19 科林蒸汽流化床煤干燥技术(DWT)简介

第二届全国褐煤干燥、提质技术与产业发展论坛文集 1 科林蒸汽流化床煤干燥技术(DWT)简介 1.公司简介 德国科林工业集团是全球著名的煤气化、煤干燥和生物质气化技术提供商。该集团是前东德燃料研究所 (DBI)和黑水泵工业联合体（Gaskombinat Schwarze Pumpe， 简称GSP）气化厂最大的后裔公司。 科林（CHOREN）名称的由来是：“C-Carbon-碳 H-Hydrogen-氢 O-Oxygen-氧 REN-RENewable-可再生”。 科林集团总部位于德国弗莱贝格市，原东德燃料研究所旧址，著名的黑水泵气化厂就在附近。戴姆勒奔驰汽车公司、德国大众汽车公司为科林的战略投资者。 目前集团拥有近300名研发及工程技术人员，其中主要技术骨干为前徳燃所和黑水泵厂的员工。科林公司的发起人Wolf博士即为前东徳燃料研究所研发部部长，煤气化运行总监贡瓦先生是前黑水泵气化厂厂运行主任。 科林集团拥有40多年气流床气化技术研发、设计、设备制造、建设以及运行的经验，可以为客户提供粉煤气化技术（CCG）和生物质气化技术（Carbo-V®）从工艺包设计到关键设备制造和开车运行等一系列综合性服务。 此外，科林集团也是蒸汽流化床煤干燥技术的创始人和专利持有人，在全世界煤干燥领域，特别是褐煤干燥领域具有多年成功运行经验。 科林能化技术（北京）有限公司是科林集团的全资子公司，负责集团在亚太地区的业务。

2. 科林DWT技术研发背景 蒸汽流化床煤干燥技术起源于德国。 德国拥有大量的褐煤资源，由于褐煤含水量达50%-60%， 如何充分高效地利用这些褐煤资源一直是一大难题。褐煤干燥是褐煤提质的首要手段。于是科林公司发明了蒸汽流化床技术用于褐煤干燥，并申请了相关专利。

3. DWT工艺描述 第二届全国褐煤干燥、提质技术与产业发展论坛文集

2 （示意图） 褐煤首先要经过预破碎才能进入流化床干燥器。破碎后的粒度必须符合以下条件： 57 % <1.0 mm 96 % <4.0 mm

预破碎后的褐煤经过煤仓进入流化床干燥机。在干燥机底部通入过热蒸汽作为流化气。干燥褐煤所需的热量由位于流化层内的蒸汽盘管提供。饱和蒸汽经过盘管与褐煤间接换热。 干燥的褐煤从干燥机中经由旋转阀导出，干燥过程生成的二次蒸汽（流化蒸汽和从褐煤中蒸发的水分）经过电除尘器除尘后，一部分经过循环风机作为流化蒸汽循环使用，剩余部分可全部经过蒸汽再压缩热泵（蒸汽压缩机）提高其温度和压力后进入干燥机内的换热盘管作为热源使用，换热后作为清洁的冷凝水回收，从而充分利用了二次蒸汽的潜热，与传统的干燥工艺相比有更高的效率。

4. DWT技术优势 （1）能源利用率高，蒸汽消耗低。DWT干燥过程中可以采用二次蒸汽再压缩的方法回收大部分的能量，加热蒸汽以冷凝液形式回收， 使得褐煤中的水分生成蒸汽的潜热得以利用，故与传统干燥工艺相比具有更高的效率。 （2）DWT采用框架式结构，具有设备紧凑，占地面积小，在流化床内部，单位体积煤的表面积很大，传质和传热效率很高，使干燥过程能够很快进行，因此单套设备生 第二届全国褐煤干燥、提质技术与产业发展论坛文集 3 产能力大。 （3）干燥机内气体和固体颗粒成流化状，床层温度均一，不会出现局部过热现象。 （4）干燥后物料的含水量可以按照工艺生产要求进行调节，故可适用于不同含水量的进料，尤其在褐煤水分波动较大的情况下也能适应。 （5）安全性能好。干燥过程中采取微正压操作模式，避免了空气等的进入。干燥过程中采用蒸汽作为流化介质，褐煤在蒸汽这种惰性气氛中进行干燥，从而消除了褐煤在干燥过程中起火爆炸的潜在危险。 （6）环保。干燥过程为一个闭路循环过程，整个过程无排放，干燥过程产生的煤粉均在除尘工段回收利用，干燥过程的产生的水以清洁的冷凝液形式回收利用。 （7）整个干燥过程的温度不高于151摄氏度， 是一个纯物理过程，无挥发分和焦油的溢出和生成。 设备绝大部分可以国产化。

