褐煤提质技术的现状浅析

褐煤提质技术的现状浅析发表时间：2014-11-25T15:53:17.903Z 来源：《价值工程》2014年第9月上旬供稿作者：贾梦阳[导读] 中国富煤贫油少气，是世界上少数以煤炭为主要能源的国家。

Analysis of Current Situation of Brown Coal Quality Upgrading Technology贾梦阳JIA Meng-yang曰邰世康TAI Shi-kang（中国矿业大学（北京），北京100083）（China University of Mining and Technology（Beijing），Beijing 100083，China）摘要院我国有较为丰富的褐煤资源，随着我国经济的发展，煤炭能源的需求进一步扩大，对褐煤的加工利用的需求也不断增加，但是褐煤高水分，高灰分，低发热量以及易自燃等性质使得其不宜经过洗选加工后直接利用，同时也不利于煤炭资源的长途运输以及储运，所以褐煤提质技术逐步发展起来，针对国内外对褐煤提质的研究，总结了褐煤提质技术的分类以及进展，并结合我国褐煤发展的现状对提质技术的发展方向进行了探讨。

Abstract: China has abundant lignite resources. As China's economic development, further expansion of coal energy is demanded, andthe demand for processing and utilization of brown coal are increasing. Howerer the brown coal has high moisture, high ash content and lowcalorific value and ease of spontaneous combustion and other properties, so it should not be directly used after washing and processing,while it is not conducive to long-distance transport and storage of coal resources, so browm coal quality upgrading technology is graduallydeveloping. For the studies on browm coal quality upgrading, this paper summed up the classification and progress of this technology，combined with the situation of China, discussed the development direction of brown coal quality upgrading.关键词院褐煤；提质技术；发展Key words: brown coal；quality upgrading technology；development中图分类号院TQ536 文献标识码院A 文章编号院1006-4311（2014）25-0073-030 引言中国富煤贫油少气，是世界上少数以煤炭为主要能源的国家。

煤炭产量从上世纪80 年代超过10 亿吨后，一直稳居世界第一。

随着我国经济的日益发展以及对能源需求的不断增长，国内优质煤的供应日渐紧张，发展褐煤提质的技术以及应用可以缓解我国紧张用煤需求。

1 褐煤的特点褐煤是矿化程度最低的矿产煤，煤质特点是水分大、孔隙率达、挥发分高、不黏结、热值低，含有不同数量的腐殖酸，含氧量在15%-30%左右，热稳定性差，易风化不适合储存以及长距离运输，直接燃烧不仅热值低，而且污染环境，浪费巨大。

提质后的褐煤，相比提质前，水分可以下降70%左右，发热量可提升6MJ/kg 左右，表面性质也会发生一定的改变，不仅有利于贮存和运输，而且有利于燃烧，发电，化工方面的使用，所以，提质成为了褐煤较为环保并高效的利用方式。

2 褐煤提质的技术现状褐煤提质指的是在一定的温度压力条件下，脱除褐煤的水分，含氧官能团以及多余的灰分，提高褐煤品质的过程。

提质的方法主要有物理法和化学法，物理法的是将褐煤加热或与高温物质，如热烟气、过热蒸汽等，进行换热，脱除其中的水分和部分挥发分，提质过程中煤体不发生化学变化。

化学法是在较高的温度下，在隔绝空气（或在非氧化气氛）条件下，褐煤发生热解反应，在脱除水分和大部分挥发分的同时，生成煤气、焦油、粗苯和焦炭或半焦的过程。

此过程中，褐煤煤体发生了焦化和热分解等化学变化。

2.1 物理法物理法指的是干燥脱水提质，干燥法又分为两类：蒸发脱水提质，非蒸发脱水提质。

2.1.1 蒸发脱水提质褐煤蒸发脱水技术是指在较低温度下，通过使用过热蒸汽、烟道气或热油为干燥介质进行脱水的一种褐煤脱水干燥方法，下面介绍几种蒸发脱水提质的方法。

2.1.1.1 回转管式干燥工艺该工艺适用于褐煤的轻度干燥，在常压下褐煤在管式干燥器内在低压蒸汽的作用下被加热到100益左右，此时水分被蒸发出来，脱水后的空气通过除尘器和煤粉分离开，一部分空气进入回转窑作为脱水介质继续循环，剩余的排入大气。

此方法用于褐煤的快速、轻度干燥，但是干燥后不易长期储存、运输，干燥后的褐煤复吸现象严重，另外此法尾气排放量大，排空的粉尘较多，不环保且能耗大。

2.1.1.2 泽玛克（ZEMAG）褐煤干燥成型提质技术ZEMAG 技术工艺流程分为预制、干燥、破碎和成型。

褐煤经初步破碎处理后，进入管式干燥机，干燥后的褐煤经过进一步破碎以达到成型工艺要求的粒度，最后压缩成型。

该工艺采用低压饱和蒸汽作为干燥介质，运行成本低，三废排放少，具有较为成熟的运行经验。

2.1.1.3 褐煤脱水热压提质（HPU）HPU 技术是神华集团与中国矿业大学（北京）共同研究的课题，具体的工艺流程是：褐煤经过备煤系统破碎之后在6.4MPa 和150-350益的循环流化床高温烟气炉中被加热，通过粉煤直管式气流干燥装置，然后通过高压对辊成型机挤压成型。

