褐煤提質技術及應用前景探討張殿奎目錄一、背景及意義二、典型褐煤提質技術簡介三、褐煤氣化技術簡介四、褐煤精煉多聯(lián)產(chǎn)模式探討五、結束語一、背景及意義1、全世界褐煤地質儲量約為4萬億t，約占全球煤炭儲量的40%-50%。2、我國褐煤探明保有儲量1300億t，占全國煤炭總儲量的13%左右，另有褐煤預測資源量1903億t。3、褐煤毛細孔興旺，氧含量高〔無水無灰基20％左右〕，內水豐富，全水分高達30～50％，熱值較低，且熱穩(wěn)定性較差，不宜長距離運輸，直接作為大規(guī)模氣化原料又有很大局限性，目前主要用作局部地區(qū)動力燃料，開發(fā)率較低，僅占全國煤炭產(chǎn)量的4-5%。一、背景及意義一、立項背景及意義4、我國褐煤資源分布相對集中，以內蒙古東北部地區(qū)最多，約占全國褐煤保有儲量的3/4；以云南省為主的西南地區(qū)的褐煤儲量約占全國的1/5；東北、華東和中南地區(qū)的褐煤僅占全國的5%左右。褐煤煙煤無煙煤發(fā)電、熱解、直接液化、氣化化肥、民用、冶金噴吹、碳素材料長焰煤氣、肥、焦煤瘦、貧煤冶金、化工發(fā)電、動力一、背景及意義傳統(tǒng)：現(xiàn)代：煉焦用煤現(xiàn)代煤化工〔鼓勵〕民用及傳統(tǒng)煤化工煉焦用煤〔保護〕5、國家鼓勵開發(fā)利用“劣質〞煤——褐煤。6、褐煤資源往往賦存于西部落后地區(qū)，當?shù)卣谕缛绽迷摵置嘿Y源。褐煤提質技術是適合的高效利用途徑，有利于提高我國褐煤資源利用水平，可為當?shù)亟?jīng)濟開展做出奉獻。7、褐煤半焦可遠距離運輸，與運輸同熱量褐煤比較，可以節(jié)省運力25-30%以上。8、褐煤半焦可制成水煤漿〔也稱水焦?jié){〕，成漿濃度到達60%以上，可用于水煤漿氣化〔技術成熟〕；而褐煤的成漿濃度通常在45-50%。通過褐煤熱解提質可以有效克服其煤質局限，使之成為高質量的氣化原料，同時，回收高附加值的焦油產(chǎn)品，實現(xiàn)褐煤資源利用價值最大化。一、背景及意義目錄一、背景及意義二、典型褐煤提質技術簡介三、褐煤氣化技術簡介四、褐煤精煉多聯(lián)產(chǎn)模式探討五、結束語二、典型褐煤提質技術簡介1、褐煤提質技術一般指：枯燥成型熱解以下簡單介紹幾種典型褐煤枯燥、成型、熱解技術。二、典型褐煤提質技術簡介美國KFx公司在上世紀80年代中期開發(fā)了K燃料工藝〔K-FuelProcess〕技術，經(jīng)過20年的完善已進入工業(yè)應用階段。煤經(jīng)過粉碎之后，通過傳送裝置送入高壓釜。高壓釜內壓力和溫度分別維持在3.7MPa和238℃。在高壓釜中，煤塊發(fā)生破裂，將硫化物從煤中別離出來，煤中的水分也隨之蒸發(fā)掉。經(jīng)過高溫高壓處理的煤粉和蒸發(fā)出來的水蒸汽可以直接送入鍋爐進行發(fā)電或供熱。美國K-Fuel高壓釜蒸汽干燥工藝二、褐煤提質技術簡介日本電源開發(fā)公司〔D〕和川崎重工公司〔K〕從1976年開始研究并成功開發(fā)出了D-K非蒸發(fā)脫水工藝。DK脫水工藝可實現(xiàn)褐煤水分在非蒸發(fā)條件下加熱，使水分以液體狀態(tài)從褐煤中脫出。裝置內有4臺壓力釜，可實現(xiàn)半連續(xù)運轉，壓力釜之間可實現(xiàn)排出蒸汽和熱水的回收。日本D-K非蒸發(fā)脫水工藝二、褐煤提質技術簡介日本神戶制鋼所〔KobeSteelGroup〕于1993年開始研究UBC〔UpgradingBrownCoal〕褐煤提質技術，其特點是用輕油去除褐煤中的水分。