5. 技术发展过程和相关应用业绩 1982年 实验装置建立  在原东德城市Zeithain设计，规划并建造蒸汽流化床干燥实验装置。  功率: 最大1吨/小时 褐煤原煤  干燥前湿褐煤含水量60%  干燥后褐煤含水量8% 1984年 首个工业化业绩  德国Borna型煤厂一期褐煤干燥项目。  功率：处理能力17吨 /小时 褐煤原煤  干燥前湿褐煤含水量57%  干燥后褐煤含水量8% 1988年 继续工业化  德国Borna型煤厂二期褐煤干燥项目  功率：处理能力10.5吨/小时 原煤褐煤  干燥前湿褐煤含水量57%  干燥后褐煤含水量8% 1991年 大型工业化  澳大利亚Loy Yang电厂褐煤干燥项目  功率：处理能力55吨/小时 原煤褐煤  干燥前湿褐煤含水量63%  干燥后干褐煤含水量10% 第二届全国褐煤干燥、提质技术与产业发展论坛文集 4 1990’s 污泥干燥相关业绩。90年代后科林公司也进入污泥干燥领域，并完成如下污泥干燥的工程总包项目。将含水量75-80%的污泥干燥到含水量5%

序号 项目名称 湿料 水分蒸发量 湿料水分含量 干料水分含量 1 PWA Waldhof GmbH, Mannheim 项目 工业污泥 4.5 吨/小时 75%-80% 5%

2 Steinbels Temming Papier GmbH & Co. KG, Gemmrigheim 项目 工业污泥 1.4 吨/小时 75%-80% 5% 3 Sewage sludge drying in AEZ, district of Wesel 项目 工业污泥 6.0 吨/小时 75%-80% 5% 4 Sewage sludge drying plant Schwandorf 项目 工业污泥 8.0 吨/小时 75%-80% 5% 2000年后，其他一些公司利用蒸汽流化干燥的理念，设计建造出单套设备处理能力超过200吨褐煤的干燥装置，用于褐煤电厂。

6. 干燥技术对比 a) 与滚筒干燥机相比 常见的滚筒干燥机为燃烧化石燃料产生热烟气并直接换热的干燥装置，属于热风干燥装置的一种，DWT干燥技术属于过热蒸汽流化床干燥。DWT与滚筒干燥机相比有如下优点： （1）DWT技术相应的设备体积小，占地面积少。蒸汽的比热容为1.968 KJ/(kg·K)，烟气的比热容为1.005KJ/(kg·K)，蒸汽的比热容比烟气将近高出一倍。因此在使用同样温度的加热介质时，传递一定的热量所需要的蒸汽流量较少。而且流化床的热传导率相比其他干燥方式都要高得多。 （2）环保，DWT采用循环蒸汽进行干燥，干燥过程中无排放，滚筒干燥机要向空气中排放大量的含尘烟气，因此DWT比滚筒干燥机更加的环保。 （3）安全，滚筒干燥机采用的是热烟气干燥，因此烟气中的氧气含量需要严格控制，否则容易引起爆炸，DWT技术采用的过热蒸汽，过热蒸汽属于惰性气体，不存在上述危险因素。 第二届全国褐煤干燥、提质技术与产业发展论坛文集 5 （4）节能，滚筒干燥机需要燃烧化石燃料产生热烟气来干燥煤炭，不符合能量的分级利用，在干燥过程中蒸出的大量水蒸气与废烟气的混合物所携带的能量也无法回收利用，DWT技术可以采用电厂或者化工厂的低品位蒸气，其中煤炭中蒸发出的水蒸气所携带的能量也可以回收利用，因此DWT更加节能。 两类技术的能耗相差5倍以上。 关于两类技术的一个能耗比较如下表。 热风干燥每蒸发1kg水所需的能量 （摘自《现代干燥技术》， 潘永康等主编，化学工业出版社）

