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1、现代褐煤提质技术,北京柯林斯达科技发展有限公司,一 煤炭成煤过程 二 褐煤分类 三 褐煤基本特征 四 影响褐煤发热量的主要因素 五 褐煤提质机理与工艺方法 六 褐煤热解失重规律 七 褐煤提质工艺与产物特征 八 褐煤工业提质工艺 九 带式褐煤改性、炭化炉工艺说明 十 改性褐煤项目产品全水含量与项目主要生产指标关系 十一 带式炉设备简介 十二 带式炉设备特点 十三 10万吨/年产业化带式炭化炉工业现场 十四 带式改性炉制造、试验、安装现场 褐煤提质项目工艺流程 对褐煤提质的几点认识 公司简介,目 录,煤炭成煤过程 煤炭是地史时期植物死亡堆积，并被水体泥沙覆盖后，在漫长的地质条件作用下，经过煤化作用

2、和变质作用，形成的可燃有机岩。 成煤及变质过程为： 成煤物质在成煤及变质过程变化 成煤过程是高热值组分富集，低热值组分脱除的过程，作为燃料使用主要是要求发热量高。,一 煤炭成煤过程,二 煤炭分类,根据煤化程度，将煤炭划分为褐煤、烟煤和无烟煤三大类。 褐煤与烟煤的界限，当Vdaf37%、Pm 3050%、Qgr.m.af 24MJ/kg为烟煤中的长焰煤小类。 当Vdaf37%、Pm 3050%、Qgr.m.af 24MJ/kg为褐煤。 褐煤分类： 褐煤一号为年轻褐煤，未经过成岩作用常为软质褐煤，有类似粘土工艺特性。 褐煤二号为年老褐煤，已经过成岩作用常为硬质褐煤，有岩石工艺特性。 中国的褐煤90

3、%以上为硬质褐煤。 软质褐煤与硬质褐煤具有截然不同的工艺特征。软质褐煤可无粘结剂成型，硬质褐煤一般需要采用粘结剂成型。,三 褐煤基本特征,元素组成特征 褐煤氧含量Odaf=1825%，平均21%，比烟煤高约高约10%，碳含量Cdaf=6875%，平均70%，比烟煤低约10%。随着煤变质程度的进行，含氧官能团脱除，氧同时也减少，褐煤变质成烟煤。 分子结构模型 褐煤 烟煤 无烟煤 褐煤分子链上含氧官能团多，主要以-COOH（羧基）、-OH（羟基）和-C=O（羰基）为主。随着煤变质程度的进行，含氧官能团脱除，氧同时也减少，褐煤依次变质成为烟煤、无烟煤。 褐煤含氧官能团为低发热组分，并且对水具有强烈的

4、吸附作用，是褐煤全水含量高发热量低的内在因素。,煤质指标特征 煤质特征指标主指全水、灰分、挥发分、发热量。 由上分析，中国褐煤全水高，灰分高，含氧量高，挥发分高，发热量低，一般为3000kcal/kg左右，使用价值低。因煤质差又不易经济的长途外运，使得褐煤的工业应用仅以煤产地为主，其资源优势难以转化为经济优势。,典型褐煤与烟煤质量指标对比,四 影响褐煤发热量的主要因素,褐煤发热量有多种表示方法。商品煤一般采用收到基低位发热量来表示褐煤品质。褐煤的工业分析与元素分析组成： 煤中碳氢为发热物质。全水、灰分、氧为非发热物质。 典型褐煤发热物质与非发热物质的组成 上述褐煤非发热物质占褐煤重量达56.3

5、4%，其中水分占38%，氧占11.85%，灰分占6.49%。根据煤炭发热量测试国家标准，上述非发热物质影响褐煤发热量原因有二： 第一：减少单位重量褐煤中有效发热量物质的量，导致褐煤发热量降低。 第二：全水在褐煤燃烧过程中要吸收发热物质热量(转变成水的潜热)相变为水蒸汽。,褐煤热值与全水、氧和灰分含量的关系 如，某褐煤全水38%，全水降低到8%时，全水减量为32.61%；褐煤热值提升量为2056.06kcal/kg。 故导致褐煤发热量降低最显著的是全水，其次为氧和灰，所以对褐煤而言，脱水比脱灰更重要。,五 褐煤提质机理与工艺方法,褐煤提质是采用一定的工艺方法，脱除褐煤中非发热物质水、氧和灰分，使

