褐煤氣化存在的問(wèn)題及提質(zhì)方向

煤炭加工與綜合利用62COAL PROCESSING & COMPREHENSIVE UTLIZATIONNo. 8, 2014褐煤氣化存在的問(wèn)題及提質(zhì)方向張麗早(長(cháng)青中美(北京)能源技術(shù)有限公司，北京100071)摘要: 從新型煤氣化技術(shù)對褐煤的要求出發(fā)，對比分析了蒸發(fā)式與非蒸發(fā)式褐煤干燥技術(shù)處理過(guò)程中對褐煤產(chǎn)生的不同作用，并著(zhù)重敘述了非蒸發(fā)式褐煤干燥技術(shù)對褐煤的改質(zhì)作用，提出非蒸發(fā)式褐煤干燥技術(shù)給處理煤化工用褐煤提供了更大的空間。關(guān)鍵詞:褐煤;煤化工;干燥設備:非蒸發(fā)式干燥中圖分類(lèi)號: TQ546.2文獻標識碼: A文章編號: 1005-8397 (2014) 08-0062-03我國以煤炭為主的能源結構及優(yōu)質(zhì)煤炭資源寒冷地區冬季褐煤的凍結現象，更會(huì )造成運輸、的逐漸減少引發(fā)了低階煤資源的開(kāi)發(fā)熱潮。褐煤裝卸操作困難。褐煤直接用于氣化不僅增加熱能消以其儲量集中、易開(kāi)采、價(jià)格低廉、化學(xué)活性高耗,增加成本,更會(huì )造成氣化爐內的褐煤爆裂問(wèn)題，等特點(diǎn)受到大家的關(guān)注。但褐煤在水分、機械強影響氣化效率。-般碎煤氣化要求入爐煤水 分小度、成漿性、熱穩定性等方面的缺陷，決定了褐.于20%，粉煤氣化要求入爐煤水分為8%~ 12%。煤在應用前需經(jīng)過(guò)干燥預處理。目前，國內褐煤1.2 機械強度低、易粉化干燥相關(guān)的技術(shù)主要分為蒸發(fā)式干燥與非蒸發(fā)式褐煤機械強度較低、成分復雜，放在空氣中干燥技術(shù)。國內很多學(xué)者對各種技術(shù)都做了詳盡易風(fēng)化、碎裂，在開(kāi)采、輸送和儲存過(guò)程中會(huì )產(chǎn)的介紹”4。本文在分析褐煤用于氣化時(shí)出現的各生大量的粉煤，降低褐煤的利用價(jià)值，并帶來(lái)很種問(wèn)題的基礎上，比較蒸發(fā)式與非蒸發(fā)式褐煤千大的安全隱患和環(huán)保壓力。碎煤氣化要求入爐煤燥技術(shù)對褐煤處理過(guò)程中產(chǎn)生的不同作用，提出有較高的抗碎強度，如要求褐煤4次跌落后大于了非蒸發(fā)式褐煤千燥技術(shù)在處理煤化工用褐煤時(shí)6 mm的塊煤率大于90%以上。的優(yōu)勢與前景。.3 成漿率低褐煤含水高的另一個(gè)顯著(zhù)特征是內水含量1褐煤 氣化時(shí)出現的問(wèn)題偏高(如內蒙地區多數褐煤內水含量高達10%~褐煤是一種低變質(zhì)程度的煤，缺點(diǎn)顯著(zhù)，近20%)。同時(shí)，褐煤的可磨性較差、難磨，很難制幾年在煤化工項目上的試驗性應用，更是突出顯得高濃度、流動(dòng)性好的水煤漿。褐煤成漿濃度一示了褐煤的弊端。般低于50%，而水煤漿氣化-般要求水煤漿濃度.1.1水分高應接近60%。褐煤直接制漿無(wú)法滿(mǎn)足水煤漿氣化褐煤的顯著(zhù)特點(diǎn)是水分較高，全水分一般為要求，用于水煤漿氣化的工藝路線(xiàn)受到限制。20%~50%，云南昭通等地年輕褐煤水分甚至高1.4 熱穩定性差達60%。水分高對褐煤的儲存、加工、輸送和卸.褐煤熱穩定性較差，- -般低于60% (7S,o),料過(guò)程影響較大，儲存易自燃，加工易造成堵料,低者甚至不到30% (TS+6), 用于碎煤高溫氣化時(shí)，因水分的快速蒸發(fā)，容易迅速碎裂成小塊或煤粉,收稿曰期: 2014-07-21作者簡(jiǎn)介:張麗早(1984- -),女，河北邢臺人，2009年畢業(yè)于造成爐內阻力增大，使煤氣中未反應煤粉的帶出天津大學(xué)化學(xué)工程專(zhuān)業(yè)，工學(xué)碩士，長(cháng)青中美(北京)能源技術(shù)有量增多，中國煤化工的正常運行。