07 褐煤低温干燥技术的研究与应用现状

褐煤低温干燥技术的研究与应用现状李功民常士玖锡林浩特市神工制造有限公司1．褐煤低温干燥项目意义与必要性我国是煤炭消费大国，2010年总用量突破30亿吨，褐煤等年轻煤炭蕴藏量丰富，是我国动力煤用量增加的主要来源，然而煤化程度低、水分高、挥发分高、热值低，严重影响了褐煤资源的有效利用。

水分是褐煤的显著特征之一，也是对其使用影响最重要的参数之一，一般在28%-40%之间。

美国一家发电厂试烧干燥后的粉河盆地褐煤，统计表明，原料水分从37.5%降为31.4%，锅炉净效率提高了2.6%，燃料消耗减少10.8%，烟气量降低4% ，CO2、SO2的排放下降明显；由于煤流量减少和可磨性提高，磨煤机功耗降低17%；风机功耗降低3.8%，总体来统计，厂用电率降低了3.8%，电厂效率大大提高。

传统的煤炭直接干燥法是采用500℃～700℃的高温烟气用于煤泥或洗精煤进行干燥，但由于褐煤挥发分高、燃点低，采用传统的高温热风干燥方法应用于低变质的褐煤存在挥发份损失大、易自燃、产品不稳定等问题。

根据褐煤的特点，研究开发适用的低质煤脱水技术及装备，解决困绕我国低质煤炭有效利用的重大关键技术，使其发挥其应有的能源贡献，对支撑我国经济与社会发展具有重要意义。

2．低温干燥技术-SZ振动混流干燥设备介绍针对低阶烟煤和褐煤，我公司首次提出低温大风量干燥的技术路线，自主研发了洒落式振动混流干燥系统设备，既拓宽了水分较大的低值煤采用干法分选的范围，又能独立对水分大的煤进行干燥去水，提高发热量500～1500Kcal/Kg。

2.1 干燥器的工作原理SZ 型振动混流干燥设备是一种连续操作的干燥设备，工作原理是：湿物料通过干燥器顶部的回转布料器均匀进入干燥器，在干燥器内部的多层振动干燥床上分散形成“之”字形物料长龙，一部分粒度小于床孔的细物料穿过床孔垂直下落，大部分粗颗粒物料形成疏松料层沿干燥床床面移动，移至床体端部洒落到下一层干燥床上；热烟气由送风机给入干燥机底部，热气流在干燥器内由下至上垂直地与各层干燥床上的湿物料进行充分地、高强度地混合，将物料干燥，在气流上升的过程中，由于多层振动床的存在，会产生横向气流，这样在干燥器内既有物料与热气流水平方向的逆流，又有两者之间垂直方向的逆流，因而形成了特有的混流干燥作用，干燥效果十分明显。

粗细物料与热风在混流过程中经过多次混合—分离—再混合—再分离的过程被均匀干燥，大部分物料从干燥器的底部输出，极小部分细物料随气流进入除尘器，除尘器分离出的物料作为产品回收。

图2-1振动床混流干燥器的工作原理图 2.2 干燥系统主要组成设备和作用图2-2原煤干燥系统工艺流程图振动混流干燥系统由热源部分、干燥器部分、排放气体除尘部分、辅助运输系统和配电控制部分组成。

其中：热源部分包括热风炉、沉降室、配风装置和热风机，作用是为干燥器提供风压、风量、风温满足物料干燥要求的洁净热源；干燥器部分包括进料给煤机、布料器、振动床、保温隔热箱体、锁气卸料器、顶部降尘罩、底部物料收集箱体、钢结构框架、平台和检修间，作用是完成物料的脱水干燥和进出料的通行；除尘部分包括袋式除尘器、引风机和管路，作用是滤除排气中的煤粉，一方面使排气达到排放标准，另一方面是回收排气中的粉煤；配电控制部分包括供配电、干燥参数（热源、干燥气流和物料）的检测和系统设备控制，设备控制可以根据用户的需要设计成手动操作、PLC编程控制、自动控制等多种形式。

