褐煤提质技术

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• 在2006年1月17日国土资源部和国家发改委划定设立的第二批煤炭 国家规划26个矿区中包含了胜利、白音华、扎赉诺尔、霍林河、 宝日希勒和伊敏等6个大型褐煤矿区。
• 在国家发展改革委员会2007年1月发布的煤炭工业发展“十一五” 规划中建设的13个大型煤炭基地中也包含了以褐煤为主的蒙东和 云贵两个煤炭基地,使褐煤在我国煤炭生产中的比例不断提高
褐煤热解提质技术应将褐煤的提质与煤炭高效 利用结合起来。
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煤结构和转化
Shinn J.H., Fuel,1984,63:1187
煤是有机和无机质的混合物, 在煤中具有不同反应性的组 分.
传统方法:在煤转化过程中, 把煤看作“单一 ”物质,在 单一过程中达到高的转化率, 使转化条件(温度,压力, 停留时间)过于苛刻,增加 了过程投资及生产成本。
2009年全国煤转化-煤基多联产技术经济及产业化论坛,2009年11月2122日,昆明
褐煤提质技术
中国煤炭资源网
褐煤资源
• 我国褐煤资源量3194.38亿吨,占煤炭资源总量的5.74%;褐煤探 明保有资源量1291.32亿吨,占全国探明保有资源量的12.69%;主 要分布于内蒙古东部、黑龙江东部和云南东部,特别是在东北和 内蒙古东部地区,褐煤资源量约占该地区煤炭资源量的70%以上。
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Toscoal 低温热解工艺
➢ 干煤在提升管内用来自 瓷球加热器的热烟道气 预热;
➢ 预热煤在热解转炉中和 热瓷球接触,受热并发 生分解,产生半焦和烃 蒸气;
➢ 半焦在回转筛中与瓷球 分离并排出;
➢ 瓷球与半焦分离后进入 提升管被提升、加热, 加热器燃料为该工艺自 产的煤气或燃料油,热 瓷球加热后循环使用。
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其它热解提质技术
• 北京柯林斯达能源技术开发公司的网带式褐煤低温干燥改 性提质技术
• 鞍山热能研究院的褐煤低温干馏改质技术 • 西安热工研究院的褐煤流化床低温干馏改质技术 • 洛阳万山高新技术应用工程有限公司的褐煤干燥提质技术 • 沈阳航空工业学院的褐煤干燥提质一体化加工方法
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国内首家褐煤提质项目试车成功
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多段回转炉工艺(煤科院)
6~30mm
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将粒度为6~30mm 的褐煤在回转干燥器中干燥后进入外热式回转热
解炉中低温热解,所得半焦在冷却回转炉中用水冷却熄焦后得到提质半
焦产品,由热解炉排出的热解气体进一步处理利用。
10kg/h 大工新法干馏实验 设备
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固体热载体煤热解工艺— DG工艺
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150 t/d 平庄褐煤干馏工业化示范项目
• 1990年4月-1992年5月,建成150t/d 装置并开始试验运行。 • 1994年5月通过国家教委和煤炭部主持的联合鉴定。随后该装置移交平
庄矿务局自行操作生产城市煤气。 • 1995底因经济原因停产。
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固体热载体新法干馏工艺
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固体热载体新法干馏工艺的开发
➢ 1983年,在国家计委和国家教委支持 下,建立 10kg/h 的固体热载体干馏实 验设备。
➢ 1983年至1986间, 在煤炭部和石化总 公司的资助下,完成20多种褐煤、次 烟煤以及油页岩的干馏实验。
➢ 1987年, “150 t/d 平庄褐煤工业性示范 项目”列入 “七五”国家重点工业性 试验项目, 并得到国家计委和煤炭部的 资助。
下迅速压制成型。
0~3mm
2009年10月12日,神华宝日 希勒褐煤提质项目试车成功。
邵俊杰,神华科技,2009,7Байду номын сангаас2):17-23
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热解提质技术
• 德国L-R 工艺 • 美国Toscoal 低温热解工艺 • 澳大利亚的流化床快速热解工艺 • 中国的多段回转炉工艺 • 中国固体热载体新法干馏工艺 • ……
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非蒸发脱水提质技术