將褐煤研磨成粉狀后，與再生油〔通常是石油裂解產(chǎn)生的輕油〕和重油混合，形成煤漿，然后在一個蒸發(fā)器中加熱煤漿，水分被蒸發(fā)，再用細頸盛水瓶從脫水的煤漿中回收油，得到提質粉煤，最后將提質的煤壓制成型。日本UBC輕油法脫水成型工藝二、褐煤提質技術簡介原煤在枯燥器中枯燥使其水分降至12%～18%。再經(jīng)冷卻、別離，并破碎至0～6mm，再將其送入帶式型煤機，在不添加粘結劑的情況下以500~2000Bar的壓力擠壓，最終生產(chǎn)出不同形狀的型煤。早在1858年，年輕褐煤無粘結劑沖壓成型工藝就在德國西奧多礦井實現(xiàn)了工業(yè)化應用，到1988年，德國萊茵地區(qū)共有4個型煤廠，年產(chǎn)型煤400萬t，其中70%用于民用取暖。德國年輕褐煤干燥沖壓成型工藝二、褐煤提質技術簡介德國澤瑪格(ZEMAG)公司開發(fā)了采用蒸汽管式枯燥機進行枯燥再輥壓成型工藝，用于低階煤的無粘結劑成型。其工藝是將褐煤在蒸汽管式枯燥器中不完全枯燥，然后將其輸入一個輥壓成型機壓制成型煤。德國ZEMAG蒸汽管式干燥輥壓成型工藝二、褐煤提質技術簡介澳大利亞BCB氣流干燥輥壓成型工藝澳大利亞懷特公司開發(fā)了用于低階煤的無粘結劑成型BCB技術，其工藝是將次煙煤在氣流枯燥器中不完全枯燥，然后將其輸入一個輥壓成型機壓制成型煤。二、褐煤提質技術簡介德國LurqiGmbH公司開發(fā)的Lurgi-Spuelgas低溫熱解工藝。其特點是：褐煤或型煤〔約25～60mm〕由上至下移動，與燃燒氣逆流直接接觸受熱枯燥段，枯燥后原料在干餾段被600℃～700℃煙氣加熱至約500℃，發(fā)生熱分解，生成的半焦進入冷卻段被冷氣體冷卻，半焦排出后再進一步用水和空氣冷卻，從干餾段逸出的揮發(fā)物經(jīng)過冷凝、冷卻等步驟，得到焦油和熱解水。二、褐煤提質技術簡介德國和美國Lurqi－Ruhurgas固體熱載體低溫干餾工藝德國LurqiGmbH公司和美國RuhurgasAG公司聯(lián)合開發(fā)的固體熱載體低溫干餾工藝。初步預熱的小塊原料煤同來自別離器的熱半焦在干餾器內混合，發(fā)生熱分解反響。從干餾器出來的半焦進入提升管底部，由熱空氣提送，同時在提升管中燒除其中的殘?zhí)迹箿囟壬?，然后進入別離器內進行氣固別離，半焦再返回干餾器，如此循環(huán)。從干餾器逸出的揮發(fā)物，經(jīng)除塵、冷凝、回收焦油后，得到熱值較高的煤氣。二、褐煤提質技術簡介美國EncoalLFC溫和氣化干燥熱解工藝干燥器熱解器LFC熱解提質工藝由美國SGI公司1987年研發(fā)，隨后殼牌礦業(yè)公司(SMC)參加，現(xiàn)為MR&E公司擁有。將煤篩分成3-50mm，在枯燥爐和熱解爐中，有一個細格子的轉鼓，將上部落下來的煤與下部吹上來的循環(huán)加熱氣體形成對流并進行混合?？菰锖蟮拿哼M入熱解器里熱解。1992年第一座1000t/d示范廠(ENCOAL工廠)在科羅拉多州建設完成并投產(chǎn)運行5年。二、褐煤提質技術簡介Toscoal煤低溫熱解技術是美國油頁巖公司和RockyFlats研究中心基于油頁巖干餾工藝開發(fā)的。于1970年至1976年間在25t/d的中試廠先后對次煙煤、粘結性煙煤進行了試驗。粉碎干煤在提升管內用來自瓷球加熱器的熱煙道氣預熱，預熱煤在熱解轉爐中和熱瓷球接觸，受熱并發(fā)生分解。