一、中国的褐煤利用及干燥提质技术近况
褐煤是一种高挥发分、高水分、高灰分、低热值(14MJ/kg左右)、低灰熔点、传染沉且利用率相对较低的资源。目前,我国烟煤、无烟煤蹬着质煤资源已被充分利用,拓展空间有限,而对褐煤的大规?⒗酶崭掌鹜。我国褐煤资源相对比力丰硕,己探明的储量达1303亿吨,占全国煤炭储量的13%,开采成本低,其中内蒙古占全国褐煤总储量的77%。我国的褐煤普遍存在湿度大(30%—50%)而导致的燃点低和二氧化碳排放量大的弊端,直接点火未提质的褐煤原煤,会产生严沉的环境传染问题(二氧化碳排放量比通常烟煤高15%左右),增长电厂和煤化工项主张建设和运行的成本;同时,较高的含水量导致褐煤运输用度增 加,限度了内蒙地域丰硕的褐煤资源表运至南方沿海城市利用的空间。
提质工艺是指通过合理的干燥过程,降低褐煤的含水量,提高褐煤能量密度的技术。
目前,国内褐煤干燥的工业利用还没有大规模发展。国内准工业规模褐煤预脱水装置分为:燃煤烟气直接接触:链板式,移动床式,转筒干燥和蒸汽间接干燥:过热蒸汽内加热流化床, (过热)蒸汽回转圆筒两种。
国内褐煤电厂多选取高温烟气通过磨煤机达到干燥煤粉的主张。但高温烟气与煤粉直接接触存在安全隐患、造成炉膛温度和锅炉效能降低,并且褐煤水分过高导致调节复杂,动力亏损和守护用度高。
国内褐煤煤矿企业进行预干燥的提质工艺多数选取燃煤烟气直接接触的转筒式干燥
气流干燥机和链板式干燥机等,单机处置量幼、占地面积大、投资高,传染大,不切合我国节能减排的要求。
国表在褐煤预干燥领域,最成熟、先进的提质工艺是过热蒸汽流化床技术,德国RWE公司选取先进的过热蒸汽工艺,已经在德国建成3套装置,最大脱水能力达到110T/h。德国ZEMAG公司的间接接触回转干燥机也有较多利用事俘,但是相比RWE技术,存在单机出产能力幼,尾气排放量大,余热无法回收,占地面积大等弊端。
国表在褐煤提质领域还有部门待开发技术:美国Encoal, Coaltek, K-fuel,澳大利亚Coldry,神户钢铁,别离利用电厂冷凝水余热、微波、高压蒸汽蒸煮、溶剂油萃取等方式进行提质,但是由于装置投资巨大、运行用度高档弊端,不能齐全适应中国国情。
二、褐煤过热蒸汽干燥技术钻研
过热蒸汽干燥技术简介:
如流程图所示,过热蒸汽干燥技术是利用褐煤内水分蒸发所形成的过热蒸汽为与褐煤接触的流化工质,通过再热器或流化床内置换热器间接提供干燥所必要的能量。系统关路循环,全数为惰性无氧空气。干燥所产生的褐煤内水分蒸发所形成的过热蒸汽被排出系统后,能够回收全数干燥所共给的热量,蒸汽亏损只有通例间接蒸汽回转干燥机的20%, 热效能大大提高。
过热蒸汽内加热流化床干燥技术作为目前的成熟技术,处置量大、出产工艺成熟、操作安全、不变靠得住、工艺单一、出产所带来“三废”传染少。齐全满足单台年产300万吨提质型煤、670MW发电机组、年处置量600万吨的60万吨甲醇以及300MW IGCC项目褐煤干燥处置的大规模工业化出产要求。
以目前亏损量占褐煤开采量约50%的褐煤电厂为例:
目前我国褐煤发电总装机量为l3GW(仅统计200MW以上机组),2010年将扩容l5GW,达到28GW,褐煤发电装机量迅猛发展。以28GW的装机量计,利用山东科学院的褐煤预干燥干净煤工艺后,发电煤耗降低10-l2g/KW.h,上网电价降低8—15元/Mw.h. 新建褐煤电厂设计规范将会被彻底颠覆,均匀每台新建670MW的发电机组的投资降低6亿元,并且将实现CO2减排近600万吨/年. 争取CDM支持近37000 万元/ 年。节煤1848万吨,节约静态电厂建设投资134.3亿元。
针对中幼规模的煤炭企业和以褐煤为原料的煤化工行业推出了以过热蒸汽为主题工艺的过热蒸汽强化循环分级粉碎提质技术(Super-heated steam Pneumatic low-rank Coal Upgrading简称“SPCU”)和过热蒸汽回转圆筒提质技术(Super-heated steam Drum low-rank Coal Upgrading简称“SDCU”)。