K-Fuel 工艺
• K-Fuel 是一种具有低水分、高发热量和低SOx、低NOx和 汞排放特点的提质煤。
• K-Fuel 工艺是对高水分煤施以热和压力(脱水和温和干 馏)将低发热量煤中30%水分减小到8%至12% 的K-Fuel产 品。相应地热值提高30%至40%,从而可提高电厂利用效率。
通过高温高压等条件来改变褐煤的物理和化学结构,使之转变成为洁 净、高效的烟煤燃料的提质方法。
• 成型提质技术
褐煤在成型过程中,经过高压或剪切等物理作用,使其凝胶结构及孔 隙系统受到了不可逆的破坏, 因而从本质上改变了煤样的物理结构。
• 热解提质技术
褐煤在加热过程中发生一系列的物理和化学变化,使煤中水分蒸发, 氧含量减少,热值提高。在热解提质过程中,同时获得固体无烟燃料, 液体焦油和煤气。
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目前正在开发项目
大连理工大学与中国化学工程集团和陕西煤业集团合作: 陕西神木富油能源科技有限公司年加工60万吨固体热
载体法煤热解工业化示范项目正在建设中。
通过日处理1500吨煤规模的工业化示范,开发具有自主 知识产权的褐煤高效清洁利用的固体热载体快速热解转化工 艺系统关键技术,实现高挥发份烟煤和褐煤的高效清洁综合 利用。
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L-R 低温热解工艺
➢ 原料煤同来自分离器的热半 焦在干馏器内混合,发生热 分解反应,然后落入干馏器 内,停留一定时间,完成热 分解;
➢ 从干馏器出来的半焦进入提 升管底部,由热空气提送, 同时在提升管中燃烧部分半 焦或残碳,使温度升高;
➢ 在分离器内进行气固分离, 半焦再返回干馏器;
➢ 从干馏器逸出的挥发物,经 除尘、冷凝、回收焦油后, 得到热值较高的煤气。
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DG工艺特点
• 几个新的技术的组合。 • 单元操作能力大(5000-8000 t/d). • 在大气压下操作,无需纯氧,无需氢气,操作灵活,适合于
各种粉状原料(非块状)。 • 可生产低成本高热值煤气 (4000kcal/m3)。 • 热效率高(大于 80%),水消耗低,SOx and NOx排放少。 • 过程可以作为“气-热-油-电”、 “气-热-油-化”等多联供
来源:《化肥设计》2009 年第47 卷,p12
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王显政调研神华褐煤提质项目
文章来源:本报 作者: 白静 发布时间: 2009年9月3日
近日,中国煤炭工业协会会长王显政率调研组到神华 宝日希勒能源有限公司考察神华褐煤提质工业示范项目。
神华褐煤提质工业试验项目在国内尚属先例,它的建 设将拓宽褐煤市场。该项目总投资13亿元,计划一期建设 两条50万吨/年的生产线,年耗煤量153万吨,主要采用破 碎、烘干、脱水、挤压、成型等先进工艺,将褐煤热值提 升到5500大卡以上。
新思路:依照煤的组成具有 不同反应性的特点,进行分 级、定向转化(如部分热解燃烧)并通过过程优化集成, 将有可能实现煤转化的高效、 低污染、低投资成本的技术。
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褐煤高效、洁净利用工艺
褐煤 热解
半焦
煤气 低温煤焦油
发电 气化 成型
城市煤气、工业燃气 制 氢(可用于煤焦油加氢) 化学品(酚等) 燃料油(汽油、柴油) 电能
• 预计至“十一五”末,全国褐煤总产量将超过煤炭生产总量的10%。
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褐煤的特点
• 褐煤是煤化程度最低的煤类,但也经历数千万年才能形成, 是一种宝贵的不可再生的资源。
• 褐煤特点是水分含量高,氧含量高,挥发分高,发热量低。 • 根据国内176个井田或勘探区统计资料,褐煤全水分高达
20-50%,灰分一般为20-30%,收到基低位发热量一般为 11.71-16.73MJ/kg (2800-4000 kcal/kg)。 • 高水分和高灰分,再加上褐煤易风化和自燃的特性,不适 合远距离输送,应用受到很大限制。
• KFx 在Wyoming’s Powder River Basin建有75万吨/年的 K-Fuel厂。2005年12月首次运用,使低于8000 Btu/lb的 煤提质到11,000 Btu/lb (6100kcal/kg),水分满足8%至 12% 的K-Fuel产品要求,汞减少70%左右。
• 含水36%褐煤(1.57 lb)干燥到5.5%水分(1lb),需 800 Btu的 蒸汽;含水31%褐煤(1.48 lb)干燥到5.0% 水分(1 lb),需760 Btu的蒸汽。
• 褐煤提质加工后,水分显著降低,发热量大幅度提高,特 别是采用低温热解提质技术,煤中氧含量显著降低,既可 防止煤炭自燃、便于运输和贮存,又有利于发电、造气、 化工等利用。
