褐煤气化存在的问题及提质方向

煤炭加工与综合利用62COAL PROCESSING & COMPREHENSIVE UTLIZATIONNo. 8, 2014褐煤气化存在的问题及提质方向张丽早(长青中美(北京)能源技术有限公司，北京100071)摘要: 从新型煤气化技术对褐煤的要求出发，对比分析了蒸发式与非蒸发式褐煤干燥技术处理过程中对褐煤产生的不同作用，并着重叙述了非蒸发式褐煤干燥技术对褐煤的改质作用，提出非蒸发式褐煤干燥技术给处理煤化工用褐煤提供了更大的空间。关键词:褐煤;煤化工;干燥设备:非蒸发式干燥中图分类号: TQ546.2文献标识码: A文章编号: 1005-8397 (2014) 08-0062-03我国以煤炭为主的能源结构及优质煤炭资源寒冷地区冬季褐煤的冻结现象，更会造成运输、的逐渐减少引发了低阶煤资源的开发热潮。褐煤装卸操作困难。褐煤直接用于气化不仅增加热能消以其储量集中、易开采、价格低廉、化学活性高耗,增加成本,更会造成气化炉内的褐煤爆裂问题，等特点受到大家的关注。但褐煤在水分、机械强影响气化效率。-般碎煤气化要求入炉煤水 分小度、成浆性、热稳定性等方面的缺陷，决定了褐.于20%，粉煤气化要求入炉煤水分为8%~ 12%。煤在应用前需经过干燥预处理。目前，国内褐煤1.2 机械强度低、易粉化干燥相关的技术主要分为蒸发式干燥与非蒸发式褐煤机械强度较低、成分复杂，放在空气中干燥技术。国内很多学者对各种技术都做了详尽易风化、碎裂，在开采、输送和储存过程中会产的介绍”4。本文在分析褐煤用于气化时出现的各生大量的粉煤，降低褐煤的利用价值，并带来很种问题的基础上，比较蒸发式与非蒸发式褐煤千大的安全隐患和环保压力。碎煤气化要求入炉煤燥技术对褐煤处理过程中产生的不同作用，提出有较高的抗碎强度，如要求褐煤4次跌落后大于了非蒸发式褐煤千燥技术在处理煤化工用褐煤时6 mm的块煤率大于90%以上。的优势与前景。.3 成浆率低褐煤含水高的另一个显著特征是内水含量1褐煤 气化时出现的问题偏高(如内蒙地区多数褐煤内水含量高达10%~褐煤是一种低变质程度的煤，缺点显著，近20%)。同时，褐煤的可磨性较差、难磨，很难制几年在煤化工项目上的试验性应用，更是突出显得高浓度、流动性好的水煤浆。褐煤成浆浓度一示了褐煤的弊端。般低于50%，而水煤浆气化-般要求水煤浆浓度.1.1水分高应接近60%。褐煤直接制浆无法满足水煤浆气化褐煤的显著特点是水分较高，全水分一般为要求，用于水煤浆气化的工艺路线受到限制。20%~50%，云南昭通等地年轻褐煤水分甚至高1.4 热稳定性差达60%。水分高对褐煤的储存、加工、输送和卸.褐煤热稳定性较差，- -般低于60% (7S,o),料过程影响较大，储存易自燃，加工易造成堵料,低者甚至不到30% (TS+6), 用于碎煤高温气化时，因水分的快速蒸发，容易迅速碎裂成小块或煤粉,收稿曰期: 2014-07-21作者简介:张丽早(1984- -),女，河北邢台人，2009年毕业于造成炉内阻力增大，使煤气中未反应煤粉的带出天津大学化学工程专业，工学硕士，长青中美(北京)能源技术有量增多，中国煤化工的正常运行。限公司工艺工程师。碎煤气化要YHCN M H G于85%以上。2014年第8期张丽早:褐煤气化存在的问题及提质方向631.5煤质复杂对自燃相当敏感。干燥产品贮存或运输过程中回褐煤中硫、汞、氯等杂质离子含量复杂，气吸现象严重，必须就近、尽快使用。另外，由于化过程中对气化炉的稳定运行有一定的影响， 严加热过程中煤内部达到的温度不高，一般达不到重时可造成气化炉的损坏。能让褐煤中的含氧官能团分解的程度，褐煤的煤近些年，新型煤化工发展迅速，褐煤化学活质不发生变化，褐煤机械强度、成浆性、热稳定性高、储量丰富、开采成本低廉，受到煤化工企性等性能没有明显的改善。业的关注。煤化工一般要综合考虑原料特点、目2.2非 蒸发式褐煤干燥技术标产品等来选择合适的气化技术。