过热蒸汽强化循环分级粉碎提质技术为高温急剧干燥的脉冲气流干燥方式,可实现褐煤的急剧脱水、粉化,干燥效能高,可抑造褐煤低温热解。合用于年产100万吨的型煤项目。
过热蒸汽回转圆筒提质技术为低温蒸汽回转干燥方式,对原料的含水量(35-50%)和粒度(0.5-35mm) 适应性广,通过选取氮气;すひ,可实现安全的深度脱水(制品褐煤含水量低于2%),合用于年处置量50万吨的煤化工项目和150MW的发电机组褐煤预干燥工程。
三、先进的过热蒸汽内加热流化床褐煤干燥技术
1.系统概况
褐煤过热蒸汽高床层内加热流化床干煤系统以鼓和蒸汽作为热源,用来干燥均匀粒径幼于3mm的褐煤. 针对用户为点火褐煤的电厂和拥有蒸汽热源前提的煤矿。
热源鼓和蒸汽由电厂汽轮机的抽气系统得到。鼓和蒸汽送入干燥床中特殊设计的内加热管,实现与高水分褐煤的热互换后,形成冷凝水,由疏水阀排出干燥系统,引回锅炉系统。
高水分褐煤经过进料阀及褐煤进料机送入干燥床. 在过热蒸汽环境下,在流态化状态与内置的多层换热管实现与管内鼓和蒸汽的传热过程. 达到脱除水分的主张后,由干燥床下部排料阀排出干燥系统,进入电厂磨煤系统,也能够接挤压成型工艺,加工型煤表运。
由褐煤中脱出的水分形成过热蒸汽,排出干燥机后,进入二级除尘系统除尘合格后,通过循环风机将一部门过热蒸汽送回干燥床参加干燥循环,其余过热蒸汽引出干燥系统,进入电厂余热回收系统再利用。
2.技术特点
安全:过热蒸汽系统内部为无氧环境,并且属于低温干燥,无热解过程,干燥过程安全靠得住。无着火和爆炸危险,出格对于易燃易爆物料,优势显著。
节能:系统能耗显著降低,和其它干燥技术相比,可通过回收循环系统中抽出的蒸汽热量,节能50-70%。通过蒸汽余热全数沉新利用,综合耗能仅为1t水/0.3t蒸汽。
环保:和热风干燥相比,干燥过程中不产生的有害易燃气体,尘埃通过回收冷凝的方式去除,无传染尾气排放。
干燥速度高:相比天然空气,拥有较高的比热容,随着温度的升高,干燥速度优势显著。
节水:蒸发出的水分全数回收利用,大大节约水资源。
减排:单元褐煤的发热量增长到原煤的1.4倍,燃料亏损削减3-5%. 点火效能提高1.2-2%,发电效能提高1.2%,二氧化碳削减0.03-0.08吨/Mw.h,即削减5-15%,可获得CDM支持。
经济:过热蒸汽内加热流化床干燥高床层内加热流化床干燥干净煤技术已获专利授权,此工艺产能比RWE技术高2-3倍,投资节俭60%。并且,能够降低磨煤系统的亏损和磨损,能极好得实现与现有电厂锅炉系统的无缝衔接。
过热蒸汽干燥出来的褐煤有利于后期的挤压成型:系统干燥之后的褐煤温度高于100℃、粒度幼、煤粉在参与对辊挤压的过程中持续开释水蒸汽,使得煤粉进入挤压机时,被90---100%的水蒸汽包抄。水蒸汽阻止了周围空气对煤的氧化。挤压时,煤中水蒸汽在高压下冷凝液化,使气压减幼,削减了型煤中气孔的形成,也预防了煤粉挤压时产生的爆炸,型煤产品强度高。
四、结论
大力发展和推广SCU节能褐煤预干燥和挤压成型新工艺是煤炭、电力行业节能减排工艺改革沉要而现实的蹊径。过热蒸汽煤过热蒸汽预干燥干净煤新技术在安全出产、节能降耗和节约水资源方面拥有巨大优势。对我国褐煤干燥提质工业化过程的发展、褐煤资源清洁高效利用领域的启发拥有沉要的意思。切合我国可持续发展战术和节能减排的要求,将对我国煤炭、电力行业的技术的升级改革起到沉大推作为用。
在我国以煤炭为重要能源的战术布景下,中国当局承诺2020年单元国内出产总值二氧化碳排放比2005年降落40-45%,针对我国褐煤发电比例的急剧增长、西电东送和高效环;橥度爰哟蟮姆⒄骨飨,推广山东科学院褐煤过热蒸汽预干燥这一干净新技术,切合我国可持续发展战术和节能减排的要求。对我国褐煤干燥提质工业化过程的发展、褐煤资源清洁高效利用领域的启发拥有沉要的意思。不只对我国煤炭、电力行业的节能减排起到巨大的带头效应,并且对我国煤炭、电力能源基础行业的绿色技术升级改革起到沉腹地推作为用,可使我国在该领域迅速达到国际先进甚至国际当先水平,实现逾越式发展。
(王瑗整顿)