褐煤成型技术分析

1褐煤多联产技术

褐煤多联产是以褐煤为原料，集褐煤预处理，气化，化工合成，发电，供热，废弃物资源循环利用等单元工艺构成的褐煤综合利用系统，其整个核心工艺是褐煤预处理及煤的干燥，干馏，成型，气化，燃烧，其过程是通过大规模的褐煤预处理提质后，将提质煤放在燃烧炉或气化炉燃烧和气化，气化后粗合成气通过气体净化单元处理后再通过合成反应器，生成合成氨，甲醇，二甲醚，合成油等洁净燃料或其它高附加值化工产品，反应尾气直接通往燃气-蒸汽联合循环发电或开展热，电，冷联产。

褐煤多联产工艺具有产品结构灵活，生产成本低，能源转化效率高和环境友好等特点，可以最大限度地处理或利用煤炭中的污染物，体现了循环经济的理念。由于我国的能源结构是以煤炭为主，而褐煤又占有相当的比重，并在相当长的时间内难以改变这种格局。因此，我国的经济要想可持续发展，就必须在实现褐煤资源的高效，洁净利用，优化终端能源结构上下功夫。褐煤多联产就是解决这一问题的综合利用技术。

2褐煤干燥

2.1褐煤干燥工艺

褐煤干燥提质按干燥介质与褐煤接触的方式划分，可分为两类：直接干燥和间接干燥。直接干燥是褐煤直接与热介质接触，通过热介质蒸发褐煤水分而达到干燥褐煤的目的。直接干燥可分为普通蒸发干燥，热油干燥，热水干燥，蒸汽空气联合干燥等。间接干燥通常是褐煤不直接与热介质接触，通过换热器与热介质换热，吸收热量蒸发水分而达到干燥的目的。德国多特蒙德大学Strauss等研究开发了热压脱水工艺（MTE），国内中国矿业大学通过"985"优势学科平台建设，已搭建了褐煤热压脱水实验系统，国内大唐华银及一些电厂等单位正在作相关研究。

2.1.1褐煤直接干燥工艺

褐煤直接干燥通常是将热介质直接与褐煤接触蒸发水分而达到干燥褐煤的目的。按照干燥床型，干燥温度，进料时间或产品是块煤还是粉煤等因素来进行划分，工艺略有区别。普通干燥方式有固定床，流化床，回转窑等。每一种都有其优缺点。它们大部分都在相对低温条件下的干燥，通常干燥介质为热烟气。由于褐煤的燃点较低，干燥过程中常因局部过热，使煤质变差，控制不好还会引起燃烧和爆炸。但由于这些工艺在常压低温下进行，所以成本较低。如果干燥后的产品立即使用的话，可采用这些工艺，由于没有改变煤的疏松结构，一旦重新处于潮湿的空气或水中，又会迅速吸收失去的水分。

2.1.2褐煤间接干燥工艺

褐煤间接干燥通常是热介质不直接与褐煤接触，通过换热器吸收热量蒸发水分而达到干燥褐煤的目的。管式干燥机就是采用这种间接干燥的原理，煤在管内流动，蒸汽通过管壁传热，褐煤吸热达到干燥的目的。这种工艺具有安全性，可靠性的特点，因而，特别适用于燃点低，易燃，易爆的年轻煤种。

采取合理的结构可以取得较好的干燥效果。管式干燥机就是一种较好的间接干燥工艺技术。

2.2褐煤成型工艺原理

褐煤热压成型工艺是根据褐煤毛细孔模型的原理，褐煤中有大量含水的毛细孔，毛细孔中含有一定量的内水，经采用干燥工艺后，大部分的内水被干燥，少部分水分作为黏结剂。根据褐煤的类型和成型原理，需保留一定的水分，成型时毛细孔被压溃，进而充填煤粒间的空隙，呈现出相互作用的分子间力，加强了煤粒间的接触而成型。成型后的褐煤毛细孔结构被破坏，故重新吸附水现象大为降低。无黏结剂高压热压成型与有黏结剂成型比较，有其独特的优点。产品能量密度较高，含水量少，强度高，不需要添加有机黏结剂，有一定的防水