就近利用自有非蒸发式褐煤干燥即干燥过程中褐煤中的水或廉价的低阶煤资源是项目建设的首选，但褐煤分以液态形式从煤中脱除，其过程主要包括水分等低阶煤用于气化时出现的各种问题又使一些煤的挤压、迁移及煤/水分离的过程。国外对非蒸化工企业望而却步，更成为拥有褐煤煤矿而规划发式褐煤干燥技术的研究较多，此类技术主要有发展煤化工的企业头疼的难题。美国的K-燃料技术(K-Fuel*)、 日本的D-K工艺、日本的UBC热油工艺、乌克兰的热压处理工艺2褐煤提质发展方向等B-7。目前，解决褐煤气化问题的研究方向一种是非蒸发式干燥一般在一定的中、 高压条件下改炉:通过气化炉改造来适应褐煤煤种;另一种进行，利用压力挤压褐煤，使褐煤中的水分迁移是改煤:通过预处理来改善褐煤煤质，将褐煤转外排，同时破坏并紧缩褐煤的孔隙结构。非蒸发化为洁净煤后再进行后续的气化等深加工过程。式干燥一般需将褐煤加热到200 C以上。在此温我国褐煤特性复杂、变化大，同一地区甚至同一度下，褐煤会发生脱羧等反应，褐煤中的含氧官煤矿不同煤层的煤质都不一-样， 针对某-煤种或能团发生分解，褐煤表面由亲水性转为疏水性，煤源进行气化炉改造比较困难、通用性不强，而干燥煤基本不回吸水分，煤的变质程度加深。通过改质将褐煤转化为洁净煤再利用的方向则更褐煤经过非蒸发式干燥后，除水分大幅降低加合理，可减少因煤种而导致的气化工艺选择的外，褐煤的其他性能也发生了与蒸发式干燥不同局限性等问题，使得褐煤的可利用范围更广。的变化:2.1 蒸发式褐煤干燥技术(1)不仅能去除褐煤中大部分的外水与内水，采用蒸发式褐煤干燥技术，在干燥过程中褐对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从煤中脱除。过程主于降低褐煤在回吸、自燃等方面的倾向;要包括水分从褐煤内部孔隙到褐煤表面的迁移及(2)与蒸发式干燥相比，非蒸发式干燥过程水分从褐煤表面蒸发的过程。国内常见的此类技中节省了水的蒸发潜热，避免了水分蒸发带来的术有滚简干燥技术、管式干燥技术、内加热流化大量能量消耗、爆裂等弊端;床技术、振动流化床技术及带式炉技术等[4。(3)非蒸发式干燥对优化煤的结构与强度有蒸发式干燥属于传统的干燥方式，一般在常利，由于处理过程中的压实作用，产品煤较原煤.压下进行。加热过程中，煤内部能够达到的温度可能会表现出更强的机械性能;不高，- .般低于150 C.加热过程中，煤中的水(4)高压蒸汽处理能产生人工煤化作用或加分以气态的方式从煤中脱出。蒸发式干燥可去除速变质作用，对改善褐煤水煤浆成浆性、热稳定褐煤中的外在水分，对褐煤内在水分的去除需要性等性能有明显作用;以牺牲褐煤粒度和延长干燥时间来达到，一般处(5)非蒸发式干燥过程中由于水的带出作用，理粒径较小，多数为粉煤处理工艺。褐煤经过蒸液态水在排出、分离的过程中对煤炭有一定 的洗，发式干燥时，它的内部强度大大减弱，干燥过程涤作用。洗涤作用的大小取决于操作条件和煤颗中存在水分来不及迁移到褐煤表面即汽化造成的粒度的大中国煤化工离子有- -定的去爆米花现象，干燥的煤很快地粉碎变为大量粉煤，除作用, .YHCNMHG64 .煤炭加工与综合利用.2014年第8期3结论重复建设蒸发式示范项目的意义不大，对原理不近几年，新型煤化工行业的兴起引起了煤化同的技术进行示范，验证其产品对煤化工的适用工企业对褐煤的关注程度，但国内尝试采用褐煤性可能更具有实际意义。直接气化或经过传统蒸发干燥处理后再气化的方参考文献.式凸显了褐煤的缺点。除了高水分带来的能耗增[1] 戴和武，谢可玉.褐煤利用技术[M].北京，煤炭工业出版加、气化效率低等问题，褐煤较低的成浆率、较社, 199:123-124.4差的机械强度及热稳定性、复杂的离子含量等缺[2] 周夏， 刘长辉.褐煤气化前的预处理技术[J].煤炭加工与综点严重制约了褐煤在煤化工领域的发展利用，褐合利用，2008 (5) :32-36.[3邵俊杰.