褐煤的煤气化技术

褐煤的粗加工


1、褐煤的分选粗加工方式
由于褐煤的水分较高, 遇水碎裂、泥化等不良特 征, 对褐煤的分选加工, 采用摩擦, 电磁等分离方 式, 效率较差, 且规模较小; 而用湿式分选加工, 褐 煤碎裂、泥化, 煤泥水无法处理( 平庄西露天褐煤 选煤厂是我国唯一的一个湿式分选的选煤厂) , 洗 水不能闭路循环, 煤泥水处理成本高, 环境问题无 法解决, 产品水分居高不下, 冬季冻结, 由于水分 原因热值反而大幅降低。


( 4)褐煤挥发分较高, 这些挥发分在气化炉 内被干镏为甲烷、焦油、酚等物质, 不同用 途的气化型煤对挥发分的要求不同, 用于制 取合成氨、甲醇原料气的型煤, 最好能将挥 发分调低一些。 ( 5)褐煤灰分及灰熔点变化较大。如采用干 态排灰的Lurg i气化炉, 型煤灰熔点应高一 些;如采用液态排渣的BGL 气化炉, 其灰熔点 应调整得低一些。


2、褐煤的脱水干燥
由于褐煤的水分极大地影响其热值, 近年来人们 对褐煤的干燥问题给予了极大地关注。但是由于 褐煤属于高挥发分煤类, 燃点低、易热爆, 应限制 传统滚筒式、洒落式等高温接触式干燥方式的使 用, 近年来鉴于国内外一些低温气流式干燥方式 的研发。 3、褐煤的型煤和型焦加工 为了改善褐煤存储和运输, 由于水分和易自燃等 方面存在的不利因素, 对褐煤进行冷压成型或热 压成型等加工方式应该值得研究和关注, 也可根 据用户需要进一步生产型焦, 以扩大褐煤的使用 领域。




1.2 脱水提质
褐煤贮存过程中, 其中的水分会加速煤的粉化和氧 化; 运输过程中, 水分会导致无效运输,在冰冻地带 的冬季, 高水分煤会造成装卸困难;煤中水分还使煤 的发热量降低, 在煤气化过程中, 为了蒸发水分, 需 要消耗和带走热量。因此, 为了降低褐煤水分, 需对 其进行干燥处理。国内外褐煤干燥脱水技术有管式、 流化床式、床混式、热机械脱水等, 其中热机械脱 水干燥技术可以通过热压力使矿物质(特别是碱金 属)同时析出, 从而减少积灰、结渣。



5、褐煤低温干馏后利用
褐煤的低温干馏是一个值得关注的利用方向,褐煤 通过干馏后主要产品有煤焦油和褐煤半焦( 俗称/ 蓝炭0) 。由于半焦产品水分低, 挥发分低, 热值高, 燃点高, 用途较为广泛; 焦油可进一步深加工得到 系列煤化工产品。
6、作为燃料直接燃烧

由于褐煤储量较大, 且其热值低, 易自燃, 如果配 套建设坑口电厂作为燃料利用是合理的。
2.2 褐煤制型煤的要求

( 1)褐煤所制型煤要有足够的抗压、跌落、耐磨 等冷态机械强度, 以确保气化入炉型煤不破碎。 ( 2)型煤要有足够的热稳定性, 在气化燃烧过程 中能保持原来的粒度。 ( 3)褐煤水分过高, 应通过型煤制造工艺,降低水 分含量; 型煤要有较强的防水性能, 成型后不会 因水浸、雨淋、受潮等, 而使强度明显降低。

2.3 褐煤型煤成型技术

那乌莫维奇提出的分子粘合假说认为, 褐煤 煤粉制型煤过程中, 分子力和毛细管力都会 起作用, 使褐煤粒子间因接触紧密而粘合, 无需另加粘结剂。因此, 褐煤尤其是年轻褐 煤制造型煤时, 一般采用无粘结剂冷压成型 工艺。该工艺需要有较强的压力, 一般在 100~ 200MPa。另外,要取得满意的成型效 果, 必须对褐煤进行合理的破碎、筛分、干 燥等处理工艺, 并严格控制其粒度、水分、 温度等指标。

