褐煤微波脱水回收利用
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工方面的设计工作。
123
研究探讨
煤炭工程
ຫໍສະໝຸດ Baidu
2012 年 10 月
煤的含水多吸附在毛细管内，还有部分化合水，离心机难 以脱出这部分水。此外，离心机操作方式为间歇式，单台 次处理量 小，大 规 模 生 产 需 要 多 台 设 备， 这 会 增 加 能 耗。 因此，离心机脱水难以满足褐煤大规模的生产利用需要。
浙江大学能源清洁利用国家重点实验室曾用内蒙古褐 煤样品采用微波辐射脱水进行研究，比较样品脱水前后的 水分结果见表 1［8］。
表 1 微波脱水前后褐煤的水分变化
原煤 微波脱水 5min 后煤样
变化（ 降低）
Mt /% 28. 46 7. 60 20. 86
Mad / % 12. 22 4. 24 7. 98
Mf /% 16. 24 3. 36 12. 88
由表 1 可见： 1） 微波辐射能够在较短时间内有选择性地迅速分离褐 煤中的水分。 2） 微波辐射不但能够有效降低褐煤的外水，而且能够 降低褐煤的内水。 3） 经微波辐射后褐煤的全水分（ Mt ） 为 7. 60% ，远远 低于褐煤的空气干燥基水分（ Mad ） 12. 22% 。说明微波辐射 对褐煤干燥是行之有效的方法。
2） 采用的脱水工艺要具有高效大型化可能。褐煤的开 采和应用规模较大，这要求脱水设备的处理能力与系统生 产能力匹配方能满足生产要求。
3） 脱水工艺与生产与利用环节需衔接紧密。脱水后的 褐煤长期放置会复吸空气中的水蒸气［7］，不但降低其收到 基低位发热量，降低其竞争力，而且脱水褐煤更容易自燃 起火，造成产品 褐 煤 损 失， 还 可 能 损 坏 生 产 设 施。 因 此， 选择的脱水工艺需紧密衔接生产与利用环节，缩短生产与 利用的空间距离，这样可以提高褐煤的竞争力和减少损失。
关键词： 褐煤； 微波； 脱水； 降灰 中图分类号： TQ523. 6 文献标识码： B 文章编号： 1671 － 0959（ 2012） S2-0123-02
褐煤为广泛应用的固体原燃料，在供热、发电和化工 等行业被大量应用。但是，由于其水和灰含量高，致使收 到基低位发热量较低。这些不利因素限制了褐煤与其它煤 种的竞争力。褐煤经济运输距离约为 400km，远不及无烟 煤和烟煤，运输过程中遇到冻车和装卸损失等问题也比无 烟煤和烟煤多； 长时间暴露于空气中容易风化变质和自燃 造成产品煤的损失，这些不利因素共同作用缩小了其利用 空间，提高了其利用成本。因此，探索褐煤提质工艺能够 扩大褐煤的利用空间，减少其在利用过程中的损失，提高 其利用效率，对其应用具有较高的经济价值［1］。目前，褐 煤的脱水、风选、洗选 及 低 温 干 馏［2］ 等 加 工 方 式 已 经 进 行 了试验并取得了一些进展。本文结合我国部分褐煤产地的 水资源缺乏状况，提出开发一种新工艺—微波辐射脱水回 收利用，此 工 艺 既 可 提 升 褐 煤 质 量， 又 可 回 收 脱 出 的 水， 促进褐煤就地转化利用。
1 脱水工艺的选择
褐煤脱水有两类方法： 一类是化学性质未发生变化的 物理方法，包括自然蒸发脱水、离心机脱水、低温烘干脱 水［3］、热机械脱水微波脱水和太阳能脱水［4］等； 另一类是 化学性质发生变化的化学方法，包括低温干馏、热处理成 型和溶剂抽提［5］等。
