高溫?zé)煔夂置焊稍锛夹g(shù)分析[1]

1、2010中國新型煤化工發(fā)展及示范項目進展論壇文集高溫?zé)煔夂置焊稍锛夹g(shù)分析郝正虎1，李向武2，董建勛2，吳玉新1，王秀軍3，呂俊復(fù)1，張守玉2(1清華大學(xué)熱能工程系熱科學(xué)與動力工程教育部重點實驗室，北京100084：2中電投蒙東能源集團公司：3上海理工大學(xué)能源與動力工程學(xué)院，上海200093)摘要：我國褐煤資源豐富和產(chǎn)地相對集中，但是水分含量高導(dǎo)致其利用率低。文章介紹了褐煤的性質(zhì)和水分對煤的熱值的影響，闡述了目前國內(nèi)外褐煤干燥技術(shù)，在低溫

2、煙氣逆流干燥技術(shù)上，形成了高溫?zé)煔飧稍锛夹g(shù)。并說明了高溫?zé)煔夂置焊稍锛夹g(shù)的原理和它的技術(shù)路線。高溫褐煤干燥示范工程的運行試驗結(jié)果分析了它的可行性強、安全性好和目前存在的問題。關(guān)鍵詞：褐煤；高溫；煙氣：干燥；順流O引言我國褐煤資源的特點是：埋藏淺、煤層厚、儲量大，相對集中的褐煤產(chǎn)地，但是褐煤產(chǎn)量不高。2006年全國生產(chǎn)褐煤10511多萬噸，只占全國原煤產(chǎn)量的451％E。在我國已發(fā)現(xiàn)的煤資源中，褐煤約占總量的1268％。主要分布在我國的東北

3、和西南，其中內(nèi)蒙古東部地區(qū)的褐煤占全國該煤類的77。55％，占本區(qū)煤炭儲量的45％，多屬于老年褐煤；云南的褐煤占全國該煤類的1188％，占本區(qū)煤炭儲量的64％，多為年輕褐煤；另外，在黑龍江東部、吉林、河北、山東、廣東、海南和四川等地也有少量分布，其中海南全部為褐煤，黑龍江以及廣西褐煤儲量分別占本區(qū)儲量的347％和354％t21。褐煤煤化程度最低，其特點是孔隙度大、揮發(fā)分高、無黏結(jié)性【34】；氧含量可以達到15“30％；水分含量高，全水分

4、一般可達20“50％；褐煤在空氣中極易風(fēng)化，灰軟化點低；灰分一般為20～30％；褐煤屬于低熱值中低熱值煤，干燥基低位發(fā)熱量一般為1673“一2509MJ／kg，收到基低位發(fā)熱量一般為1171～1673MJ／kg。通過脫除燃料中的水分，可大大提高褐煤的燃燒效率。澳大利亞、美國、歐洲的德國、希臘、波蘭等褐煤資源豐富的國家都進行了褐煤水分干燥技術(shù)研究。如澳大利亞曾專門成立了CRCofCleanPowerfromLignite，CRCPower

5、GenerationfromLowRankCoals兩個研究中心來研究褐煤的發(fā)電利用技術(shù)，其中褐煤的預(yù)干燥技術(shù)是這幾年的一個重點。在歐洲，褐煤的干燥也是歐洲潔凈煤技術(shù)項目中的一個重要組成部分【5卅。1水分含量對熱值的影響褐煤的水分含量高，褐煤中水分的變化對褐煤熱值的影響很大。若忽略水分子與煤顆粒表面的結(jié)合能，煤的水分變化對其收到基低位發(fā)熱量的影響為：2002010中國新型煤化工發(fā)展及示范項目進展論壇文集要有筒式蒸汽干燥技術(shù)、流化床蒸汽干

6、燥技術(shù)、空氣蒸汽聯(lián)合干燥技術(shù)等。該法處理能力小、耗能及耗水量大，通常與熱電廠熱力循環(huán)集成，利用電廠蒸汽輪機的抽汽進行干燥。非蒸發(fā)脫水法，以高溫高壓蒸汽干燥技術(shù)為代表。這種褐煤脫水技術(shù)是人為地制造成煤地質(zhì)條件，見若干萬年的成煤過程縮短為幾個小時，其本質(zhì)是一個化工反應(yīng)。將褐煤與高溫、高壓蒸汽直接接觸，使褐煤水分呈液態(tài)脫出，勿需蒸發(fā)潛熱，熱效率高，在脫水過程中褐煤不會自燃，安全性高。在這個過程中，褐煤會出現(xiàn)收縮，但是煤粒仍保持塊狀結(jié)構(gòu)。除水機

7、制是以物理形式通過加熱使液態(tài)水從氣孔中蒸發(fā)，煤粒子在收縮的過程中的氣孔收縮而排除水分，根據(jù)水和褐煤受熱膨脹度的差異把水分從氣孔中排除。這一反應(yīng)過程中，褐煤內(nèi)外孔的表面的一些親水官能團發(fā)生分解，從而利用化學(xué)處理降低褐煤本身的吸水能力。通過加熱使得水的粘性減弱進而從氣孔中排出，或者通過發(fā)散出來的二氧化碳將水排擠出去。由于這一過程的本質(zhì)是化學(xué)反應(yīng)，表面官能團的破壞不可避免地產(chǎn)生一些氣體[ioi11。這種方法目前處于研究階段，尚未實現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)

8、模應(yīng)用。3高溫?zé)煔夂置焊稍锛夹g(shù)31高溫?zé)煔夂置焊稍锛夹g(shù)的提出經(jīng)過對各種褐煤干燥脫水技術(shù)的分析比較，目前比較成熟的是低溫?zé)煔飧稍锛夹g(shù)：干燥介質(zhì)中，包括了低壓蒸汽或者熱風(fēng)爐。采用低溫?zé)煔饽媪鞲稍飼r，煙氣流向與煤的流向相反，導(dǎo)致煤下落過程中細顆粒被向上的氣流托住，出現(xiàn)了過干燥問題，出現(xiàn)了自燃或爆炸潛在可能性；煤離開干燥器之前與溫度最高的煙氣接觸，導(dǎo)致出口的煤的溫度偏高，對出口干燥煤的進一步冷卻產(chǎn)生很大的壓力，帶來易于自燃的后果：低溫?zé)煔飧稍锏?/p>

9、解熱介質(zhì)是低溫?zé)煔?，單位質(zhì)量氣體在干燥器進口帶入的熱量較少，而出口的溫度受到露點溫度的限制而不能太低，因此需要較大的流量，若采用直接燃燒獲得煙氣，則需要相當大的過量空氣系數(shù)，煙氣氧含量偏高，出現(xiàn)自燃爆炸的隱患，即使采用煙氣再循環(huán)，由于再循環(huán)量過大、電耗太高，經(jīng)濟性受到嚴重影響。另外，低溫?zé)煔飧稍锏拿撍室话悴槐M如人意。借鑒于低溫?zé)煔饽媪鞲稍锛夹g(shù)，干燥煙氣可以選用高溫?zé)煔?，煙氣流向可以采用和煤一起進入同方向流動的順流，從而得到高溫?zé)煔忭樍?/p>