此过程可脱去煤中80%左右的水分，同时发热量可提高约20%，经过热压作用，煤颗粒的孔隙减少，比表面积降低，而且煤分子的侧链含氧官能团如羧基，羟基，甲氧基等减少，一定程度上抑制了复吸作用。

另外产出型煤的成型率较高，跌落试验效果好，对其长距离运输和电厂燃用有一定的意义。

2.1.1.4 UBC 褐煤提质技术UBC 褐煤提质技术的脱水介质为再生油（通常是石油的轻油）和重油，脱水介质和经破碎处理过的褐煤混合成煤浆，然后再蒸发器中加热，褐煤孔隙中的水分被蒸发，同时重油进入到褐煤的孔隙中，一定程度上阻止了褐煤的复吸现象并降低了自燃反应，在通过细颈盛水瓶回收煤浆中的油，之后用干燥机加热脱除吸附在煤中的油，最后将提质后的煤品压缩成型。

UBC 提质技术应用在印尼的Satui 矿，经过工业测试，体制后的褐煤发热量可升高一倍以上，普遍提高到26.96MJ/kg 以上，水分大幅减少，不过，提质同时会造成一定量的油品浪费。

2.1.1.5 BCB 提质技术BCB 提质技术是由澳大利亚White 能源公司研发的，具体的工艺流程为褐煤经过充分破碎后（小于3mm）在干燥筒仓中被300-400益的烟气快速升温至105-110益，通过“闪蒸式烘干”脱除煤中的水分，再经旋风分离器捕集后压缩成型，由于型煤在生产过程中会升温，为避免自燃现象，常通过喷水对型煤进行冷却处理。

技术不改变煤的化学性质以及焦化特性，加工成本低，但是由于冷却过程又进行喷水冷却，所以脱水的效果不明显。

2.1.1.6 Coldry“冷干”提质工艺澳大利亚亚太煤钢公司提出的冷干提质工艺，具体过程是：褐煤在设备中经“剪切”作用打破煤的碳结构，实现煤的脱水过程，因为整个分离过程在20益-30益下进行，所以称为“冷干”。

破碎之后的煤，经过成型作用，形成煤条，之后自然断裂成为棒状的型煤，经过传输过程的吹风冷却，以及自然硬化作用之后，经过将近两天的蒸汽干燥就可获得最终的型煤产品。

此工艺提质之后可将含水量约60%的褐煤制成水分为8%耀14%的型煤，其发热量也能达到烟煤的水平，这种先通过机械排水，然后烘干，能耗较低，排水效较好。

但是目前澳大利亚亚太煤钢公司只有一条5t/h 的试验线，处理量过小，而且处理时间过长。

2.1.1.7 热压脱水工艺（MTE）由德国多特蒙德大学研发的MTE 热压脱水工艺与“冷干”工艺类似，不过该法综合了热脱水以及机械脱水的方法，在220益的条件下进行机械脱水，压缩成型后的型煤采用连续闪蒸的工艺，能够较好地脱水。

2.1.2 非蒸发脱水提质非蒸发脱水技术是近年来发展起来的新型褐煤干燥技术，该技术是在一定温度和压力，以及隔绝空气的条件下，将褐煤与高温高压的水蒸气和溶剂直接接触，褐煤内的水分呈液态脱出，不需蒸发潜热，热效率高，同时减少了温室气体的排放。

2.1.2.1 K-Fuel 提质技术K-Fuel 提质技术是由美国KFx 公司在上世纪80 年代开发的技术，具体的提质过程是：褐煤经过破碎筛分至6-80mm 后，进入间歇式压力容器，在压力和温度分别为大约3.7MPa 和238益条件下反应一段时间，这段过程，褐煤的内水蒸发，一些含氧官能团被分解，煤粒的表面性质发生改变，亲水性降低，复吸现象得到控制，排出的物料通过固液分离得到提质的褐煤。

目前，K-Fuel 提质技术已经工业应用。

该技术可将褐煤中的水分降低一半以上，热值也有大幅提升，缺点是处理过程为间歇处理，处理量小，能耗相对较大，由于处理的煤的粒级为6-80mm，对细粒煤需要专门回收。

2.1.2.2 D-K 脱水工艺日本电源开发公司和川崎重工公司开发了D-K 非蒸发脱水工艺，实现褐煤水分在非蒸发条件下加热，使水分以液体状态从褐煤中脱出，其煤质变化类似天然的煤化作用。

整套装置有4 台压力釜，可实现半连续运转，压力釜之间排出的蒸汽和热水可进行回收。

D-K 脱水提质工艺过程类似于天然的煤化作用，褐煤经过破碎处理后在4 台压力釜中实现半连续运转。

2.2 化学法2.2.1 褐煤热解提质技术热解提质按照热解温度可分为低温（500-600益）热解和中温（600-800益）热解；根据供热介质不同，热解提质技术又可分为气相热载体热解技术、固相热载体热解技术，以及其他特殊的热解技术。

2.2.1.1 L-S 低温热解法德国Lurqi-GmbH 公司开发的Lurgi-Spueigas（L-S）低温热解工艺法采用的是内热式气体载体工艺，具体的流程是：褐煤经破碎到25-60mm 之后，自上而下通入到热解炉中，在炉中和燃烧气逆流直接接触受热，此过程可脱去大部分的水，脱水之后，物料进入到热解炉的干馏段发生热解，物料被高温热气加热至500益，生成的半焦经过冷却后作为固体产物，干馏段的挥发物经冷凝冷却之后得到焦油以及热解水。