[发明专利]一种褐煤提质的装置及其提质方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种洁净煤技术，尤其涉及一种褐煤提质的装置及其提质方法。

背景技术

褐煤是煤化程度最低的煤种，煤化程度介于泥炭和烟煤之间，含水量高，在空气中易风化；含一定量的原生腐殖酸，碳含量低，氧含量高，氢含量变化大；挥发分一般在45％～55％。由于褐煤水分高、热值低、易风化和自燃，单位能量的运输成本高，不利于长距离输送和贮存。褐煤直接燃烧的热效率较低，且温室气体的排放量也很大，难以大规模开发利用。此外，褐煤作为原料转化利用也受到限制，褐煤液化、干馏和气化都需要把煤中水分降至10％以下。

据第三次全国煤炭资源调查(1999年)，我国煤炭资源总量为5.57万亿t，保有储量10032.6亿t，已探明的褐煤保有储量为1311.42亿t，约占煤炭保有储量的13％，因此大量的褐煤需要进行褐煤提质。褐煤提质是指褐煤在脱水、成型和热分解等过程中，煤的组成和结构发生变化，转化成具有近似烟煤性质的提质煤。褐煤脱水提质加工后，水分显著降低，发热量大幅度提高，既可防止煤炭自燃、便于运输和贮存，又有利于发电、造气、化工等使用。

近年来，随着国内煤炭价格大幅上涨，价格相对低廉的褐煤资源又重新引起能源化工行业的重视，一批新建煤化工项目纷纷改用褐煤作为原料，开发出了多种褐煤提质加工技术。国内外褐煤提质加工技术归纳起来大体可分为非蒸发脱水提质技术、蒸发脱水提质技术、热解提质技术三大类。

以高温高压蒸汽(或高温热油)干燥技术为代表的褐煤非蒸发脱水提质技术，是一种通过高温高压等条件来改变褐煤的物理和化学结构，将之转变成为洁净、高效的烟煤燃料的提质方法。这种新型提质技术是将褐煤与高温高压蒸汽(或高温热油)直接接触，使水分脱出，从而使褐煤收缩变得更加致密，疏水性增强。该方法热效率及其安全性都比较高。

美国KFx公司在上世纪80年代中期开发了K燃料工艺(K-Fuel Process)技术，经过20年的完善已进入工业应用阶段。其提质过程是：煤经过粉碎之后，通过传送装置送入高压釜。高压釜内压力和温度分别维持在3.7MPa和238℃。在高压釜中，煤块发生破裂，将硫化物从煤中分离出来，煤中的水分也随之蒸发掉。经过高温高压处理的煤粉和蒸发出来的水蒸汽可以直接送入锅炉进行发电或供热。

类似的技术还有乌克兰的热压处理工艺：将粒度为13～100mm的褐煤，在压力为2MPa的饱和蒸汽下处理2～3h，使煤收缩而脱除其中水分。最终将其水分由33％降至15％～18％，热值则由15.7MJ/kg提高到20.7MJ/kg。

日本电源开发公司(D)和川崎重工公司(K)从1976年开始研究并成功开发出了D-K非蒸发脱水工艺。D-K脱水工艺可实现褐煤水分在非蒸发条件下加热，使水分以液体状态从褐煤中脱出，其煤质变化类似天然的煤化作用。装置内有4台压力釜，可实现半连续运转，压力釜之间可实现排出蒸汽和热水的回收。

日本神户制钢所(Kobe Steel Group)于1993年开始研究UBC(Upgrading Brown Coal)褐煤提质技术，其特点是用轻油去除褐煤中的水分。具体工艺是：将褐煤研磨成粉状后，与再生油(通常是石油裂解产生的轻油)和重油混合，形成煤浆，然后在一个蒸发器中加热煤浆，水分被蒸发，再用细颈盛水瓶从脱水的煤浆中回收油，得到提质粉煤，最后将提质的煤压制成型。

长期以来，欧洲许多盛产褐煤的国家除将褐煤用于发电和大型锅炉外，其余都是将其加工成型煤后用于工业和民用，澳大利亚亦不例外。褐煤在成型过程中，经过高压或剪切等物理作用，使其凝胶结构及孔隙系统受到了不可逆的破坏，因而从本质上改变了煤样的煤阶，煤化度也随之提高。

上述褐煤提质工艺，所需设备复杂，工艺流程较多，投资大，热效率低，不利于在中国的大规模推广应用。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种褐煤提质的装置及其提质方法，装置包括煤浆制备装置、泵，管道干燥器、多个自蒸发器、加热装置和液固分离器，所述泵一端连接煤浆制备装置，另一端连接所述管道干燥器的入口端；所述管道干燥器为套管形式，其外部设置有煤浆预热夹套和多个二次蒸汽预热夹套，所述自蒸发器具有煤浆管和蒸汽管，多个自蒸发器的煤浆管串联连接，其一端连接所述管道干燥器的出口端，另一端连接所述煤浆预热夹套，所述煤浆预热夹套的另一端连接所述液固分离器；所述二次蒸汽预热夹套的一端分别连接所述自蒸发器的蒸汽出口，另一端连接冷凝水槽；所述加热装置采用熔盐或导热油间接加热。

其中所述泵为高压柱塞泵或隔膜泵。