过热蒸汽干燥不仅使设备体积减小,而且热效率高,安全可靠,因此国外近几年对高水分褐煤干燥的研究大都集中在采用过热蒸汽干燥。
借鉴国外经验,我国在低阶煤的先进干燥技术的研发方面应主要围绕以下几个思路进行:(1)水分蒸发废热可以循环利用。
(2)干燥强度要大,以利于大型化。
(3)通过与电厂热力循环集成,提高电厂整体效率。
此外,对于我国北方现有以高水分褐煤为燃料的流化床热电厂,可以借鉴国外已经成熟的床混式(BMD )干燥技术。
该技术已经在欧洲得到广泛认可,现已延伸到诸如高水分生物质、污泥、垃圾等处理过程中。
改变我国高水分褐煤发电采用传统的直接燃烧方法效率低下、设备可利用率差的关键是,降低褐煤电厂入炉煤水分。
因此有必要对褐煤干燥技术进行研究,在褐煤干燥技术选择、设备与设计工艺、干燥过程的理论计算与数学模拟等方面取得经验,进一步提高褐煤燃烧发电的市场竞争力。
12第2期 常春祥等:高水分褐煤燃烧发电的集成干燥技术 2006年4月25日。