• 国外普遍采用烟气预干燥或水蒸气干燥工艺对褐 煤进行干燥,然后直接送至坑口电厂用于燃烧发 电。
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褐煤提质技术
• 非蒸发脱水提质技术
系统的基本技术;可用于提质低阶煤(褐煤)。
• 高温气体除尘和固体料位的控制是存在的主要问题。
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褐煤与半焦性质比较
发热量: 4750 kcal/kg 增加到 5920 kcal/kg (提高~25%) 25
年处理60万吨煤干馏厂的经济分析
总投资:1.9亿元(其中干馏单元 1.05亿、焦油和煤气分离单元 0.5亿、 半焦成型单元 0.35亿。
[2009-10-15] 来源于:中国化工信息网
由神宝公司、神华国贸公司共同出资建设的国内首家 褐煤提质工业示范项目一次性带负荷试车成功,产出型煤 7吨,成球率达到80%以上,较原设计高出10%。
原煤水分由原来的33%降到8%以下,煤的发热量由 原来3800大卡提高到5200至5500大卡。
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神华宝日希勒褐煤提质项目开建
合成气
制氢、甲醇、二甲醚、 合成汽油等
型焦、无烟燃料等
提质
提质煤
(低灰半焦) 活化
活性炭、活性焦
(低灰半焦)高 铁炉合喷金还吹料原剂 烧结焦粉
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褐煤高效综合利用途径举例
褐煤
焦油 热解 煤气
半焦
气化
合成气
MTP 或
MTO
• 褐煤经热解在得到焦油和煤气同时得到提质; • 半焦适合大规模的粉煤气化或水煤浆气化技术,可生产合成气; • 合成气可用于合成甲醇以及MTP或MTO生产丙烯和乙烯。
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大唐华银东乌褐煤干燥示范装置开工
• 大唐华银锡林东乌褐煤干燥示范装置于2009 年6 月7 日 在项目现场举行开工仪式。
• 大唐华银电力股份有限公司与中国五环工程有限公司联合 组建了技术公司, 共同自主研发低阶煤转化提质技术 (LCC)。
• 项目分2 期建设, 1 期建设1 条日处理原煤1 000 t 的褐煤 干燥示范装置生产线, 2 期建设2 条日处理原煤5 000 t 的 褐煤干燥生产线。
1 Btu=0.252 kcal 7
非蒸发脱水提质技术
K-Fuel 工艺
2.8-3.5MPa 200-260℃
邵俊杰,神华科技,2009,7(2):17-23 8
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成型提质技术
• 德国冲压成型工艺
含水12%~18%
原煤在干燥器中干燥使其水分降至12%~18%。再经冷却、分离,并破碎至 0 ~6mm ,再将其送入带式型煤机,在不添加粘结剂的情况下以 500~2000Bar 的压力挤压,最终生产出不同形状的型煤。
来源: 北方新报 2008-08-14 内蒙古新闻·重点
此项目一期工程为年产100万吨规模,建设两条年产50 万吨褐煤提质生产线,年耗煤153万吨,总投资3.97亿元。 第一条年产50万吨生产线计划于今年年底投入运行,第二条 年产50万吨生产线将于明年开工建设并投产。此项目二期工 程为年产300万吨规模,计划总投资约21亿元,2012年将建 成投产,年耗煤460万吨。此项目投产后,预计可以实现年 销售收入13亿元,年利税额将达到2.5亿元。
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邵俊杰,神华科技,2009,7(2):17-23
成型提质技术
• 澳大利亚辊压成型工艺
将次烟煤在气流干燥 器中不完全干燥,然 后将其输入一个辊压 成型机压制成型煤。
邵俊杰,神华科技,2009,7(2):17-23
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成型提质技术
HPU-06 工艺技术
神华集团国贸公司 中国矿业大学(北京)
将含水量大的原煤经 过快速加热脱水、干 燥、在无粘结剂条件
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褐煤的利用
• 原则上,可用于低变质程度烟煤加工的工艺技术均适合于 褐煤的加工利用,但褐煤的特殊性质,不能简单地套用, 而且大都需要进行干燥处理。
• 目前褐煤的利用主要用于坑口或边缘地区发电。 • 解决褐煤利用的有效方法之一是褐煤的提质。
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褐煤的提质
• 是指褐煤在脱水、成型和热分解等过程中,煤的组成和结 构发生变化,转化成具有近似烟煤性质的提质煤。
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