褐煤提质技术现状及我国禍煤提质技术发展趋势初探煤的提质预处理过程变得更加必要。[].神华科技, 209.7 (2) :17-22.对比蒸发式与非蒸发式褐煤干燥技术原理及[4] 朱书全.褐煤提质技术开发现状及分析[D]. 专论与综述,2011,17其对褐煤产生的作用，在煤化工领域如想采用褐(1) :1-4.煤作为气化原料，仅采用蒸发式干燥去除褐煤中(美)Tibor G. Rozgonyi.用饱和蒸汽加工提质高水分褐煤[J].的水分是远远不够的，而非蒸发式干燥在处理褐赵振本译.煤炭转化, 1987 (02) :64 71.(美)H●P●Ruyter, L. Van Raam, H. Vanderpoel.南澳大利煤的过程中产生了类似人工煤化的作用，不仅可亚Wakefield褐煤的优质化[J].刘翠玲译. 煤炭转化, 1986有效去除褐煤水分，对褐煤的结构与性能也有一(04) :43-48.定程度的改善，给处理煤化工用褐煤提供了很大[ 7] 魏广学，徐建华，陈伍平，等.褐煤脱水提质的研究[D].农村的空间，应引起大家的关注。在目前的现状下，能源，1994 (2) :16-20.潞宝集团10万t/a粗苯精制项目顺利投产2014年8月21日，潞宝生态工业园区再传喜讯。山西潞宝集团为打造全国一流的有机合成材料基地、现代精细化工园区又向前迈出了一步，投资31.4亿元的潞宝兴海煤焦化工产品材料化深加工项目第二个装置一10 万t/a粗苯精制项目顺利投产。作为潞城市“延伸抓循环、转型上高端”重大标杆项目，这一项目顺利投产，为实现“焦化粗苯为原料生产精苯~环已烷~环已酮~已内酰胺(尼龙6单体)有机合成材料深加工”产品链莫定了坚实基础。今年以来，山西省煤焦市场遭遇“寒冬”，工业运行十分艰难，经济下行压力异常严峻。实现“止缓、回稳、促增”迫切需要更多开工项目尽快竣工投产达效，以此提振全省上下逆势而进的决心和信心。作为山西省转型跨越的开路先锋，山西落宝集团勇于担当，不但负重爬坡,善于“危”中寻“机”，而且自逼加压，敢于化“危”为“机”。投资31.4 亿元建设第一期尼龙6单体精细化工工程,配套投资22亿元建设6.3 m大型捣固焦炉项目,投资6亿元建设两套干熄焦热能回收、热电供联项目，投资3.2亿元建设园区污水集中处理和资源化利用项....潞宝集团一系列重点项目的陆续建成，为企业平稳度过经济“寒冬”降压减负。山西潞宝兴海新材料有限公司是由潞宝集团与重庆兴海投资公司合资成立，规划总投资115亿元，分别建设45万t/a己内酰胺生产装置和15万t/a乙丙橡胶装置及配套装置，年产值可达150多亿元。该公司兴建的这套煤焦化工产品材料化深加工项目是世界上第一套全部以焦化副产品粗苯、焦炉煤气为主要原料生产高档尼龙6单体的联合装置，是山西省煤化工转型的重大标杆项目，也是潞城市“20个投资百亿元非煤非电重点项目”之一。以焦化初级产品为原料，经过有机合成工艺深加工，生产尼龙纺织品等系列化工产品，再进一步实现由材料生产向材料加工转型，是潞宝集团实现传统煤化工向现代精细煤化工跨越的创新之举。经过一年多的艰苦奋战，广大建设者们完成了2000多t钢结构、140 多台动设备、6台大型机组、8台大型机泵、200 多台静设备、30 个物料贮罐、95 km电仪电缆、1800 多个仪表回路、60000 多米压力管道的安装。经过大量的试生产准备工作，粗苯精制装置在8月18 日联动试车成功，8月19日产出优级品精苯，纯度99.97%，质量优于国标规定的99.90%。潞宝集团董事长韩长安表示，能在这么短的时间内高标准、高质量完成建设任务，是各专业紧密配合，并肩作战，以“一天当作三天干、八小时算一天”的拼搏精神创造的又一个成果。在装置建设的每一个角落都流下了设计人员、总包人员、施工人员、专业技术人员无数的汗水。他说,“十二五”期间,潞宝集团把规划的中国煤化工突破300亿元，力争达到350亿元。YHCNMHG年8月25日)