CN101709880A - 褐煤加工提质远距离输送电厂锅炉燃烧发电工艺 - Google Patents

Abstract

一种褐煤加工提质远距离输送电厂锅炉燃烧发电工艺，主要包括：原料褐煤预处理、破碎筛分、干燥脱水、煤粒细碎、高压辊压成型、型煤冷处理及硬化、远距离输送、储存和再破碎，然后送循环流化床锅炉燃烧发电。其中干燥用管式干燥机，采用低压过热蒸汽间接干燥，避免干燥过程中温度过高，挥发分与氧气反应产生爆炸；成型采用干燥后褐煤毛细管仍有少量内水作为粘接剂，在一定温度、水分、粒度和压力下辊压充填煤粒间的空隙，加强煤粒间的接触而成型，减少煤粒二次吸附水分，降低运输成本，便于远距离输送；输送至电厂的型煤经磨煤机再次破碎至≤10mm，送至锅炉燃烧发电。本发明有效的提高了褐煤的经济价值，对环境污染影响小，整个工艺安全、可靠。

Description

褐煤加工提质远距离输送电厂锅炉燃烧发电工艺

技术领域

本发明涉及褐煤加工提质综合高效利用技术领域，特别涉及远距离运输褐煤用于电厂锅炉燃烧发电的工艺及其关键设备。褐煤经过原料破碎处理、干燥脱水、大型高压辊压成型、型煤远距离输送，储存和型煤再破碎处理，以满足电厂循环流化床锅炉燃烧发电的要求。

背景技术

富含水褐煤的干燥提质是在一定温度下经脱水后转化成具有类似烟煤性质的提质煤。提质后的褐煤将更有利于综合利用、运输和贮存。由于水分是褐煤特征之一，根据水分的结合状态分为游离水和结晶水两大类，前者又可分为外在水分和内在水分二种。褐煤脱水过程除脱去部分水分外，也会伴随着一些煤的组成和结构的变化，但褐煤的提质过程主要是褐煤的脱水过程。

富含水褐煤的含水量通常在15wt％～55wt％，若直接参与燃烧，一方面在着火过程中需要消耗大量的能量；另一方面褐煤挥发分高，容易发生爆炸。此外，由于水分蒸发的过程会带走大量热能，使得燃烧排烟热损失大，热效率低，温室气体的大量排放使得富含水褐煤的使用面临特殊的挑战。大量开采水分高的褐煤直接用于燃烧，不仅锅炉燃烧不稳定，而且效率低。同时，以原煤状态长距离运输这些高水分和低热值的褐煤，要花费过高的费用并且也不安全。

如将褐煤中的约50％的水分除去，则将会把褐煤燃烧后产生的温室气体的排放量降低15％。例如一种水分42.52％、发热量11.93MJ/kg的褐煤，经干燥提质后，水分降到14.43％，发热量增至18.08MJ/kg，相当于提高了热值51.6％；另经测算，运输100吨45％水分的褐煤2000公里，运费约20000元，其中花费在水上的运费约为9000元，并且有自燃的危险，如果将水分干燥到10％，那么花费在水上的运费可减至2000元，可节约7000元。因此，开发干燥成型远距离运输褐煤用于电厂锅炉燃烧发电的工艺及关键设备，对于提高富含水褐煤的市场竞争力，降低成本具有重要意义。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种褐煤加工提质后远距离运输用于电厂锅炉燃烧发电的工艺及其关键设备。富含水褐煤经过破碎、间接或直接干燥、大型辊压机成型处理后，以满足降低成本，远距离异地运输的需要和电厂锅炉燃烧发电的需要，进一步提高对富含水褐煤的经济价值和环境保护的综合利用。该工艺具有生产装置占地面积少，工艺成熟可靠，投资省且能适应各种不同富含水褐煤的处理。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种褐煤加工提质远距离输送电厂锅炉燃烧发电工艺，其工艺过程包括：原料褐煤预处理、煤粒破碎筛分、褐煤干燥除水、煤粒精破后高压辊压机压制成型、型煤冷处理及硬化、型煤远距离输送、型煤储存、型煤破碎、及循环流化床锅炉燃烧发电；将含水量在15wt％～55wt％、煤粒度≤300mm的褐煤，相继经破碎，筛分为粒度≤6.3mm的褐煤，经干燥装置干燥除水后，褐煤中的水分脱至5wt～11wt％，其含水量5wt％粒度≤6.3mm的褐煤就地直接送坑口电厂锅炉燃烧发电；对于远距离电厂发电则进一步将干燥后的褐煤精加工处理后，远距离输送作为电厂锅炉燃烧的原料，所谓精加工处理就是将干燥后的褐煤精碎、筛分至粒度在≤1mm，温度控制在小于80℃范围内，采用无添加粘接剂褐煤成型技术，物料被送入高压辊压机的模具中，在那里褐煤被高压辊压机辊压成型煤，型煤冷却皮带进行冷却硬化，强度和热稳定性达到要求型煤，通过远距离运输，送至电厂的储煤仓库，出型煤仓库的型煤再经磨煤机破碎到粒度≤10mm，送循环流化床锅炉燃烧发电。