6、发热物质碳、氢富集。从而提高褐煤单位重量热值，提升褐煤燃料品质，使低热值褐煤加工成为高热值动力燃料。 目前可行的煤炭加工方法 褐煤脱水：采用蒸发脱水工艺方法。 褐煤脱氧：采用热解脱氧工艺方法。 褐煤脱灰：采用捡矸、选煤脱灰方法。 蒸发脱水、热解脱氧统称褐煤热加工工艺方法。选煤降灰，对褐煤而言，因矸石泥化严重，目前正处于研究试验之中，需另行研究。 褐煤提质机理：脱除非发热物质，使发热物质富集。 褐煤提质工艺方法：褐煤热加工。,六 褐煤热解失重规律,九 褐煤提质工艺与产物特征,根据褐煤受热温度分为以下三种提质工艺： 1.干燥提质：在180温度范围内，褐煤受热，脱除部分水分，使褐煤干燥，热值得到初步

7、提升； 2.改性提质：在180300温度范围内，褐煤进一步受热，脱除全水、结晶水和部分含氧官能团，使褐煤脱氧改性，热值得到大幅度提升； 3.炭化提质：当温度在500600时，褐煤热解，析出低热值挥发分，固定碳富集，成为高热值炭化褐煤及副产品煤焦油。,十 褐煤工业提质工艺,商品提质褐煤 关健质量指标与储运要求,提质褐煤用途定位,十一 带式褐煤改性、炭化炉工艺说明,工艺说明 带式炉由炉体、驱动系统、传运输送系统、自动控制系统四部分组成。另配套有燃煤热风炉、干法产品冷却系统。带式炉沿水平长度方向上分干燥段、改性(炭化)段和冷却段。工作时，原料煤从入炉端均布于柔性输送带上，随输送带进入干燥段和改性段，

8、与来自燃煤热风炉200300热烟气穿层热交换，原料煤分别受热干燥脱水和改性脱氧完成提质过程后，进入冷却段被冷烟气冷却至60左右，出炉即成合格产品。 燃煤热风炉采用褐煤流化床热风炉。出炉高温热烟气经带式炉内抽出气体调温至工况温度。干燥热烟气和改性热烟气含氧量控制在3%以内。 干法产品冷却系统。在冷却段，冷烟气穿层与改性热煤换热后升温，出炉后进入烟冷器冷却后循环入炉使用，系统不消耗工业用水，也不产生工业废水。,带式炉工艺原理图,十二 改性褐煤项目产品全水含量与项目主要生产指标关系,褐煤干燥、改性应以蒸发脱水量为项目能力指标，加工煤量随产品水分变化而变化。,十三 带式炉设备简介,带式炉按工艺分为三段

9、，即干燥段、改性(炭化)段和冷却段。工作时，煤料在入炉端均布在输送带上，依次通过脱水干燥、脱氧改性或热解脱除挥发分后，经冷却出炉成为提质产品。 干燥段温度为180，改性段温度为250 左右 ，炭化段为500600 。改性时需要外部供给热量，炭化时采用自身产生的煤气作为热源。,十四 带式炉特点,1.薄层快速连续生产。改性周期约30分钟，炭化周期约60分钟，产品质量均匀稳定，生产能力大，单炉生产能力可超过100万吨/年。 2.温度分区连续可控，产品干燥、改性时受热均匀、质量稳定。 3.产品冷却采用低温热烟气，出炉产品温度可控制在60以下，从而确保生产安全。 4.干燥温度控制在300以下，无挥发份和

