煤炭无氧干燥工艺简介

煤炭无氧干燥工艺简介煤炭无氧干燥工艺简介 Lambton Clean Energy Solution Limited 为 Lambton Conveyor Ltd 的子公司 位于加拿大安大 略省 是一家专门从事干燥技术和设备研发和推广的公司 主要产品和技术包括 褐煤干 燥和改性技术和装备 煤调湿技术和设备装备 煤泥和焦炭干燥机 生物质燃料干燥和造 粒系统 工业和农业废弃物干燥和利用系统等 现有煤炭干燥工艺存在的问题现有煤炭干燥工艺存在的问题 易爆炸 对于采用烟气与煤炭直接接触的干燥工艺 都存在爆炸问题 磨损严重 对于带有内加热装置的干燥工艺和气流干燥工艺 都存在设备磨损问题 能力小 对于褐煤干燥提质 由于其水分含量高 现有干燥工艺都存在单机能力小的 问题 无氧干燥工艺的优点无氧干燥工艺的优点 无任何爆炸的可能 由于采用烟气与煤炭非直接接触的干燥工艺 彻底杜绝爆炸问题 磨损轻微 由于被干燥的煤炭在干燥机内的移动速率非常缓慢 磨损问题为所有干燥 装置中最轻 单机能力大 对于褐煤干燥提质 单机能力可达 500 万吨处理量每年 投资小 系统简单 流程短 通过调整干燥机内换热元件的结构和布置方式 可以直 接干燥大颗粒的煤炭 干燥前 仅需粗粉碎和筛分 干燥后无需造粒 运行费用低 系统压降小 电耗低 一机多用 产品终水分容易调节 对于褐煤干燥 根据需求 可以仅脱除表面水 也 可以同时脱除表面水和结合水 干燥改性后的褐煤由亲水性转变为疏水性 热值可达 5500 6000kcal kg 可以实现长途运输 无氧干燥工艺简介无氧干燥工艺简介 待干燥改性的褐煤首先经过破碎 筛分 40mm 以下的褐煤 由输送机 1 输送至提升机 2 提升至干燥机 3 的顶部 被干燥机 3 内置的烟气管内的烟气加热脱水 干燥后的物料由干 燥出料 10 排出干燥系统 湿物料中的水分蒸发所产生的蒸汽和干燥过程中所产生的可燃气 体由蒸汽管 5 排至可燃气体分离器 6 分离出可燃气体后 蒸汽由蒸汽引风机 7 经蒸汽尾气 管 8 排出 分离后的可燃气体由可燃气体管道 9 送至燃烧炉 16 燃烧炉 16 所需的燃烧空气 由燃烧风机 17 提供 高温烟气经沉降室 15 后由干燥机的底部或中部进入干燥机 3 从干 燥排气管 11 排出的尾气 一部分与高温烟气混合 提供干燥所需的烟气温度 其余由烟气 引风机 13 通过管道 12 排空 干燥机内部的烟气和被干燥的褐煤的流向如图所示 烟气由干燥机的下部进入 经过多次 折流 从干燥机的上部排出 被干燥的褐煤自上而下垂直移动 无氧干燥工艺流程 前期研究工作前期研究工作 主要是收集褐煤干燥提质方面的资料 并在实验室中对其理论进行验证 试验用褐煤分别 选自加拿大萨斯卡通和美国北达科他州的老年褐煤 以下为前期工作的结论 1 干燥褐煤吸潮原因 褐煤内部存在许多毛细孔 湿褐煤就像吸足水分的海绵 而干燥 指仅脱除表面水的情况 后的褐煤就像拧干后的海绵 当干燥 指仅脱除表面水的情况 后的褐煤遇到水时 就会 吸潮 与拧干后的海绵吸水的原因一样 这就是为什么干燥 指仅脱除表面水的情况 后 的褐煤在放置过久或运输过程会吸潮的原因 2 褐煤在干燥过程中所发生的物理和化学变化 褐煤在常压下加热到 100 度以上时 大部分的自由水能够被蒸发 当褐煤水分低于 15 时 若需要继续干燥和脱水 即脱除结合水时 由于褐煤与结合水有较强的结合力 则需要较 高的温度和能量才能够进行 当褐煤在常压下继续加热到 180 度以上时 褐煤结合水 内 在水 能够被脱除 当褐煤温度高于 150 度时 羟基官能团 主要是 COOH 发生分解 析出 CO2 气体 同时将 褐煤的结合水 内在水 排除 进一步提高温度 将导致越来越多的羟基官能团分解 从 而引起褐煤的表面性质改变 在这种干燥温度条件下 由于大量的羟基官能团分解 导致褐煤内部的毛细孔倒坍和产生 交联 毛细孔倒坍可以阻止水分进入毛细孔 而交联反应则能够对毛细孔进行密封 阻止 倒坍的毛细孔在吸收水分时再膨胀 另外 当褐煤温度被加热到 200 度以上时 其表面积会大大减少 表面积减少的主要原因 是由于在高温干燥条件下引起褐煤内部的焦油的强烈迁移 即焦油由毛细孔内部向毛细孔 外部迁移 迁移到毛细孔外部的焦油在冷却过程中 由于焦油冷凝从而对毛细孔进行密封 