[发明专利]褐煤提质炉

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种将高水分低热值的褐煤提升其品质的工业炉，所产提质褐煤以长途外运为目的。

背景技术

全世界的褐煤地质储量约为4万亿T，占全球煤炭地质储量的40％弱。据20世纪末的统计，我国已有探明褐煤保有储量1300亿T，占全国煤炭总储量的13％左右。储量巨大。且埋藏深度浅，可采煤层厚，大多适宜露天开采，生产安全，开采成本低。

但是其热值低(一般在2700-3600Kcal/kg之间)，水分高(全水分在26-40％之间)，毛煤松软，孔隙率大，易碎裂，比表面积大，易风化、氧化，燃点低，发火期较短，外运困难。内蒙是我国的褐煤主产区，根据规划，到2020年，内蒙的褐煤生产能力将达到8000万T/年，霍林河矿区将成为世界级的特大型褐煤露天矿。由于内蒙严重缺水，不可能大量发展坑口电站，所产褐煤必需外运。唯一的选择是将低品质的褐煤提质后外运。研制高效的褐煤提质技术仍当务之急。

褐煤中的水有三类，即自由水、内在水和结晶水。当褐煤加热到100℃以上时，大部分的自由水能够被蒸发。当褐煤在常压下继续加热到150℃以上时，褐煤结合水(内在水)开始被脱除，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。结晶水是和灰份共存的水，要在更高的温度下才能分解。

对于无需远途外运的提质褐煤，例如用于坑口电站的褐煤，仅需脱除自由水。需远途外运的提质褐煤，必需提高脱水深度，因为只脱除自由水的褐煤容易返潮。在更高的干燥温度下，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℃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，并使褐煤的表面积减少。

由于上述过程，即毛细孔倒塌，交联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。

褐煤的这种最佳提质温度是褐煤的一种特质，有的褐煤可能是250℃，而有的褐煤可能要高达550℃以上，即达到低温干馏所需的温度，这应由实验确定。因此，本发明对褐煤的这种最佳提质温度未加限定。

公知的以长途外运为目的褐煤提质技术有多种。

可以把它们分类如下：

1.加热汽化：

1.1气体热载体：

1.1.1滚筒提质该技术可以将褐煤水分降至15％左右，脱水率高，热值提升

至4500kcal/kg左右。其原理是将料煤经破碎至0-50mm后放入充满约500℃的高温热风的滚筒。在倾斜转动的滚筒内，由滚筒壁上的扬料板使褐煤在干燥筒体内行程稳定的形成全断面料幕，使烟气与原煤充分交换热量，交换时间在30分钟左右，从而使褐煤得到干燥。

1.1.2振动混流提质将原煤破碎至35-50mm，经过热风干燥机干燥。干燥机为密闭式箱体，内设4-5层“之”字型振动式斜面筛网。热风炉产生的高温热风经过与冷风混合至230℃左右形成的中温热风从下而上的穿过干燥箱。煤粒从上而下的经过振动筛面，细颗粒从网眼中漏下，很快完成干燥，粗颗粒则缓慢经过筛面滚落而下，可脱去褐煤水分10％左右，热值提升至3500kcal/kg左右，单台设备干燥能力较大，可以达到300万吨每年，但脱水率低。

1.1.3带式炉提质使用热风干燥，但该技术所使用的热风温度可以高达300℃，采用预热、干燥和冷却过程，除了对褐煤进行干燥外，还能改性提质一分解了含氧官能团，使部分氧原子析出，从而使脱水率更高。褐煤放置在网状耐热金属带上输送，经过风机产生的强力风穿过网状输送带的网孔和褐煤之间的间隙与热风进行热量交换，使褐煤得到干燥和改性提质。可以将褐煤水分降至10％以下，热值提高到5000kcal/kg以上。

上述几种提质技术的共同缺点是：单台处理量不大；热效率不高；需要运动机构，结构复杂、造价贵、事故率高。