2.3 SZ型振动混流干燥系统的主要特点开发低质煤的干燥技术，关键要解决系统的安全性、可以大型化、尾气环保不污染环境、干燥产品可以方便运输等问题，SZ型振动混流干燥系统的主要特点1.采用低温大风量干燥，具有良好的安全性；振动混流干燥器采用240℃以下低温大风量的热介质，工作温度低于褐煤的挥发份析出点，没有有机物质释出条件；干燥器内待干燥物料在运动状态下微负压运行；粗细原煤干燥后水分均匀，煤粉水分也在10%左右没有过干燥现象；干燥器中和除尘系统中是大量的高湿含量的载湿介质；干燥器内含氧量低于16%，诸多因素决定了在干燥器内不具备煤粉爆炸的条件，设备运行有良好的安全性。

2.根据用户煤质状况及去水能力的不同需求，可以对物料粒度、干燥时间和干燥介质温度等参数进行个性化设计；3.采用混流干燥，干燥效率高；在干燥器内物料与热烟气形成了特有的混流干燥作用，接触充分，干燥效果十分明显。

4.干燥器为立式组合结构，占地面积小；5.设备可以大型化，单台设备最大产能达240t/h；6.尾气中没有有机物等有害气体，不会造成环境污染经过实践中多次检测，低温干燥时（240℃以下），干燥过程所排放的气体主要是含有一定量水蒸气的热空气，并无煤热裂解或热分解的有机产物或其它有害气体污染物，直接排入大气不会造成环境污染。

7.干燥产品颗粒形状好，粉碎率低。

由于独特的干燥方式，物料在干燥器振动床上运行平稳、上下层间落差小再加上上升气流对物料的缓冲作用，颗粒破碎率很低，保存完整，避免了转筒式、洒落式干燥物料成为粉末状的情况，减少了粉尘含量，便于物料储存和运输。

8.采用逆流式干燥，煤粉产率低，除尘系统负担小9.除尘系统回收的煤粉可以热压成型煤除尘器回收的煤粉由于水分低、粒度细,在产品储存、装卸过程中煤尘大，对作业环境影响大，解决煤粉的成型技术是关系到干燥技术和设备大面积推广的一个关键，我公司已经在无添加剂热压成型技术上取得阶段性成果，产品成型率高、强度大。

3. SZ振动混流干燥系统设备推广应用现状3.1 振动混流干燥系统的技术经济性能通过工业实验,找出了在振动混流干燥器中干燥效果与处理量、干燥热烟气的温度、入料粒度、干燥时间以及干燥强度等相关参数，为工业化装置的设计提供了第一手资料；通过对实验系统和工业装置的统计分析，振动混流低温干燥系统技术经济指标如下表3-1：3.2 振动混流干燥系统应用现状SZ型振动混流干燥设备是是一种新型的大宗物料干燥设备，由于产量高、运行稳定、适用范围广，已成功为国内外多家煤矿进行了设计安装，截止目前，投产和在建的项目如下：1.珲春金山矿业公司干燥项目珲春金山矿业公司凉水煤矿生产的褐煤灰分超过40%、水分大原煤湿粘、发热量不足3000Kcal/Kg,市场销售困难，在2008年8月时煤场积压原煤10多万吨。

该公司采用了预干燥+干选的生产工艺，当原煤水分低时，直接用干选机排矸降灰后直接销售；当原煤水分较大时，先用干燥设备对原煤干燥脱去5%的水分，然后再用干选机排矸降灰。

采用这样的工艺，生产系统灵活，充分发挥了复合式干法选煤投资少、生产成本低的优势，又解决了原煤水分大湿粘煤不能直接分选的难题，取得了良好的效果，该生产系统自2009年1月运行以来，解决了煤矿的难题，获得了可观的经济效益。

2.白音华煤电公司煤提质分公司干燥项目白音华煤电公司煤提质分公司是中电投蒙东能源集团公司在锡林郭勒产业布局的专业分公司，重点发展白音华地区褐煤提质工程项目，规划规模1500万吨/年，一期规模300万吨/年,一期建设两条150万吨/年生产线，是目前世界上最大的单条煤提质生产线。

采用先干燥去水再干选排矸、降温的生产工艺，核心低温干燥设备和干选系统设备选用我公司的SZ-200-12.5振动混流干燥器和FGX-24型复合式干选机，将3500 Kcal/Kg左右的高水分褐煤提质加工到4500 Kcal/Kg以上，能够远距离运输到港口。