上述正在研究和已经投入生产的加工方法中，褐煤脱 出的水分是作为一种废弃物排放的，未回收利用。究其原 因，部分是因为脱出的水收集困难。另一部分是因为水分 随烟气等杂质排出，净化成本高。目前的水处理技术能够 回收矿井疏干水以补充生产用水，即能够处理褐煤中的水。
2012 年 10 月
煤炭工程
研究探讨
褐煤微波脱水回收利用初探
黄大军
（ 中煤国际工程集团 沈阳设计研究院，辽宁 沈阳 110015）
摘 要： 褐煤为低阶煤，含有较多的水和灰，收到基低位发热量低，这些不利因素影响了其 应用。为提高褐煤质量，针对脱水、降灰已经进行了许多试验，有些已经进行了工业试验，但至 今为止，经济高效的加工方式仍在探索中。考虑到部分褐煤产区缺水因素，文章提出采用微波脱 水工艺提质，并把脱出的水分回收，此工艺既可提高褐煤质量又能回收脱出的水。采用这一加工 方式，能够降低褐煤利用的能耗，提高其利用效率，扩大其应用范围。
微波辐射对极性的水分子具有极强的选择性，在微波 辐射范围内可同时作用于原料褐煤内外部的水分子，具有 连续生产、速度快、效率高的特点； 微波辐射频率亦可根 据褐煤的水分和生产规模调整，具有装备大型化的可能。
比较上述两种加工工艺可见，微波辐射能够实现污染 少、高效连续生产，且温度可控，脱出的水易于回收，微 波辐射设备体积小效率高，可根据实际需要灵活设计，紧 密衔接生产与利用环节是一种适宜的脱水工艺。
1. 3 脱水回收工艺
依据脱水方法的选取原则和适宜的脱水方法，提出如 下脱水回收工艺。
褐煤脱水回收工艺由微波辐射脱水和冷凝冷却回收两 部分构成。
微波辐射脱水部分根据生产规模进行设计，连续生产。 具体是将原煤筛分破碎至小于 50mm 粒级，通过给料机定 量，经带式输送机运至褐煤微波辐射脱水设备。脱水设备 温度控制在 110℃ （ 此温度可以脱除褐煤的表面水、毛细管 水和吸附水） ［7］，脱水设备根据原料褐煤水分调整微波辐射 脱水操作时间和所需微波频率控制产品水分，通过调整操 作时间可微调脱水处理能力。操作时间和频率的可调增强 了脱水工艺适应生产和利用的能力。脱水后的褐煤产品运 至利用环节。根据表 1 试验结果，微波脱水后的褐煤产品 水分可减少至小于 10% 。
因此，褐煤脱水回收利用的关键是选择适宜的脱水工艺。
1. 1 脱水工艺的选择原则
1） 采用的脱水工艺要尽可能减少或者避免对脱出水的 污染，从而降低水处理的成本。
低温的物理处理方法优于高温的化学方法。热重实验 显示褐煤大约在 200℃ 开始发生干馏［6］，300 ～ 550℃ 为主要 热解阶段，释放大量可燃气体和焦油。如果采用高温脱水 工艺，虽然能够较快脱除褐煤中的部分水，但是干馏过程 也会改变褐煤分子结构，产生可燃气体、焦油和易溶于水 的酚类，这不但会降低产品褐煤的发热量，还大大增加水 回收和处理的成本。
综上所述，适宜的脱水工艺要具有低污染、高效、紧 密衔接与生产和利用环节的特点。
1. 2 适宜的脱水方法
依据脱水工艺的选择原则，低温高效的物理加工方法 对脱出的水污染少，有利于水的回收利用，为合适的脱水 工艺。常见的有离心机脱水和微波脱水。
离心机脱水常用于选煤厂脱出煤表面附着的水，而褐
收稿日期： 2012 － 08 － 20 作者简介： 黄大军（ 1980 － ） ，男，内蒙古赤峰人，工程师、硕士，现在中煤国际工程集团沈阳设计研究院从事煤炭加