经加工处理后的型煤密度由干燥前的0.7～0.9吨/立方米提高到成型后的1.2～1.35吨/立方米。

本发明技术方案中，所述的褐煤干燥采用间接干燥工艺，使含水量15wt％～55wt％，煤粒度≤300mm的褐煤经过破碎、筛分，破碎后的煤粒度在≤6.3mm范围内，然后通过链式输送机送至褐煤干燥装置，干燥装置主要由蒸汽换热式管式干燥机、料斗、进料器、叶轮阀、排气通道、电除尘器组成。原煤通过给料机连续不断地从进料口送入蒸汽换热式管式干燥机上方入口处，干燥后的煤粒从蒸汽换热式管式干燥机下方出口出来，干燥后的褐煤含水量控制在5wt％～11wt％。

本发明技术方案中，在所述的干燥装置中，蒸汽换热式管式干燥机的管内走≤6.3mm煤粒，管外走加热介质，通过间接换热干燥湿的褐煤，所述的加热介质为低压过热蒸汽，压力≤0.4MPa、温度160～180℃，低压过热蒸汽走蒸汽换热式管式干燥机壳程，沿干燥机轴中心管进入壳程，把热量传递给蒸汽换热式管式干燥机管程内的褐煤，通过煤粒出口含水量5wt％～11wt％来调节和控制蒸汽加入量，并使其干燥褐煤出料口温度≤90℃；干燥装置蒸发排放的混合气体，主要含有水蒸气、空气、粉尘及其它微量组分，经电除尘装置处理后，符合环保排放。

本发明技术方案中，蒸汽换热式管式干燥机是关键设备，该管式干燥机由外筒和内件组成，内件设计为多管管束，干燥管内设有旋转状导向叶片，管式干燥机从入口至出口向下倾斜一角度；管式干燥机是一个旋转运动装置，通过调节控制旋转速度调节物料干燥时间，该管式干燥机单机入口物料量为40～65吨/小时，出口物料量为30～48吨/小时，蒸发水量为12～18吨/小时；蒸汽换热式管式干燥机消耗蒸汽量为16～19吨/小时，蒸汽消耗指数为3.3～4.0公斤/平方米.小时，出水比为0.36～0.39公斤/公斤，换热面积为1000～7000平方米。

本发明技术方案中，辊压成型采用无添加粘接剂褐煤成型技术，是将干燥后的褐煤精碎、筛分至粒度在≤1mm，温度控制在小于80℃范围内的其煤粒，先经过预压装置将煤粒进行预压紧再进入高压辊压机的模具中辊压成型，压制的形状，模块的尺寸根据需要可以改变，成型压制褐煤团压力为400-8000kN，单位长度团压力24-75KN/cm。

本发明技术方案中，高压辊压机是关键设备，单机入口物料量55吨/小时，出口型煤量为44吨/小时，型煤成型率≥80％。

本发明技术方案中，高压辊压机辊压成型后的型煤经筛分后，符合要求的型煤送往型煤冷却皮带进行冷却硬化，以提高型煤的强度和热稳定性；不符合要求的型煤循环返回破碎、筛分和辊压成型，循环使用。

本发明技术方案中，成型后的型煤通过火车或汽车或其它运输工具远距离运输至电厂的储煤仓库，到达电厂的型煤经磨煤机再次破碎至≤10mm，去循环流化床锅炉燃烧发电。

本发明技术方案中，褐煤经远距离输送至电厂的型煤仓库，型煤堆高不超过4m，并设计消防设施，定期监测一氧化碳或甲烷含量、型煤堆料中的温度，以预防型煤仓库发生火灾。

本发明的技术方案中，成型后的型煤可进行远距离运输，反吸空气中的水分能力减弱。

本发明的主要技术特点在于：

(1)对富含水褐煤具有含水量高、气体挥发分高、易自燃的特点，本发明采用具有安全措施的间接干燥工艺，控制安全的干燥温度范围，采用低压过热蒸汽为干燥热媒介质，使干燥和热压成型及输送过程可控和安全，防止褐煤由于温度过高，挥发分气体逸出及粉尘与空气中的氧气反应发生爆炸。