由于褐煤具有水分高, 发热量低, 挥发分高, 在空气中易风化、 碎裂、自燃, 遇水容易泥化等特点, 因此在进行分选时应注 意以下几点 : ( 1)要采用大型选煤设备, 要减少褐煤分选过程中的滞留时 间, 减少褐煤在分选过程中的碎裂环节; ( 2)褐煤洗选加工时, 尽量减小贮煤场地; ( 3)采用不易粘连的耐磨材料做料仓及溜槽衬里, 同时应加 大各溜槽及贮仓的倾角。
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2．在煤气化领域，中国已开发成功采 用褐煤为原料的恩德粉煤气化技术及 荷兰壳牌粉煤加压气化工艺等，并已 有多套煤气化装置建成投产。 3．用褐煤生产腐殖酸系列产品。

( 2) 中、深度氧化利用中、深度氧化利用是褐 煤利用的发展方向, 通过中、深度氧化可使褐 煤转化为气体燃料和原料。但是不同的褐煤对 二氧化碳的反应性( 即反应活性) 差异性较大, 需对工艺和设备作针对性研究。 3、褐煤的加氢利用褐煤具有氢碳比相对较大, 加氢液化较为适宜的特征。但是必须要对特定 的氢化煤进行具体分析, 如煤的显微组分中惰 性组分的含量。 4、煤的溶剂抽提利用 对于溶剂抽提利用, 一定要有针对性, 比如褐 煤中的褐煤蜡等特征的含量。
3 流化床气化用褐煤的预处理


3.1 流化床气化技术对入炉煤的要求
( 1)流化床气化操作温度要求低于煤的灰熔点, 以 避免灰分结渣。但炉温越高, 越有利于提高气化 强度和煤气质量, 因此, 采用流化床气化时最好用 灰熔点高的煤种。
( 2)由于流化床气化时床层温度相对较低,因此不 适宜低活性煤种的气化, 要求煤的挥发分高, 有较 高的反应活性, 从这一点来看, 褐煤最合适。
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褐煤的综合利用应根据褐煤质量性能、产品 市场定位，选择相应的褐煤加工技术，可以 探讨以下几个途径： 1．采用中低温干馏工艺制取高品质还原剂， 即制取半焦，优质半焦灰低、硫低、磷低、 活性高、固定碳含量高、比电阻大，在电石、 铁合金、化工造气等行业作为生产原料能完 全代替焦炭，且能起到节能降耗,提高下游产 品品质的作用；粉焦可以制取炭质吸附剂， 这种活性炭产品以大、中孔为主，不仅对硫 的吸附容量大，而且适合处理各种工业污水。


4、褐煤的水煤浆

对灰分、硫分均较低, 同时可磨性好, 成浆性好的褐煤, 在水资源充足的环境 条件下, 也可生产高浓度水煤浆。
褐煤气化前的预处理技术
1 褐煤的分选与干燥 1.1 褐煤分选

褐煤中的矸石生成年代较短, 石化程度浅,尤其 是年轻褐煤, 其中矸石遇水容易泥化, 长时间在 空气中暴露容易粉化, 给选煤厂的煤泥水处理造 成一定困难。


( 3)因褐煤水分含量高, 煤粉容易粘在煤块 上一起进入气化炉, 使炉内气体分布不均匀 , 操作困难。若将粉煤加工成型煤再入炉气 化, 则具有一定的优越性。与原块煤直接气 化相比, 型煤粒度均匀, 可以通过煤种混配、 快速加热以及热焖等方式, 降低原煤的粘接 性、调整煤的灰熔点和机械强度、改善热 稳定性等。


( 3)由于大颗粒煤难以流化, 覆盖在炉箅上,可能引 起炉箅处结渣, 但如果入炉煤粒度太小,又容易被 气流从炉顶带出, 气化不彻底。 ( 4 ) 流化床气化技术要求煤中水分小于8% ~ 12% 。 ( 5) 流化床气化技术要求煤灰分尽量小于25% 。 这主要是从经济上考虑, 虽然灰分含量高达40% 的煤也能在流化床气化炉内气化, 但过高的灰分 会使气化效率降低, 能量消耗增大, 从而降低了经 济效益。
International Journal of Coal Geology, 2013, Vol.114 , pp.60-73