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研究探讨
煤炭工程
ຫໍສະໝຸດ Baidu
2012 年 10 月
煤的含水多吸附在毛细管内，还有部分化合水，离心机难 以脱出这部分水。此外，离心机操作方式为间歇式，单台 次处理量 小，大 规 模 生 产 需 要 多 台 设 备， 这 会 增 加 能 耗。 因此，离心机脱水难以满足褐煤大规模的生产利用需要。
浙江大学能源清洁利用国家重点实验室曾用内蒙古褐 煤样品采用微波辐射脱水进行研究，比较样品脱水前后的 水分结果见表 1［8］。
表 1 微波脱水前后褐煤的水分变化
原煤 微波脱水 5min 后煤样
变化（ 降低）
Mt /% 28. 46 7. 60 20. 86
Mad / % 12. 22 4. 24 7. 98
Mf /% 16. 24 3. 36 12. 88
由表 1 可见： 1） 微波辐射能够在较短时间内有选择性地迅速分离褐 煤中的水分。 2） 微波辐射不但能够有效降低褐煤的外水，而且能够 降低褐煤的内水。 3） 经微波辐射后褐煤的全水分（ Mt ） 为 7. 60% ，远远 低于褐煤的空气干燥基水分（ Mad ） 12. 22% 。说明微波辐射 对褐煤干燥是行之有效的方法。
2） 采用的脱水工艺要具有高效大型化可能。褐煤的开 采和应用规模较大，这要求脱水设备的处理能力与系统生 产能力匹配方能满足生产要求。
3） 脱水工艺与生产与利用环节需衔接紧密。脱水后的 褐煤长期放置会复吸空气中的水蒸气［7］，不但降低其收到 基低位发热量，降低其竞争力，而且脱水褐煤更容易自燃 起火，造成产品 褐 煤 损 失， 还 可 能 损 坏 生 产 设 施。 因 此， 选择的脱水工艺需紧密衔接生产与利用环节，缩短生产与 利用的空间距离，这样可以提高褐煤的竞争力和减少损失。
关键词： 褐煤； 微波； 脱水； 降灰 中图分类号： TQ523. 6 文献标识码： B 文章编号： 1671 － 0959（ 2012） S2-0123-02
褐煤为广泛应用的固体原燃料，在供热、发电和化工 等行业被大量应用。但是，由于其水和灰含量高，致使收 到基低位发热量较低。这些不利因素限制了褐煤与其它煤 种的竞争力。褐煤经济运输距离约为 400km，远不及无烟 煤和烟煤，运输过程中遇到冻车和装卸损失等问题也比无 烟煤和烟煤多； 长时间暴露于空气中容易风化变质和自燃 造成产品煤的损失，这些不利因素共同作用缩小了其利用 空间，提高了其利用成本。因此，探索褐煤提质工艺能够 扩大褐煤的利用空间，减少其在利用过程中的损失，提高 其利用效率，对其应用具有较高的经济价值［1］。目前，褐 煤的脱水、风选、洗选 及 低 温 干 馏［2］ 等 加 工 方 式 已 经 进 行 了试验并取得了一些进展。本文结合我国部分褐煤产地的 水资源缺乏状况，提出开发一种新工艺—微波辐射脱水回 收利用，此 工 艺 既 可 提 升 褐 煤 质 量， 又 可 回 收 脱 出 的 水， 促进褐煤就地转化利用。
1 脱水工艺的选择
褐煤脱水有两类方法： 一类是化学性质未发生变化的 物理方法，包括自然蒸发脱水、离心机脱水、低温烘干脱 水［3］、热机械脱水微波脱水和太阳能脱水［4］等； 另一类是 化学性质发生变化的化学方法，包括低温干馏、热处理成 型和溶剂抽提［5］等。