限公司工藝工程師。碎煤氣化要YHCN M H G于85%以上。2014年第8期張麗早:褐煤氣化存在的問(wèn)題及提質(zhì)方向631.5煤質(zhì)復雜對自燃相當敏感。干燥產(chǎn)品貯存或運輸過(guò)程中回褐煤中硫、汞、氯等雜質(zhì)離子含量復雜，氣吸現象嚴重，必須就近、盡快使用。另外，由于化過(guò)程中對氣化爐的穩定運行有一定的影響， 嚴加熱過(guò)程中煤內部達到的溫度不高，一般達不到重時(shí)可造成氣化爐的損壞。能讓褐煤中的含氧官能團分解的程度，褐煤的煤近些年，新型煤化工發(fā)展迅速，褐煤化學(xué)活質(zhì)不發(fā)生變化，褐煤機械強度、成漿性、熱穩定性高、儲量豐富、開(kāi)采成本低廉，受到煤化工企性等性能沒(méi)有明顯的改善。業(yè)的關(guān)注。煤化工一般要綜合考慮原料特點(diǎn)、目2.2非 蒸發(fā)式褐煤干燥技術(shù)標產(chǎn)品等來(lái)選擇合適的氣化技術(shù)。就近利用自有非蒸發(fā)式褐煤干燥即干燥過(guò)程中褐煤中的水或廉價(jià)的低階煤資源是項目建設的首選，但褐煤分以液態(tài)形式從煤中脫除，其過(guò)程主要包括水分等低階煤用于氣化時(shí)出現的各種問(wèn)題又使一些煤的擠壓、遷移及煤/水分離的過(guò)程。國外對非蒸化工企業(yè)望而卻步，更成為擁有褐煤煤礦而規劃發(fā)式褐煤干燥技術(shù)的研究較多，此類(lèi)技術(shù)主要有發(fā)展煤化工的企業(yè)頭疼的難題。美國的K-燃料技術(shù)(K-Fuel*)、 日本的D-K工藝、日本的UBC熱油工藝、烏克蘭的熱壓處理工藝2褐煤提質(zhì)發(fā)展方向等B-7。目前，解決褐煤氣化問(wèn)題的研究方向一種是非蒸發(fā)式干燥一般在一定的中、 高壓條件下改爐:通過(guò)氣化爐改造來(lái)適應褐煤煤種;另一種進(jìn)行，利用壓力擠壓褐煤，使褐煤中的水分遷移是改煤:通過(guò)預處理來(lái)改善褐煤煤質(zhì)，將褐煤轉外排，同時(shí)破壞并緊縮褐煤的孔隙結構。非蒸發(fā)化為潔凈煤后再進(jìn)行后續的氣化等深加工過(guò)程。式干燥一般需將褐煤加熱到200 C以上。在此溫我國褐煤特性復雜、變化大，同一地區甚至同一度下，褐煤會(huì )發(fā)生脫羧等反應，褐煤中的含氧官煤礦不同煤層的煤質(zhì)都不一-樣， 針對某-煤種或能團發(fā)生分解，褐煤表面由親水性轉為疏水性，煤源進(jìn)行氣化爐改造比較困難、通用性不強，而干燥煤基本不回吸水分，煤的變質(zhì)程度加深。通過(guò)改質(zhì)將褐煤轉化為潔凈煤再利用的方向則更褐煤經(jīng)過(guò)非蒸發(fā)式干燥后，除水分大幅降低加合理，可減少因煤種而導致的氣化工藝選擇的外，褐煤的其他性能也發(fā)生了與蒸發(fā)式干燥不同局限性等問(wèn)題，使得褐煤的可利用范圍更廣。的變化:2.1 蒸發(fā)式褐煤干燥技術(shù)(1)不僅能去除褐煤中大部分的外水與內水，采用蒸發(fā)式褐煤干燥技術(shù)，在干燥過(guò)程中褐對褐煤中化合水的去除也起到一定的作用，有利.煤中的水分以水蒸汽的形式從煤中脫除。過(guò)程主于降低褐煤在回吸、自燃等方面的傾向;要包括水分從褐煤內部孔隙到褐煤表面的遷移及(2)與蒸發(fā)式干燥相比，非蒸發(fā)式干燥過(guò)程水分從褐煤表面蒸發(fā)的過(guò)程。國內常見(jiàn)的此類(lèi)技中節省了水的蒸發(fā)潛熱，避免了水分蒸發(fā)帶來(lái)的術(shù)有滾簡(jiǎn)干燥技術(shù)、管式干燥技術(shù)、內加熱流化大量能量消耗、爆裂等弊端;床技術(shù)、振動(dòng)流化床技術(shù)及帶式爐技術(shù)等[4。