从而一起褐煤的表面积减少 由于上述过程 即毛细孔倒塌 交联反应和焦油迁移对毛细孔形成密封 结果褐煤变得越 来越疏水 同时也能够观察到褐煤的硬化 这也导致褐煤的刚性结构的形成 其结果就是 褐煤能够从软煤转换为硬煤 由亲水性转换为疏水性 从而可以实现褐煤的长途运输 3 干燥褐煤的性质 A 干燥褐煤的毛细孔的尺寸分布 通过压汞法来确定干燥褐煤的毛细孔的尺寸分布 干燥前褐煤的毛细孔的尺寸为小于 0 01 m 而干燥后褐煤的毛细孔尺寸扩大为 1 0 0 01 m 而水蒸气中水分子的动力学半径约为 28 10 4 m B 干燥褐煤孔隙率的变化 实验结果显示 干燥前褐煤的孔隙率为 0 65CM3 G 干燥后褐煤的孔隙率为 0 3CM3 G C 干燥褐煤表面积的变化 通过 CO2 吸收法来确定干燥褐煤的表面积 褐煤的表面积为 280M2 G 在中温干燥条件下 褐煤的表面积为 223M2 G 而在高温条件 下 褐煤的表面积为 180M2 G 引起其表面积变化的主要原因是由于在高温干燥条件引起 褐煤内部的焦油的强烈迁移 即焦油由毛细孔内部向毛细孔外部迁移 迁移到毛细孔外部 的焦油在冷却过程中 由于焦油冷凝从而对毛细孔进行密封 从而一起褐煤的表面积减少 D 化学成分的析出 当褐煤温度超过 200 度时 干燥尾气有焦油析出 当褐煤温度超过 150 度时 干燥尾气有 CO2 析出 褐煤中的羧酸和羰化物的分解可降低褐煤的亲水性 另外 褐煤中 CO2 的形成对于褐煤中 毛细孔结构中水分的脱除和焦油的迁移也起到重要作用 羟基官能团 主要是 COOH 分解所产生的气体 根据对褐煤干燥尾气成分分析 羟基官能团分解所产生的气体的组分如下 C7H8 C5H10O C7H8O C9H12 C6H6O C7H8O C8H10O C8H10O2 C9H10O C9H10O2 C9H10O3 C6H6O2 C8H10O2 C9H12O2 C10H14O C8H10O2 C10H14O2 C10H8 C10H8 C11H10 C15H15 C15H18 C15H22 C46 62H92 104O2 4 褐煤干燥工艺参数的确定 根据上述实验研究 可以根据干燥褐煤的不同用途 确定不同的褐煤干燥工艺条件 A 对于仅需脱除自由水 外在水 的情况 对于坑口电站 褐煤仅需脱除自由水 比如 RWE 的 WTA 工艺 多效过热蒸汽干燥工艺 干燥温度不能超过 150 度 否则 会有不凝气体产生 形象 影响所产生的蒸汽再次利用 主要是降低干燥机的内置换热器的传热系数 对于采用烟气作为干燥介质的褐煤干燥工艺 干燥温度不能超过 150 度 否则 会有可燃 气体产生 会着火甚至发生爆炸 因此 对于采用烟气作为干燥介质的褐煤干燥工艺 必 须严格控制干燥温度 避免褐煤超温 甚至局部超温 所以采用烟气作为干燥介质的褐煤 干燥工艺 一般只能去除褐煤的自由水 外在水 即使如此 由于难以避免褐煤的局部过 热 干燥系统还是会发生会着火和爆炸 B 脱除结合水 内在水 即褐煤改性 由于脱除结合水 内在水 即褐煤改性 褐煤需要达到较高的温度 以便去除脱除结合水 内在水 同时要达到褐煤内的羟基官能团分解 毛细孔倒坍 产生交联 并且要使褐煤 内部的焦油迁移 对毛细孔进行密封 在这种干燥条件下 一定会有可燃气体的释放 为 了安全考虑 干燥系统最好是无氧或低氧运行 而过热蒸汽干燥则是最安全的选择 目前的进展目前的进展 首先设计加工安装每小时 0 5 吨褐煤干燥改性的试验装置 由于考虑到试验成本 环保压 力和未来市场等因素 该试验装置安装在 LAMBTON CONVEYOR LIMITED 在郑州的加工车间 内 试验所用的褐煤则从锡林浩特采购 结论结论 1 立式无氧煤炭干燥机可以用于煤调湿 褐煤干燥改性 2 干燥过程安全 无任何着火或爆炸的危险 3 褐煤的全水分可以降至 5 以下 4 尺寸较大的褐煤干燥后 出现裂纹 5 部分干燥后的褐煤表面和内部有焦油析出 颜色发亮 与烟煤类似 6 部分干燥后的褐煤即使用水浸泡 经过阴干后 水分大约为 10 到 20 如进一步了解详情 请联系 LAMBTON CLEAR ENERGY SOLUTIONS Inc 地址 河南省郑州市高新技术开发区腊梅路 150 号 网站 Under Constructio