(2)采用蒸汽换热式管式干燥机间接干燥工艺，该管式干燥机由外筒和内件组成，内件设计为多管管束。管式干燥机稍微倾斜，成一斜度。冷原料煤连续不断地从煤粒料斗经分布器送入管式干燥机管内，干燥过的热煤不停地流到管式干燥机下部的出口。干燥所需的热能由低压蒸汽供给，低压蒸汽沿管式干燥机中心管轴向进入，并迅速向管束表面扩散，不断把热量传递给管束管内的煤粒。

(3)管式干燥机是一个旋转运动装置，通过调节可以控制旋转速度，以提高加热介质与被加热介质接触面积，从而提高传热系数，缩短加热时间，反之亦然。由于管式干燥机具有一定的倾斜度，冷煤原料连续不断地从上方进料口送人干燥器内并顺利地流到干燥器的出口。

(4)与煤一起进入干燥装置内的空气吸收了水分以后与水蒸汽混合在除尘器内与煤粉分离除尘后排入大气。由于在低温下进行的干燥过程是以干燥煤粒为主，煤的组分基本没有发生变化，挥发份气体没有逸出，排放的气体符合环保的要求。

(5)采用无需添加粘接剂热压成型工艺，根据毛细孔模型原理，褐煤中有大量含水的毛细孔，毛细孔中的水分称为内水，经采用管式干燥工艺后，大部分的内水被干燥，还有少部分水分作为粘接剂。根据褐煤成型原理，须保留一定的内水，成型时毛细孔被压溃，和破坏，进而充填煤粒间的空隙，呈现出相互作用的分子间力，加强了煤粒间的接触而成型。成型后的褐煤毛细孔结构被破坏，故重新吸附水现象大为降低，所以成型后的型煤可以长距离运输至电厂。

(6)褐煤无需添加粘接剂成型，热压成型是通过褐煤的干燥、加热到一定温度、一定时间后直接在高压下压制成型，该型煤具有水分低，热值高，自燃几率低，便于运输和降低成本。

(7)运输至电厂的型煤，经磨煤机破碎到≤10mm，达到锅炉燃烧发电的要求

通过本发明工艺的方法能较好的解决褐煤长距离运输至电厂发电的难题。特别是解决了褐煤自燃、再吸水、发电中大量温室气体排放问题。

本发明的优点：

本发明工艺与其它干燥成型工艺比较，具有以下方面的优点：

本发明的褐煤加工提质远距离输送电厂锅炉燃烧发电工艺，其富含水褐煤采用间接干燥的方法，将低温干燥介质作为热媒源，通过间接换热的干燥机将一定粒度的原煤(粒度＜6.3mm)通过煤粒分布器均匀分布到干燥装置进口管中，干燥管内设有旋转状导向叶片，煤通过重力和螺旋叶片导流作用在干燥管内作螺旋状运动，使煤粒吸附的内水和表面水分受热蒸发，从而达到干燥煤粒的目的。干燥过程中传热介质不直接与褐煤接触，解决了低燃点煤采用直接干燥易燃的缺陷，整个干燥过程简单、安全、可靠。

经干燥后的褐煤采用无需添加粘接剂热压成型工艺，利用留有的少部分内水分作为粘接剂，通过加热煤粒和热压辊压而成。成型时毛细孔被压溃和破坏，进而充填煤粒间的空隙，加强了煤粒间的接触而成型。

采用热压加压成型工艺后，改变了褐煤内部的结构，破坏了毛细孔物理结构，使之紧密，具有类似烟煤的性质，在长距离运输中，降低反吸水分能力，可较大地降低运输成本。对未经加工提质的褐煤运输而言，是把大量的水远距离输送，无形中增加了褐煤发电的成本。因此，经本工艺干燥成型处理后再进行远距离输送的褐煤就在于成本低廉，是黑煤发电成本的25～40％。

本发明采用的干燥、成型和破碎设备成熟可靠，控制简单，通过检测干燥机出口的煤粒水分，来确定干燥机进口煤粒的给料量或蒸汽流量。同时，通过调节成型机模具的形状和尺寸可调节型煤的尺寸。