上述正在研究和已经投入生产的加工方法中，褐煤脱 出的水分是作为一种废弃物排放的，未回收利用。究其原 因，部分是因为脱出的水收集困难。另一部分是因为水分 随烟气等杂质排出，净化成本高。目前的水处理技术能够 回收矿井疏干水以补充生产用水，即能够处理褐煤中的水。
2012 年 10 月
煤炭工程
研究探讨
褐煤微波脱水回收利用初探
黄大军
（ 中煤国际工程集团 沈阳设计研究院，辽宁 沈阳 110015）
摘 要： 褐煤为低阶煤，含有较多的水和灰，收到基低位发热量低，这些不利因素影响了其 应用。为提高褐煤质量，针对脱水、降灰已经进行了许多试验，有些已经进行了工业试验，但至 今为止，经济高效的加工方式仍在探索中。考虑到部分褐煤产区缺水因素，文章提出采用微波脱 水工艺提质，并把脱出的水分回收，此工艺既可提高褐煤质量又能回收脱出的水。采用这一加工 方式，能够降低褐煤利用的能耗，提高其利用效率，扩大其应用范围。
微波辐射对极性的水分子具有极强的选择性，在微波 辐射范围内可同时作用于原料褐煤内外部的水分子，具有 连续生产、速度快、效率高的特点； 微波辐射频率亦可根 据褐煤的水分和生产规模调整，具有装备大型化的可能。
比较上述两种加工工艺可见，微波辐射能够实现污染 少、高效连续生产，且温度可控，脱出的水易于回收，微 波辐射设备体积小效率高，可根据实际需要灵活设计，紧 密衔接生产与利用环节是一种适宜的脱水工艺。
1. 3 脱水回收工艺
依据脱水方法的选取原则和适宜的脱水方法，提出如 下脱水回收工艺。
褐煤脱水回收工艺由微波辐射脱水和冷凝冷却回收两 部分构成。
微波辐射脱水部分根据生产规模进行设计，连续生产。 具体是将原煤筛分破碎至小于 50mm 粒级，通过给料机定 量，经带式输送机运至褐煤微波辐射脱水设备。脱水设备 温度控制在 110℃ （ 此温度可以脱除褐煤的表面水、毛细管 水和吸附水） ［7］，脱水设备根据原料褐煤水分调整微波辐射 脱水操作时间和所需微波频率控制产品水分，通过调整操 作时间可微调脱水处理能力。操作时间和频率的可调增强 了脱水工艺适应生产和利用的能力。脱水后的褐煤产品运 至利用环节。根据表 1 试验结果，微波脱水后的褐煤产品 水分可减少至小于 10% 。
因此，褐煤脱水回收利用的关键是选择适宜的脱水工艺。
1. 1 脱水工艺的选择原则
1） 采用的脱水工艺要尽可能减少或者避免对脱出水的 污染，从而降低水处理的成本。
低温的物理处理方法优于高温的化学方法。热重实验 显示褐煤大约在 200℃ 开始发生干馏［6］，300 ～ 550℃ 为主要 热解阶段，释放大量可燃气体和焦油。如果采用高温脱水 工艺，虽然能够较快脱除褐煤中的部分水，但是干馏过程 也会改变褐煤分子结构，产生可燃气体、焦油和易溶于水 的酚类，这不但会降低产品褐煤的发热量，还大大增加水 回收和处理的成本。
综上所述，适宜的脱水工艺要具有低污染、高效、紧 密衔接与生产和利用环节的特点。
1. 2 适宜的脱水方法
依据脱水工艺的选择原则，低温高效的物理加工方法 对脱出的水污染少，有利于水的回收利用，为合适的脱水 工艺。常见的有离心机脱水和微波脱水。
离心机脱水常用于选煤厂脱出煤表面附着的水，而褐
收稿日期： 2012 － 08 － 20 作者简介： 黄大军（ 1980 － ） ，男，内蒙古赤峰人，工程师、硕士，现在中煤国际工程集团沈阳设计研究院从事煤炭加