性，适合长途运输。

2.3国内外褐煤干燥研究应用情况

为了更高效地利用褐煤，国内的研究机构和企业都进行了大量的工作。目前，澳大利亚，美国，德国，希腊，波兰等国家都有丰富的褐煤资源，为了增加低阶煤在市场的竞争力，提高电厂效率，都进行了褐煤干燥技术的研究工作，其中褐煤的预干燥处理技术是这几年的研究重点。在欧洲，褐煤的干燥也是洁净煤技术项目中的一个重要组成部分。

美国针对褐煤，也在开展煤炭干燥和煤质改性的研究。印度尼西亚（简称"印尼"）拥有丰富的褐煤资源，原煤灰分很低，但水分高达20～60，因此，印尼煤炭企业也在寻求经济高效的褐煤干燥技术，以增强印尼煤在国际市场的竞争力。

国外新近开发研究的用于褐煤的气流干燥，流化床干燥等技术，属于快速直接干燥，其效率高，蒸发强度大，自动化程度高，但其投资较高，目前尚处于试验阶段。如德国RWE 公司研发的蒸汽流化床干燥褐煤的工艺，澳大利亚研发的闪蒸干燥管干燥褐煤技术等。

目前，褐煤加工利用在我国刚刚起步。褐煤提质应根据褐煤质量性能，产品市场定位，选择相应的加工技术。目前我国研究开发的若干种褐煤提质技术中，已进行工业化试生产的技术主要有：大连理工大学的褐煤固体热载体法快速热解技术，鞍山热能研究院的褐煤低温干馏改质技术，北京柯林斯达能源技术开发公司的褐煤低温干燥改性提质技术等。这几种技术所采取的干燥方法和加热温度不同，产品方案和产品性能也有差异，均已在国内褐煤产地建立了工业化试生产装置。国内还有常见的回转圆筒干燥机，属于直接干燥，技术成熟，操作稳定，但设备体积，质量大，蒸发强度低，干燥停留时间长，不适宜用于高挥发分的褐煤干燥。目前中国煤炭科学研究院对此做过一些工作，但由于回转圆筒干燥机出力较低，基本否定用于褐煤干燥工业化生产。由上述可见，要满足未来煤炭技术需要的干燥方法，必须达到以下目标：减少对环境的污染；适应未来褐煤深加工工艺过程的需要；降低干燥过程的能源消耗，提高深加工过程的效率；降低生产成本，提高对进口燃料的竞争能力。

3褐煤预处理后的综合利用工艺褐煤通过干燥，干馏，成型后的产品可采用先进的气流床（粉煤加压气化），碎煤移动床（固定床加压气化）等气化技术将其大规模加压气化，具有环保性能好，原料适应，效率高的特点。煤气化后得到CO H2 CH4粗合成气，是制合成氨，甲醇，甲烷气，油品和IGCC的原料气体.

3.1褐煤制合成氨工艺

褐煤通过干燥，干馏或成型后进入气化单元，得到的合成气中的CO可通过蒸气变换，在催化剂作用下反应得到H2 CO2，其中的CO2是生产尿素的原料。变换气再经过气体净化，如低温甲醇洗，甲烷化（或液氮洗），配氮，压缩后进行氨合成，最后得到产品尿素，内蒙古呼伦贝尔盟金新化工有限公司投资31.5亿元的年产50万吨合成氨，80万吨尿素的煤化工项目已经开工建设。该合成氨装置以宝日希勒煤田的褐煤为原料，采用英国BGL熔渣煤气化技术，将于2011年6月建成投产。

3.2褐煤制甲醇工艺

利用褐煤预处理后进行煤气化得到合成气再作为甲醇原料是一个非常好的原料路线，甲醇无论是作为过渡性混合燃料，还是成为燃料电池的重要原料，有很好的前景。关键决定选择煤气化技术和装置规模。煤气化后得到（CO H2）粗合成气中CO H2是制甲醇的原料气。粗合成气先经预变换后，再经低温甲醇洗，压缩，甲醇合成，甲醇精馏，最后得到甲醇。扎赉诺尔煤业有限公司建设年产60万吨褐煤制甲醇生产线项目已经立项。内蒙古鲁新能源开发有限公司依托当地丰富的褐煤，水资源，规划建设年产300万吨甲醇项目，一期建设年产120万吨甲醇及转化烯烃项目。

3.3褐煤制氢工艺

20世纪70年代初国际上出现的石油危机使人们对石油天然气的安全供应问题有了深刻