半焦在回轉篩中與瓷球別離，瓷球再進入提升管被提升、加熱循環(huán)使用。美國Toscoal瓷球固體熱載體熱解工藝二、褐煤提質技術簡介流化用氮氣澳大利亞流化床快速熱解工藝澳大利亞聯(lián)邦科學與工業(yè)研究院(CSIRO)自上世紀70年代開始研究開發(fā)了流化床快速熱解工藝。煤粉用氮氣從加煤器通過管道噴入流化床熱反響器，反響器床層由～1mm大小的砂粒組成,預熱的氮氣通過反響器底部的分布板進入流化床，煤粉在熱解反響器中快速熱解。二、褐煤提質技術簡介多段回轉爐工藝是中國煤炭科學研究總院北京煤化工分院開發(fā)的低變質煤熱解工藝。粒度為6～30mm的褐煤在回轉枯燥器中枯燥后進入外熱式回轉熱解爐中低溫熱解，所得半焦在冷卻回轉爐中用水冷卻熄焦后得到提質半焦產(chǎn)品。中國煤科總院MRF多段回轉低溫熱解工藝二、褐煤提質技術簡介中國提升管固體熱載體熱解系統(tǒng)工藝流程圖大連理工大學開發(fā)的褐煤固體熱載體法干餾技術。將褐煤通過枯燥提升管枯燥后與半焦加熱提升管加熱的熱半焦快速混合熱解而得到焦油、煤氣和半焦。此技術研究開始于1981年，并于1992年在平莊建成了一套處理量150t/d的褐煤固體熱載體干餾工業(yè)性試驗裝。二、褐煤提質技術簡介2006年，神華集團與中國礦業(yè)大學〔北京〕聯(lián)合開發(fā)了熱壓成型HPU〔hotpressupgrading〕工藝。將褐煤破碎至0～3mm，再經(jīng)過氣流提升枯燥，在熱反響器中經(jīng)輕度熱解后，再進入成型機中輥壓成型。50萬噸/年工業(yè)示范正在調試。中國HPU熱壓成型工藝二、褐煤提質技術簡介循環(huán)煙氣熱半焦干煤半焦加熱回轉窯煤回轉干燥器濕煤分料器除塵器引風機半焦冷卻空分N2半焦產(chǎn)品熱半焦燃燒器洗滌冷卻篩分熱解器除塵器混料器伴熱鼓風機油水分離焦油放空11提升機中國神華模塊化固體熱載體熱解工藝神華煤制油化工研究院正在開發(fā)的低階煤熱解工藝。將褐煤破碎至0～30mm，經(jīng)過雙套桶回轉枯燥器枯燥后，與半焦加熱窯來的高溫半焦混合，在移動床熱解器內熱解。該工藝為固體熱載體加熱方式，寬粒度入料，熱態(tài)除塵。目前正在進行6000噸/年中試研究。目錄一、背景及意義二、典型褐煤提質技術簡介三、褐煤氣化技術簡介四、褐煤精煉多聯(lián)產(chǎn)模式探討五、結束語三、褐煤氣化技術簡介Lurgi氣化爐結構圖Texaco氣化爐結構圖Shell氣化爐結構圖GSP氣化爐生產(chǎn)能力：2500t/d壓力：溫度：1400-1600℃原料：各種煤/生物質/石油焦GSP氣化爐結構示意圖目錄一、背景及意義二、典型褐煤提質技術簡介三、褐煤氣化技術簡介四、褐煤精煉多聯(lián)產(chǎn)模式探討五、結束語四、褐煤精煉多聯(lián)產(chǎn)模式探討采用德國澤瑪克技術的間接枯燥型煤工藝技術，年產(chǎn)100萬噸型煤工廠流程圖。采用熱煙氣直接的褐煤枯燥成型技術。100萬噸/年規(guī)模的裝置配有4-16臺對輥式成型機。四、褐煤精煉多聯(lián)產(chǎn)模式探討四、褐煤精煉多聯(lián)產(chǎn)模式探討通過大規(guī)模的褐煤預處理提質后可以有多種用途。尤其是氣化后用于生成合成氨、甲醇、二甲醚、合成油等潔凈燃料或其它高附加值化工產(chǎn)品。熱電化工外供煤煤煤疏干水電電外售電乙丙橡膠聚乙烯聚丙烯粗酚石腦油燃料油蒸汽外售蒸汽煤礦加氫