Abstract The architecture of a lignite seam is not only of great cognitive importance, but it is also important for the planning and exploitation of lignite. Therefore, this paper presents the factors that had or could have an impact on the deformation of lignite seams. All the currently extracted lignite seams in Poland of the Early and Middle Miocene age have been considered. Their development, as indicated by the thickness from a few to nearly 250m, was controlled by intensive subsidence during deposition of the peat reaching a maximum of more than 700m. Most cases that are theoretically possible were supported by data from boreholes and observations in existing opencast mines. Both surfaces bounding the lignite seam, that is, bottom and roof, were... taken into account. The following factors could impact on the formation of the bottom of the lignite seam: the paleotopography before the development of peat mires and syn- and post-depositional tectonics. On the other hand, the roof of the lignite seam could be deformed by such geological processes as: the post-depositional tectonics, postdepositional erosion and compaction. The causes of changes in the bottom of the lignite seam deformations are relatively easy to explain. In contrast, the causes of the roof of the lignite seam irregularities are still poorly understood. In the latter case, often overlooked or underestimated, is the impact of compaction with maximum sizes ranging up to 450m. In fact, the compaction of peat/lignite often plays a major role in the folding of the roof of the lignite seam. Highlights ► The Polish lignite seams belongs to the most differentiated in the world. ► They where subjected to both internal and external geological processes. ► The seam bottom was mainly deformed by syn-depositional tectonics up to 700m. ► The seam roof was mainly deformed by post-depositional compaction up to 450m. ► These lignite seam deformations are of great importance for mining in Poland.
褐煤的煤气化技术
主讲人：石鹏
对褐煤综合利用的几点认识

褐煤是煤化程度最低的一类煤。褐煤含水 量高(35%～50%)、干燥无灰基挥发分高 (35%～45%)、发热量低，易风化碎裂、易 氧化自燃，不适于远途运输和利用，加之 直接燃烧时排出的粉尘量大、环境污染严 重、热利用率低，我国迄今对褐煤尚未进 行大规模的开发和利用。

2 .移动床气化用褐煤型煤的生产


2.1 采用型煤的必要性
( 1) Lurgi、 BGL移动床气化技术要求入炉煤粒度为 6~ 60mm, 随着综采、机采技术的普及,所产原煤粒 度越来越细, 粉煤量已占50%以上。 ( 2)移动床要求入炉煤有较好的热稳定性和较高的 抗碎强度。一般, 褐煤原煤水分高、机械强度低、 热稳定性差, 在移动床气化炉内褐煤受热后因水分 蒸发, 容易碎裂成小块或煤粉, 增加炉内阻力, 降低 气化效率, 使煤气中未反应煤粉的带出量增多, 影 响正常运转, 甚至可能造成停炉事故。


3.2 褐煤的预处理

若采用流化床气化炉进行褐煤气化, 需对其进行 洗选、干燥、破碎、筛分后, 选用粒度合格的煤。 褐煤的干燥设备一般采用转筒干燥器, 干燥介质 采用锅炉烟道气、燃料气或驰放气。实践证明, 把水分含量较高的褐煤干燥到水分小于8% 较难 实现。转筒式干燥设备所用的热烟气等传热介质, 应控制在合适的温度和含氧量。褐煤破碎一般采 用环锤式破碎机, 以保证破碎后煤的粒度小于 10mm。褐煤的灰熔点普遍较低, 可以通过配煤, 与灰熔点高的无烟煤等煤种混用。
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褐煤的利用途径

1、褐煤中提取微量元素 依据煤中对微量元素含量的不同, 可对达到工业 利用品位的微量元素进行回收利用,例如锡林郭勒 盟胜利煤田中的不同含煤地段, 对锗元素的回收 利用。


2、煤的氧化利用
( 1) 轻度氧化利用
根据煤中对腐殖酸的含量的不同( 尤其是黄腐酸 的含量) , 可通过轻度氧化提取褐煤中的腐殖酸。 如通辽市霍林河部分含煤段和呼和浩特市流通壕 煤矿的褐煤以及风化煤。