10、其他有害气体逸出，是环保新型工艺。 5.炉体外部设有保温装置，内衬硅酸铝纤维棉和耐火材料，确保炉体密封和保温，可以有效的减少热量散失，提高生产中的热利用率，降低运行费用。 6.提质段中穿过料层的废气可以重新与热风炉产生的热风进行混合，进行循环使用，这样可以提高热效率，减少人热风炉的负荷，降低运行成本。 7.可方便的保证产品全水分控制在8-10%，可深度脱除产品内水，脱除含氧官能团，改变褐煤内部组织，确保干燥后的煤炭保存3-4个月不吸潮，水分不上升，大大提高了产品的市场竞争力。 8.3mm以下的粉煤作为热风炉的原料，很好的解决了粉煤利用问题。 9.进炉热风中氧含量控制在3%以下，从而保证生产安全

11、。,十五 10万吨/年产业化带式炭化炉工业现场,1998年投产的带式炭化炉,试验现场,褐煤提质工艺中冷凝水的回收,褐煤中含有约40%的水分，即1吨褐煤中含有400Kg的水，不管采用何种提质工艺，褐煤中的水分最终均以水蒸汽形式排入大气之中，对于干旱缺水地区，褐煤中的水应视为一种资源进行回收利用。 以改性提质为例，100万吨/年褐煤改性项目，年排放水蒸气总量为30万吨/年，按 实验的冷凝回收技术，水蒸气回收率可达60-70%，即年冷凝回收水量约为20万吨/年。,试验冷凝回收水呈现中性，硬度低、无异味，仅有少量杂质，经过滤后水质表观较好，待进一步测定。 回收水与过滤后的水样见样品,改性炉水蒸汽排放状

12、况,50万吨/年褐煤改性炉制造现场,工程安装现场,十五 褐煤提质项目工艺流程,由矿井来的原褐煤使用整形破碎设备，将超过粒度上限的煤破碎至要求的粒度后，进行筛分处理，筛上符合粒度要求的块煤进入带式炉中进行改性提质或炭化提质。改性提质时，筛下的末煤作为燃料，为改性提供热源；炭化提质时，末煤单独销售。炭化提质产生的热煤气进入煤气净化系统回收煤焦油，净化后的煤气，返回带式炉自用。,十六 对褐煤提质项目的几点认识,1、蒙东地区具有丰富的褐煤资源和丰富的褐煤吸附水资源，在开采煤炭的同时，应同时考虑吸附水的回收利用,以满足本区工业项目用水需求，促进工业发展。 2、蒙东地区褐煤具有全水含量高、灰分高、发热量低

13、的特点，应采用现代褐煤提质技术，提升褐煤质量品质，落足外部市场对动力煤质量指标要求。 3、针对蒙东地区褐煤特点，褐煤的提值工艺应以干燥脱水，改性提质为主，慎造炭化提质工艺。（高灰褐煤炭化，半焦产品灰分更高，用途受限） 4、褐煤干燥和改性提质是现代褐煤气化和煤化工行业的基础。在某种意义上讲，褐煤的干燥和改性提质将是蒙东地区褐煤转化的主导工艺方式。 5、将褐煤提质加工和回收吸附水工艺结合，实验褐煤提质项目，盈水外供，电厂和其他煤化工项目工业用水，自供平衡，不再耗用本区珍贵的水资源。,十七 公司简介,北京柯林斯达科技发展有限公司的前身是北京柯林斯达能源技术开发有限公司，成立于2000年。是在中外技术合作基础上以煤炭加工与燃烧技术领域的科技开发、设备制造、工业化推广应用为主营的高新技术企业。 经过近十年的发展，公司在煤炭深加工方面，采用现代快速热解技术，成功开发了褐煤改性提质技术、低阶烟煤中、低温炭化生产兰炭及高炉喷吹煤技术和核心设备，并配套形成了单炉百万吨级改性、炭化加工能力的工业项目，达到国内领先水平。在水煤浆制备及燃烧设备方面，在全国20余个省分得到广泛应用，占全国水煤浆用量的60%以上，并出口到东