(3)非蒸發(fā)式干燥對優(yōu)化煤的結構與強度有蒸發(fā)式干燥屬于傳統的干燥方式，一般在常利，由于處理過(guò)程中的壓實(shí)作用，產(chǎn)品煤較原煤.壓下進(jìn)行。加熱過(guò)程中，煤內部能夠達到的溫度可能會(huì )表現出更強的機械性能;不高，- .般低于150 C.加熱過(guò)程中，煤中的水(4)高壓蒸汽處理能產(chǎn)生人工煤化作用或加分以氣態(tài)的方式從煤中脫出。蒸發(fā)式干燥可去除速變質(zhì)作用，對改善褐煤水煤漿成漿性、熱穩定褐煤中的外在水分，對褐煤內在水分的去除需要性等性能有明顯作用;以犧牲褐煤粒度和延長(cháng)干燥時(shí)間來(lái)達到，一般處(5)非蒸發(fā)式干燥過(guò)程中由于水的帶出作用，理粒徑較小，多數為粉煤處理工藝。褐煤經(jīng)過(guò)蒸液態(tài)水在排出、分離的過(guò)程中對煤炭有一定 的洗，發(fā)式干燥時(shí)，它的內部強度大大減弱，干燥過(guò)程滌作用。洗滌作用的大小取決于操作條件和煤顆中存在水分來(lái)不及遷移到褐煤表面即汽化造成的粒度的大中國煤化工離子有- -定的去爆米花現象，干燥的煤很快地粉碎變?yōu)榇罅糠勖?，除作? .YHCNMHG64 .煤炭加工與綜合利用.2014年第8期3結論重復建設蒸發(fā)式示范項目的意義不大，對原理不近幾年，新型煤化工行業(yè)的興起引起了煤化同的技術(shù)進(jìn)行示范，驗證其產(chǎn)品對煤化工的適用工企業(yè)對褐煤的關(guān)注程度，但國內嘗試采用褐煤性可能更具有實(shí)際意義。直接氣化或經(jīng)過(guò)傳統蒸發(fā)干燥處理后再氣化的方參考文獻.式凸顯了褐煤的缺點(diǎn)。除了高水分帶來(lái)的能耗增[1] 戴和武，謝可玉.褐煤利用技術(shù)[M].北京，煤炭工業(yè)出版加、氣化效率低等問(wèn)題，褐煤較低的成漿率、較社, 199:123-124.4差的機械強度及熱穩定性、復雜的離子含量等缺[2] 周夏， 劉長(cháng)輝.褐煤氣化前的預處理技術(shù)[J].煤炭加工與綜點(diǎn)嚴重制約了褐煤在煤化工領(lǐng)域的發(fā)展利用，褐合利用，2008 (5) :32-36.[3邵俊杰.褐煤提質(zhì)技術(shù)現狀及我國禍煤提質(zhì)技術(shù)發(fā)展趨勢初探煤的提質(zhì)預處理過(guò)程變得更加必要。[].神華科技, 209.7 (2) :17-22.對比蒸發(fā)式與非蒸發(fā)式褐煤干燥技術(shù)原理及[4] 朱書(shū)全.褐煤提質(zhì)技術(shù)開(kāi)發(fā)現狀及分析[D]. 專(zhuān)論與綜述,2011,17其對褐煤產(chǎn)生的作用，在煤化工領(lǐng)域如想采用褐(1) :1-4.煤作為氣化原料，僅采用蒸發(fā)式干燥去除褐煤中(美)Tibor G. Rozgonyi.用飽和蒸汽加工提質(zhì)高水分褐煤[J].的水分是遠遠不夠的，而非蒸發(fā)式干燥在處理褐趙振本譯.煤炭轉化, 1987 (02) :64 71.(美)H●P●Ruyter, L. Van Raam, H. Vanderpoel.南澳大利煤的過(guò)程中產(chǎn)生了類(lèi)似人工煤化的作用，不僅可亞Wakefield褐煤的優(yōu)質(zhì)化[J].劉翠玲譯. 煤炭轉化, 1986有效去除褐煤水分，對褐煤的結構與性能也有一(04) :43-48.定程度的改善，給處理煤化工用褐煤提供了很大[ 7] 魏廣學(xué)，徐建華，陳伍平，等.褐煤脫水提質(zhì)的研究[D].農村的空間，應引起大家的關(guān)注。