蒸发20℃的水 2594KJ/kg 加热被干物料（含水率50%）从20℃到开始蒸发[比热容1.26KJ/(kg·K)] 50 KJ/kg

加热进入的空气从20~80℃的废气 700 KJ/kg 干燥机的热损失 100 KJ/kg

蒸发1kg水所需输入的能量 3444 KJ/kg 余热回收 0 蒸发1kg水所需的净能量 3444 KJ/kg 过热蒸汽流化干燥每蒸发1kg水所需的能量 （摘自《现代干燥技术》潘永康等主编，化学工业出版社）

蒸发20℃的水 2594KJ/kg 加热被干物料（含水率50%）从20~100℃[比热容1.26KJ/(kg·K)] 100KJ/kg 废气热损失 0 干燥机的热损失 150KJ/kg 蒸发1kg水所需的总能量 2844 KJ/kg 余热回收 2170 KJ/kg 蒸发1kg水所需的净能量 674 KJ/kg

b) 与管式干燥机对比 管式干燥机采取的是间接换热方式，蒸汽走壳程，煤粉走管程，这也是一种安全的干燥方式，但管式干燥机干燥煤炭生成的水蒸气是与空气混合物形式存在的，由于空气含量较高，不能回收利用，只能排入大气，管式干燥机平均干燥一千克水所需要热量2950KJ~3100KJ（摘自《现代干燥技术》潘永康等主编，化学工业出版社），平均所需热量为过热蒸汽流化干燥技术的4倍。 第二届全国褐煤干燥、提质技术与产业发展论坛文集 6 不同干燥技术比较对照表： 序号 项目描述 蒸汽流化床 管式干燥机 滚筒干燥机 1 湿褐煤含水量（W%） 25-65% 25-58% 30-65% 2 干褐煤含水量（W%） 8-12% 10-25% 25-30% 3 最大湿煤处理能力 210t/h 40-50t/h 80t/h 4 占地面积 小，无需多台布置 较大，规模化需要多台布置 较大，规模化需要多台布置 5 褐煤干燥热源 0.5MPa低压蒸汽 0.5MPa低压蒸汽 高温热烟气 6 褐煤干燥能量消耗（原煤含水50%） 680千焦+360千焦（电）/千克水 3025千焦/千克水 3444千焦 /千克水

7 技术先进性 二次蒸汽回收利用，节省能耗 间接换热，二次蒸汽排放，无法回收 热烟气与褐煤直接换热，换热后的生成蒸汽与废气直接排放 8 安全性 高，微正压，空气无法进入，无需考虑氧气含量与燃爆问题，安全性好 安全性一般，褐煤与少量空气一起进入，氧含量要严格控制，防止燃烧爆炸，安全性一般 热烟气与褐煤直接换热，着重控制氧气含量防止燃烧爆炸，安全性差

9 环保 干燥温度120-150°C纯物理过程，副产品为冷凝液，无灰尘排放，环保性好。 干燥温度150-160°C环保性能一般，排放物为蒸汽，冷凝液和少量灰尘，环保性较好。 初始反应温度500-600°C，物理+化学反应，副产品是烟气和水汽排空，大量灰尘排出，少量焦油以及其它杂质析出，环保性差

7. DWT干燥实例及能耗计算 某位于内蒙古东部地区以褐煤为原料的干煤粉气化项目： （1）干燥前：120吨每小时含水33%的褐煤 （2）干燥后：87吨含水量为8%的干煤，达到粉煤密相输送入气化炉的含水量要求 （3）采用DWT干燥技术的主要能耗：每小时消耗5公斤饱和蒸汽6吨，热泵电耗4.6MW （4）可以采用数套流化床干燥机并联的形式来形成大规模生产，例如二到三台流化床干燥机并联，共用破碎和除尘系统，即可达到年产百万吨干褐煤的规模。