采用本发明对环境的影响较小，基本无废弃物排放。在型煤运输过程和电厂的存储中也大大减少了粉尘，同时，可避免自燃的发生。

采用本发明建设的生产装置，其工艺设备易于制造、施工简单、生产操作容易、装置布置紧凑，具有较好的经济效益。

附图说明

图1是本发明的褐煤加工提质远距离输送电厂锅炉燃烧发电的工艺流程图

图2是本发明的褐煤加工提质远距离输送电厂锅炉燃烧发电的工艺流程简图

具体实施例方式

下面通过实例结合附图对本发明的内容给予进一步说明。

实施例1采用本发明设计的以褐煤为原料年产100万吨干燥、成型提质煤，及型煤运输、锅炉燃烧发电的工艺流程及主要参数。

工艺流程说明：

1、褐煤预处理：从界区来的富含水量为15-55wt％，煤粒为≤300mm的褐煤进入原料煤料仓，经带式输送机送入双辊破碎机，带有高合金材质的双辊破碎机将物料破碎到双辊间隙大小。经破碎后的煤粒在≤30mm，出双辊破碎机的碎煤进入弛张筛，经筛分后的粗煤粒去可逆锤式破碎机，被高速旋转的锤头击向反击板，煤粒被破碎至≤6.3mm，与筛分的细煤粒混合后进入碎煤仓。

2、褐煤干燥：由碎煤仓来的合格煤粒通过碎煤仓遛管送到干燥装置脱水。干燥装置由蒸汽换热式管式干燥机、料斗、进料器、叶轮阀、排气通道、电除尘器等组成。蒸汽换热式管式干燥机由外筒和内件组成，内件设计为多管管束，干燥管内设有旋转状导向叶片，管式干燥机稍微倾斜，成一斜度；管式干燥机是一个旋转运动装置，通过调节控制旋转速度，在干燥装置中，蒸汽换热式管式干燥机的管内走≤6.3mm煤粒，管外走低压过热蒸汽，通过管式干燥机间接换热脱除褐煤中的水分。干燥装置蒸发排放的混合气体，主要含有水蒸气、空气、粉尘及其它微量组分，经电除尘装置处理后，符合环保排放。蒸汽换热式管式干燥机加热介质为低压过热蒸汽，压力≤0.4MPa、温度160～180℃，褐煤中的水分脱至5wt～11wt％，并使其干燥褐煤出料口温度≤90℃。

3、煤粒精破：由管式干燥机来的干燥煤粒为≤6.3mm，含水量为5wt％-11wt％，温度为50-85℃的干燥煤粒，分别经叶轮阀、多层筛进行筛分，1～6.3mm的碎煤去可逆锤式破碎机(细碎机)、细筛机进行精破碎和分离至≤1mm后保温供高压辊压机使用。

4、高压热压成型：由细煤仓来的合格精煤粒，粒度在≤1mm，温度50-85℃，水分5wt％-11wt％，经物料分配器、干燥煤料斗进入高压辊压机前的预压装置把煤粒压紧后去成型压缩。高压辊压过程是采用无需添加粘接剂热压高压成型工艺，褐煤中毛细孔留有的少量内水作为粘接剂，在高压辊压的过程中毛细孔被压溃，充填煤粒间的空隙，加强了煤粒间的接触而紧密成型。高压辊压机是利用两个相对旋转运动的辊子将物料压进规定好的模子里，在那里煤粒可以被压成要求的形状，模块的形状和尺寸在一定程度上可以改变。

5、型煤冷却处理：高压辊压机压出的型煤经皮带输送机、成品振动筛分离后；符合要求的近80％型煤送往型煤冷却皮带冷却硬化处理后去型煤仓库。不符合要求的型煤返回到可逆锤式破碎机入口处与管式干燥装置来的干燥煤粒混合后去精破碎循环使用。

6、型煤输送及破碎：型煤仓库的型煤经火车、汽车等交通工具进行长距离运输至电厂型煤仓库，再经给煤机送入磨煤机进行破碎，入磨煤机的型煤尺寸无特殊要求，经破碎后煤粉粒径为10mm，出磨煤机的煤粉进入煤粉仓，煤粉仓内的煤粉经给煤机进入锅炉燃烧发电。

Claims (9)

1.一种褐煤加工提质远距离输送电厂锅炉燃烧发电工艺，其特征在于：工艺过程包括：原料褐煤预处理、煤粒破碎筛分、褐煤干燥除水、煤粒精破后高压辊压机压制成型、型煤冷处理及硬化、型煤远距离输送、型煤储存、型煤破碎及送循环流化床锅炉燃烧发电，将含水量在15wt％～55wt％、煤粒度≤300mm的褐煤，相继经破碎，筛分，煤粒度≤0～6.3mm的褐煤，经干燥装置干燥除水后，褐煤中的水分脱至5wt～11wt％，其含水量5wt％的褐煤就地直接送坑口电厂锅炉燃烧发电；对于远距离电厂发电则进一步将干燥后的褐煤精加工处理后，远距离输送作为电厂锅炉燃烧的原料，所谓精加工处理就是将干燥后的褐煤精碎、筛分至粒度在≤1mm，温度控制在小于80℃范围内，采用无添加粘接剂褐煤成型技术，物料被送入高压辊压机的模具中，在那里褐煤被高压辊压机辊压成型煤，型煤冷却皮带进行冷却硬化，强度和热稳定性达到要求的型煤，输送至电厂的储煤仓库，出型煤仓库的型煤再经磨煤机破碎到粒度≤10mm，送循环流化床锅炉燃烧发电。