在目前的現狀下，能源，1994 (2) :16-20.潞寶集團10萬(wàn)t/a粗苯精制項目順利投產(chǎn)2014年8月21日，潞寶生態(tài)工業(yè)園區再傳喜訊。山西潞寶集團為打造全國一流的有機合成材料基地、現代精細化工園區又向前邁出了一步，投資31.4億元的潞寶興海煤焦化工產(chǎn)品材料化深加工項目第二個(gè)裝置一10 萬(wàn)t/a粗苯精制項目順利投產(chǎn)。作為潞城市“延伸抓循環(huán)、轉型上高端”重大標桿項目，這一項目順利投產(chǎn)，為實(shí)現“焦化粗苯為原料生產(chǎn)精苯~環(huán)已烷~環(huán)已酮~已內酰胺(尼龍6單體)有機合成材料深加工”產(chǎn)品鏈莫定了堅實(shí)基礎。今年以來(lái)，山西省煤焦市場(chǎng)遭遇“寒冬”，工業(yè)運行十分艱難，經(jīng)濟下行壓力異常嚴峻。實(shí)現“止緩、回穩、促增”迫切需要更多開(kāi)工項目盡快竣工投產(chǎn)達效，以此提振全省上下逆勢而進(jìn)的決心和信心。作為山西省轉型跨越的開(kāi)路先鋒，山西落寶集團勇于擔當，不但負重爬坡,善于“?！敝袑ぁ皺C”，而且自逼加壓，敢于化“?！睘椤皺C”。投資31.4 億元建設第一期尼龍6單體精細化工工程,配套投資22億元建設6.3 m大型搗固焦爐項目,投資6億元建設兩套干熄焦熱能回收、熱電供聯(lián)項目，投資3.2億元建設園區污水集中處理和資源化利用項....潞寶集團一系列重點(diǎn)項目的陸續建成，為企業(yè)平穩度過(guò)經(jīng)濟“寒冬”降壓減負。山西潞寶興海新材料有限公司是由潞寶集團與重慶興海投資公司合資成立，規劃總投資115億元，分別建設45萬(wàn)t/a己內酰胺生產(chǎn)裝置和15萬(wàn)t/a乙丙橡膠裝置及配套裝置，年產(chǎn)值可達150多億元。該公司興建的這套煤焦化工產(chǎn)品材料化深加工項目是世界上第一套全部以焦化副產(chǎn)品粗苯、焦爐煤氣為主要原料生產(chǎn)高檔尼龍6單體的聯(lián)合裝置，是山西省煤化工轉型的重大標桿項目，也是潞城市“20個(gè)投資百億元非煤非電重點(diǎn)項目”之一。以焦化初級產(chǎn)品為原料，經(jīng)過(guò)有機合成工藝深加工，生產(chǎn)尼龍紡織品等系列化工產(chǎn)品，再進(jìn)一步實(shí)現由材料生產(chǎn)向材料加工轉型，是潞寶集團實(shí)現傳統煤化工向現代精細煤化工跨越的創(chuàng )新之舉。經(jīng)過(guò)一年多的艱苦奮戰，廣大建設者們完成了2000多t鋼結構、140 多臺動(dòng)設備、6臺大型機組、8臺大型機泵、200 多臺靜設備、30 個(gè)物料貯罐、95 km電儀電纜、1800 多個(gè)儀表回路、60000 多米壓力管道的安裝。經(jīng)過(guò)大量的試生產(chǎn)準備工作，粗苯精制裝置在8月18 日聯(lián)動(dòng)試車(chē)成功，8月19日產(chǎn)出優(yōu)級品精苯，純度99.97%，質(zhì)量?jì)?yōu)于國標規定的99.90%。潞寶集團董事長(cháng)韓長(cháng)安表示，能在這么短的時(shí)間內高標準、高質(zhì)量完成建設任務(wù)，是各專(zhuān)業(yè)緊密配合，并肩作戰，以“一天當作三天干、八小時(shí)算一天”的拼搏精神創(chuàng )造的又一個(gè)成果。在裝置建設的每一個(gè)角落都流下了設計人員、總包人員、施工人員、專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員無(wú)數的汗水。他說(shuō),“十二五”期間,潞寶集團把規劃的中國煤化工突破300億元，力爭達到350億元。YHCNMHG年8月25日)