基本介紹
- 中文名：褐煤乾燥技術
- 外文名：Lignite drying technology
褐煤,褐煤乾燥工藝,蒸髮式乾燥技術,分六類,防爆措施,非蒸髮式乾燥技術,蒸汽提質工藝,
褐煤
Lignite (coal)；brown coal ；wood coal 褐煤，又名柴煤，是煤化程度最低的礦產煤。一種介於泥炭與瀝青煤之間的棕黑色、無光澤的低級煤。化學反應性強，在空氣中容易風化，不易儲存和遠運。
褐煤乾燥前
褐煤乾燥前褐煤乾燥工藝
褐煤乾燥研究
1、乾燥褐煤吸潮原因
褐煤內部存在許多毛細孔，濕褐煤就像吸足水分的海綿；而乾燥（指僅脫除表面水的情況）後的褐煤就像擰乾後的海綿。當乾燥（指僅脫除表面水的情況）後的褐煤遇到水時，就會吸潮，與擰乾後的海綿吸水的原因一樣。這就是為什麼乾燥（指僅脫除表面水的情況）後的褐煤在放置過久或運輸過程會吸潮的原因.
2、褐煤在乾燥過程中所發生的物理和化學變化
褐煤在常溫下加熱到100度以上時，大部分的自由水能夠被蒸發。當褐煤水分低於15%時，若需要繼續乾燥和脫水，即脫除結合水時，由於褐煤與結合水有較強的結合力，則需要較高的溫度和能量才能夠進行。當褐煤在常壓下繼續加熱到180度以上時，褐煤結合水（內在水）能夠被脫除。當褐煤溫度高於150度時，羥基官能團（主要是-COOH）發生分解，析出CO2氣體，同時將褐煤的結合水（內在水）排除。進一步提高溫度，將導致越來越多的羥基官能團分解，從而引起褐煤的表面性質改變。
在這種乾燥溫度條件下，由於大量的羥基官能團分解，導致褐煤內部的毛細孔倒坍和產生交聯。毛細孔倒坍可以阻止水分進入毛細孔；而交聯反應則能夠對毛細孔進行密封，阻止倒坍的毛細孔在吸收水分時再膨脹。另外，當褐煤溫度被加熱到200度以上時，其表面積會大大減少。表面積減少的主要原因是由於在高溫乾燥條件下引起褐煤內部的焦油的強烈遷移，即焦油由毛細孔內部向毛細孔外部遷移。遷移到毛細孔外部的焦油在冷卻過程中，由於焦油冷凝從而對毛細孔進行密封，從而引起褐煤的表面積減少。
由於上述過程，即毛細孔倒塌，交聯反應和焦油遷移對毛細孔形成密封，結果褐煤變得越來越疏水，同時也能夠觀察到褐煤的硬化，這也導致褐煤的剛性結構的形成。其結果就是褐煤能夠從軟煤轉換為硬煤，由親水性轉換為疏水性，從而可以實現褐煤的長途運輸。
褐煤脫水工藝通常可以分為（蒸發）乾燥和非蒸發脫水兩類。
蒸髮式乾燥技術
分六類
（1）轉筒乾燥技術——轉筒乾燥的核心是一個略帶傾斜並能迴轉的圓筒體，筒體的傾斜度可以調節，範圍一般為2°~10°；按照濕物料和熱載體的接觸方式，工業中開發利用的褐煤轉筒乾燥裝置主要有直接加熱轉筒乾燥器、迴轉管式乾燥器和蒸汽管間接加熱轉筒乾燥器。
（2）帶式乾燥技術——褐煤由進料端經加料裝置被均勻分布到輸送帶上，輸送帶通常用穿孔的不鏽鋼薄板製成，由電機經變速箱帶動，可以調速，最常用的乾燥介質是熱空氣或熱煙氣。
（3）氣流乾燥技術——氣流乾燥也稱為“瞬間乾燥”，是流態化稀相輸送在乾燥方面的套用；按照乾燥介質和操作溫度的不同，氣流乾燥可分為直管式和床混式兩種。
（4）流化床乾燥技術——工業上開發套用的褐煤流化床乾燥設備主要是以過熱蒸汽或空氣作為流化介質(或乾燥介質)，並且流化床內部帶有換熱器；褐煤流化床乾燥技術主要包括過熱蒸汽流化床乾燥技術和蒸汽-空氣聯合乾燥技術。
（5）振動乾燥技術——振動乾燥是利用機械振動實現固體顆粒在乾燥器中流動，並同時在乾燥介質（如熱煙氣等）的作用下實現乾燥過程。褐煤振動乾燥設備主要有振動混流乾燥器和振動流化床乾燥器。轉筒乾燥技術中的迴轉管幹燥技術是目前工業中套用最為成熟的褐煤脫水乾燥技術。
（6）K-燃料技術——最為一項非蒸髮式乾燥技術，該項技術利用原煤與蒸汽在提質裝置中直接接觸，通過調節時間、溫度和壓力三個要素，將原煤中的水分以液態水的方式脫除，在“擠”出煤中水分的同時，改變煤的孔隙結構及親水性能，提升低階煤的品質。在美國懷俄明州建設有年處理75萬噸的提質工廠。
（7）高溫流化床乾燥技術
（a）高溫流化床煤炭乾燥技術簡介
流化床乾燥用於煤炭乾燥始於1955年前後，在其後逐漸成為煤炭乾燥的首選乾燥機。1958年全美有6台轉筒乾燥機，64台振動流化床乾燥機，44台氣流乾燥機，6台振動流化床乾燥機用於煤炭乾燥，到了1961年，則有11台轉筒乾燥機，66台振動流化床乾燥機，40台氣流乾燥機，23台振動流化床乾燥機用於煤炭乾燥。截止到1980年，總共有170餘台流化床乾燥機用於煤炭乾燥。其中一些乾燥機運行時間已超過30年。主要是由於流化床乾燥機用於煤炭乾燥具有以下優勢：