2.如权利要求1所述的褐煤加工提质远距离输送电厂锅炉燃烧发电工艺，其特征在于：经加工处理后的型煤密度由干燥前的0.7～0.9吨/立方米提高到成型后的1.2～1.35吨/立方米。

3.如权利要求1所述的褐煤加工提质远距离输送电厂锅炉燃烧发电工艺，其特征在于：所述的褐煤干燥采用间接干燥工艺，使含水量15wt％～55wt％，煤粒度≤300mm的褐煤经过破碎、筛分，破碎后的煤粒度在≤6.3mm范围内，然后通过链式输送机送至褐煤干燥装置，干燥装置采用蒸汽换热式管式干燥机，在褐煤干燥装置中原煤通过给料机连续不断地从进料口送入蒸汽换热式管式干燥机上方入口处，干燥后的煤粒从蒸汽换热式管式干燥机下方出口出来，干燥后的褐煤含水量控制在5wt％～11wt％。

4.如权利要求3所述的褐煤加工提质远距离输送电厂锅炉燃烧发电工艺，其特征在于：在所述的干燥装置中，蒸汽换热式管式干燥机的管内走≤6.3mm煤粒，管外走加热介质，通过间接换热干燥湿的褐煤，所述的加热介质为低压过热蒸汽，压力≤0.4MPa、温度160～180℃，低压过热蒸汽走蒸汽换热式管式干燥机壳程，沿干燥机轴中心管进入壳程，把热量传递给蒸汽换热式管式干燥机管程内的褐煤，通过煤粒出口含水量5wt％～11wt％来调节和控制蒸汽加入量，并使其干燥褐煤出料口温度≤90℃，干燥装置蒸发排放的混合气体，主要含有水蒸气、空气、粉尘及其它微量组分，经电除尘装置处理后，符合环保排放。

5.如权利要求3所述的褐煤加工提质远距离输送电厂锅炉燃烧发电工艺，其特征在于：所述的蒸汽换热式管式干燥机由外筒和内件组成，内件设计为多管管束，干燥管内设有旋转状导向叶片，管式干燥机从入口至出口向下倾斜一角度，管式干燥机是一个旋转运动装置，通过调节控制旋转速度调节物料干燥时间，该管式干燥机单机的入口物料量为40～65吨/小时，出口物料量为30～48吨/小时，蒸发水量为12～18吨/小时，蒸汽换热式管式干燥机消耗蒸汽量为16～19吨/小时，蒸汽消耗指数为3.3～4.0公斤/平方米.小时，出水比为0.36～0.39公斤/公斤，换热面积为1000～7000平方米。

6.如权利要求1所述的褐煤加工提质远距离输送电厂锅炉燃烧发电工艺，其特征在于：所述的采用无添加粘接剂褐煤成型技术，是将干燥后的褐煤精碎、筛分至粒度在≤1mm，温度控制在小于80℃范围内的其煤粒，先经过预压装置将煤粒进行预压紧再进入高压辊压机的模具中辊压成型，成型压制褐煤团压力为400-8000kN，单位长度团压力24-75KN/cm。

7.如权利要求6所述的褐煤加工提质远距离输送电厂锅炉燃烧发电工艺，其特征在于：高压辊压机单机能力为：入口物料量55吨/小时，出口型煤量为44吨/小时，型煤成型率≥80％。

8.如权利要求1所述的褐煤加工提质远距离输送电厂锅炉燃烧发电工艺，其特征在于：高压辊压机辊压成型后的型煤经筛分后，符合要求的型煤送往型煤冷却皮带进行冷却硬化，以提高型煤的强度和热稳定性；不符合要求的型煤循环返回破碎、筛分和辊压成型，循环使用。

9.如权利要求1所述的褐煤加工提质远距离输送电厂锅炉燃烧发电工艺，其特征在于：褐煤经远距离输送至电厂的型煤仓库，型煤堆高不超过4m，并设计消防设施，定期监测一氧化碳或甲烷含量、型煤堆料中的温度，以预防型煤仓库发生火灾。

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