王宏耀 吴静 吴广义 张波 吴峰 陈强

山东天力干燥设备有限公司  山东省科学院工业节能研究中心

1概述

    褐煤因具有热值低、含水量高、易风化破碎、易自燃等特点，给其燃烧、运输、储存等方面带来了很多困难。将褐煤干燥提质后，制成具有一定粒度和压实度的型煤，将使其各方面性能均优于原煤，并可有效解决褐煤在运输、储存过程中易风化破碎、易自燃等问题。因而，褐煤的干燥提质及成型技术成为近年来褐煤处理及应用方面的主要研究方向之一。然而由于褐煤具有流动性差、易燃、易爆、易粉化以及在输送过程中保温困难等特点，在实际操作过程中可能会因流程设计不合理而造成系统能耗高、局部积料、产生煤尘污染、待成型煤温度降低等问题，从而存在经济效益差、安全系数低、运行不稳定、成型率低等缺点。故现有见于文献的褐煤提质、成型技术在国内外鲜有成功的工程及中试示范项目。

在上述背景下，山东天力干燥设备有限公司在自主开发的“强化循环气流干燥装置”科研成果的基础上，结合多年来的干燥工程设计经验和褐煤提质技术实验研究，参考国内外近年来的褐煤提质技术，成功研究开发出“过热蒸汽分级粉碎强化循环褐煤提质新技术”（Super-heated Steam Grading-Pulverization Circulated Upgrading System，简称SPU技术），并于2010年8月在山东省科学院工业节能研究中心投资建成200kg/h处理量的褐煤提质、成型中试试验线。试验线建成以来已针对不同产地的褐煤进行了五十余次的试验，试验过程稳定、可靠、直观，能够得到影响型煤品质的各优化参数，为褐煤提质大型工程化设计提供理论与实践依据。

2 试验材料与工艺流程

2.1 试验材料

2.1.1 原煤煤质分析

本文以国电内蒙古赤峰元宝山褐煤为研究对象，对SPU这一新型褐煤提质技术进行深入的试验研究和分析。原煤的工业分析、元素分析及热值如表2-1、2-2所示。

表2-1 原煤的工业分析

2.1.2 试验装置

该中试试验线由热源系统、干燥及粉碎系统、分离系统、尾气循环系统、热压成型系统、控制及检验系统等构成。其中热源系统采用燃油烟气发生炉，干燥及粉碎系统由带有分选装置的气流管与可变速粉碎设备组合而成，分离系统由旋风分离器、袋式除尘器等设备组成，尾气循环系统由电加热器及配套阀门等组成，热压成型系统由喂料机、成型机等设备组成，控制及检验系统由电气控制柜、氧含量测定仪、各类压力、温度变送器、调节阀门等组成。试验系统流程及试验线现场照片见图2-1、2-2。

1 燃烧器 2 烟气发生炉 3 原料煤仓 4/11 输送设备 5 粉碎装置 6 分级器

7 旋风分离器 8 掺混料仓 9 成型机 10 袋式除尘器 12 引风机13 换热器

图2-1 试验线流程图

图2-2 试验线现场照片

2.2  工艺流程

原煤经破碎、计量后从原煤仓进入升温后的干燥系统内，通过分级装置6实现粒度分级，细煤粉被热烟气带走并干燥脱水，大颗粒煤则沉降至粉碎装置5内，经高速粉碎后随热烟气重新回到干燥管内，物料中的水分被高温气体瞬间加热蒸发实现干燥脱水。分级粉碎这一技术特点拓宽了褐煤进入干燥管的粒度范围，解决了传统工艺中大颗粒煤囤积在干燥管下部堵塞出料的难题，优化了褐煤提质整套工艺流程的能量分配，实现了能量利用率的最大化。干燥后的物料随干燥尾气依次进入一级旋风分离器7，二级布袋除尘器收尘10，收集下来的干煤粉进入掺混料仓8。

为确保干燥过程系统的贫氧环境，通过旋风分离器、布袋除尘器净化后的含湿干燥尾气，部分循环返回干燥系统并重复循环利用，在此过程中，利用换热器13对回流尾气进行升温以增加回流尾气量，利用回流尾气中的过热蒸汽稀释烟气中的氧含量，从而大大提高了系统的安全性。除此之外，系统还设置了喷水装置，可在紧急情况下，通过喷射水雾起到快速降低系统氧含量的作用。从系统启动到运行稳定这一阶段，系统中的过热蒸汽量逐渐增加至某一平衡点，达到过热蒸汽代替部分烟气作为加热介质的目的，实现了强化循环干燥的效果。

在热压成型系统，提质后褐煤经掺混料仓8进入强制喂料机，在喂料机的高压下进入成型机。通过正交试验调整成型系统的喂料压力、成型压力、压辊线速度、辊缝间隙等参数，得到影响型煤品质的各参数的最优组合，并在此条件下得到合格的产品型煤。

3 结果与讨论

3.1 褐煤提质试验结果

褐煤经干燥提质后的煤粉照片及煤质与粒度分析如下图、表所示。

图3-1 经干燥提质后的煤粉

表3-1 提质后褐煤指标

图3-2提质后的煤粉粒径分布

由上表可以看出，提质后的褐煤品质较提质前有了较大程度的增加，水份由27.10%降至5.20%，低位发热量由3402 kcal/kg增加至4873 kcal/kg，粒径50%以上分布在0.45~2mm，灰分无明显增加，多次试验表明，集破碎、风选、粉碎等技术于一体的SPU褐煤提质新技术在能量分配，环保、系统安全等方面均比传统的管式干燥、气流干燥具有优势。

3.2褐煤成型试验结果

干燥提质后的褐煤经热压成型后的照片及型煤的强度分析见图3-2及表3-2。

图3-2成型后的型煤

表3-2 型煤指标

3.2  结论

针对高挥发份、高含水量、易自燃褐煤的干燥问题，及现有褐煤干燥工艺存在的不足，SPU褐煤提质、成型新技术实现了破碎、风选、粉碎、干燥等技术的优化组合，解决了目前褐煤干燥技术中存在的能耗高、系统困难，运行不稳定、安全性能低等问题。SPU技术具有安全、节能、环保、高效、稳定等优点。下载本文