- 可以採用高溫進氣，最高可達950度；
- 由於採用高溫進氣，因此設備緊湊，投資低，能耗低；
- 單機產量大：已投產的最大水份蒸發量可達150噸/時（流化面積為33平米，根據需要可達100平米）；
- 可以直接乾燥寬篩分物料：0-2"(0-50mm);
- 可以實現粗細顆粒乾燥和分離。
(b)煤炭乾燥的爆炸問題
眾所周知，煤粉的Kst大約為80，屬於輕微但有破壞性爆炸的粉塵。煤粉的爆炸問題是煤炭乾燥首先要解決的安全問題。
防爆措施
- 由於粉塵爆炸的三角形（褐煤更容易爆炸，其氧氣濃度：7-8%）為：1），溫度：600度；2），氧氣濃度：11%；3），粉塵濃度：80g/m3。所以在設計和運行中至少必須去除粉塵爆炸的三角形中的一個邊。
- 根據相關部門對流化床煤炭乾燥機的粉塵爆炸進行調查結果顯示：60%左右的爆炸是由於人為操作不當所致；40%左右的爆炸是由於錯誤的操作規範所致。因此流化床煤炭乾燥機的全自動控制可以避免為操作不當而導致的粉塵爆炸。另外，所有設備的開車程式，設備連鎖，緊急停車程式，乾燥工藝的HAZOP分析，重要儀表都必須仔細地，嚴格地，定期地進行檢查，以徹底杜絕因錯誤的操作規範而導致的粉塵爆炸。
- 系統泄爆裝置的設計和安裝。
根據實際運行經驗，流化床煤炭乾燥的爆炸問題是可以完全得到徹底地解決。
（c）工藝流程
待乾燥的煤炭（0-50mm）加入料斗（Wet Coal Bin）, 通過加料器（Feeder）進入流化床乾燥機的內部（即布風板(Bed Plate)的上部），在其中被來自燃燒室的高溫煙氣（500-1000度）所加熱乾燥：粗顆粒（0.5-50mm）由流化床乾燥機側部的溢流口（Discharged Gate）排出；細顆粒（0-1mm）則被熱風帶到除塵器（Dust Collector）分離後由底部關風器（Rotary Discharge）排出；尾氣經由布袋除塵器或濕式除塵器（Scrubber）進一步除塵後排出。
(d) 高溫流化床乾燥機的設計要點
由於布風板(Bed Plate)的下部（燃燒室及管道系統）為內襯耐火水泥，其工作溫度可達1200度以上；而布風板(Bed Plate)的上部（大約50mm），即乾燥室的內部溫度大約為尾氣出口溫度（60-100度），高溫流化床乾燥機的設計只要解決布風板及其上部50mm-100mm處的耐高溫設計即可。採用用於航空發動機的耐高溫材料製作布風板，經多年證實，完全可以在1000度以下長時間工作。
非蒸髮式乾燥技術
褐煤型煤壓制
1、褐煤乾燥工藝的優點
·無任何爆炸的可能—由於採用冷凝式過熱蒸汽乾燥與煤炭非直接接觸的乾燥工藝，徹底杜絕爆炸問題。
·磨損輕微—由於被乾燥的煤炭在乾燥機內的移動速率非常緩慢，磨損問題為所有乾燥裝置中最輕。
·單機能力大—系統簡單，流程短。通過調整乾燥機內換熱元件的結構和布置方式，可以直接乾燥大顆粒的煤炭，乾燥前，僅需粗粉硠和篩分，乾燥後無需造粒。
·運行費用低—系統壓降小，電耗低。
·一機多用—產品終水分容易調節，對於褐煤乾燥，根據需求，可以僅脫除表面水，也可以同時脫除表面水和結合水。乾燥改性後的褐煤由親水性轉變為疏水性，熱值可達5500-6000kcal/kg，可以實現長途運輸。
2、褐煤乾燥工藝簡介
褐煤提質乾燥後加入一定的有機粘結劑，經加工、攪拌、消化、壓製成褐煤型煤產品，具有操作簡單、使用方便、適合大規模年產量500-1000萬噸的褐煤乾燥提質成型的推廣套用。
3、LY-WS-360型全自動液壓褐煤成型機
LY-WS-360全自動液壓褐煤成型機是高科技褐煤成型機，成型機壓力為360噸，每次可壓製成型褐煤12塊，年產量大於2500萬塊。該產品投資省、見效快，適合大規模褐煤提制乾燥成型。
4.主要技術參數
（1）公稱壓制力：360噸
（2）成型褐代數式塊數：12塊/次
（3）成型周期：10秒
（4）驅動功率：55KW(主要機功率)
（5）主機外形尺寸：700mm×2025mm×4050mm
5、套用領域
·褐煤乾燥提質 ·煤調濕（CMC） ·煤泥乾燥
蒸汽提質工藝
K-燃料工藝技術及裝備。褐煤提質是在工藝要求的壓力、溫度下用蒸汽“蒸煮”褐煤，脫除煤中的水分。原煤經篩分上煤系統送入處理器系統。處理器系統運行時保持工藝要求的壓力、溫度和時間，在此期間完成褐煤提質的全過程，處理器系統運行時產生的廢水，送入水循環與重沸系統，產生工藝水和工藝蒸汽回用，多餘的廢水將送入廢水處理系統處理，處理器系統運行時產生的不凝性氣體通過排空冷凝系統，送入鍋爐或火炬燃燒處理。 所有工藝系統的全部進行自動化全面控制。