目前一期第一条生产线安装完毕，整个生产系统进入调试阶段。

3.越南汪毖煤炭公司干燥项目汪毖煤炭公司位于越南广宁省，煤种为无烟煤，100-0mm原煤灰分49.28%，发热量3699Kcal/kg，+3mm物料中+1.8kg/L密度级含量80.95%，灰分67.1%，采用干法选煤技术排除部分矸石，降低产品灰分是可行的，虽然旱季原煤水分只有7-8.5%，但雨季原煤水分达到14%以上，所以采用旱季直接干选、雨季原煤先干燥再干选的生产工艺。

该项目已于2010年8月投入运行。

4.韩家村洗煤厂干燥项目原中国神华能源股份金烽煤炭分公司韩家村洗煤厂采用块煤重介浅槽洗选、混煤干选的联合生产工艺，块煤洗选后的洗精煤发热量为4650Kcal/kg左右，为了将洗精煤发热量从4650Kcal/kg提高到5000 Kcal /kg以上，获得较高的经济效益，在经过多次考察、工业性试验并组织专家评审后，委托唐山市神州机械有限公司开发首套200t/h干燥系统， 2009年3月设备进场开始安装，并于2009年5月安装完毕，进行了短时间的带煤运行和带热试运行。

神华神东能源集团组建后，对试车过程中发现的问题进行了改进和完善，增加了专项除尘系统和安全监测和控制系统，系统于2010年10月开始试运行，经过冷态带载、热态空载、热态带载三个阶段测试，已取得阶段性成果，目前各项评估工作正在进行中。

5.西乌旗科达褐煤提质公司干燥项目科达褐煤提质公司位于内蒙古锡林郭勒盟西乌珠穆沁旗白音华工业园区，设计采用SZ型低温振动混流干燥成套设备和复合式干法选煤联合生产工艺对白音华煤田的低质褐煤进行提质加工，系统处理原煤量60吨/小时， 2010年2月份对生产系统进行了改造，取消了干选系统，对干燥系统进行了深度去水的改造，根据用户对产品的要求，干燥生产系统可以去水15~25%，使产品发热量提高800~ 1500Kcal/kg，将3700Kcal/kg 的原煤热值提高到4500~5000Kcal/kg,产品售价从100元/吨提高到210~330元/吨，产品价格比原煤增加一、二倍，为白音华煤田低质褐煤的开发利用，探索了一条新的提质途径。

6.吉林成大弘晟能源有限公司油母页岩干燥项目吉林成大弘晟能源有限公司油母页岩制油项目位于吉林省桦甸市，是吉林省重点化工项目，创新性采用油母页岩先干燥去水再进干馏炉制油的新工艺，可提高干馏炉的利用率20%，获得较好的经济效益。

在油母页岩先干燥工序，采用两台SZ-80型振动混流干燥器，去水5.5%，工程已于2010年9月安装完毕，目前整个生产系统进入生产阶段。

表3-2 SZ振动混流干燥设备应用领域和用户一览表3.3 SZ型振动混流干燥系统技术成果鉴定2009年12月中国煤炭工业协会在北京市召开了SZ型振动混流干燥系统鉴定会，邀请了国内知名专家对唐山神州机械有限公司开发的SZ振动混流干燥技术进行了鉴定，专家委员会一致认为：“该项目在褐煤、低阶烟煤的干燥提质方面具有广阔的应用前景，达到了同类技术的国际领先水平”。

4.干燥生产系统经济效益分析（以西乌旗科达褐煤提质公司为例）4.1 生产系统工艺及干燥产品主要指标现有生产系统包括：原煤准备、干燥系统、产品储装系统和煤粉处理四部分，主要工艺是：露天矿原煤经过刮板运输机给入分级筛筛出+400mm特大块煤直接销售，-400mm原煤经过两级级破碎机破碎到30mm以下，破碎物用皮带机给入SZ型振动混流干燥器，11MW沸腾炉产生的热烟气经过沉降室后与空气混合成220～240℃的热风给入干燥器与湿煤进行热交换，干燥后的产品煤进入产品煤仓，干燥系统除尘器回收的煤粉用热压成型系统压制成型煤后掺入产品中。