冶金行业褐煤.docx

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冶金行业褐煤

（冶金行业）褐煤

壹、褐煤的特性

1、褐煤

褐煤，又名柴煤，煤的壹类。

是壹种煤化程度介于泥炭和烟煤之间的棕褐色、无光泽的的低级煤。

剖面上能够清楚地见出原来木质的痕迹，是泥炭经成岩作用形成的腐殖煤，煤化程度最低。

褐煤水分大、挥发分高、密度小，发热量低，含有可溶于碱液内的腐殖酸，氧含量常达15～30％。

褐煤全水分壹般可达20％～50％，分析基水分为10％～30％，挥发分15%～30%，相对密度1.2～1.45，含碳量60％～77％，低位发热量壹般只有11．71～16．73MJ／kg，易风化碎裂、易氧化自燃。

由于它富含挥发份，所以易于燃烧且冒烟。

2、干燥褐煤吸潮

褐煤内部存在许多毛细孔，湿褐煤就像吸足水分的海绵；而干燥（指仅脱除表面水的情况）后的褐煤就像拧干后的海绵。

当干燥（指仅脱除表面水的情况）后的褐煤遇到水时，就会吸潮，和拧干后的海绵吸水的原因壹样。

这就是为什么干燥（指仅脱除表面水的情况）后的褐煤在放置过久或运输过程会吸潮的原因。

二、褐煤干燥的意义及必要性

目前全国褐煤资源量1903亿吨，占全国煤炭资源量的41.18%。

由于湿基褐煤具有高含水、高挥发分的物质特性，燃点低、易自燃，即不利于运输，又难于储存，直接成型更难。

发电行业既影响锅炉运行，又易造成发电机组运行不稳定；煤化工业因其含水率高，制备的煤气质量差、纯度低、损失浪费大，仍影响了产气装置使用寿命及运行时间。

在目前全球能源日趋紧张的形势下，褐煤的经济价值及其相关加工生产技术又重新被世界能源界所重视，因此研究和掌握褐煤干燥和提质核心技术及成套干燥装备的开发和应用是清洁和有效利用褐煤的关键。

三、褐煤干燥的现状及难点

目前国内的煤化工业、型煤产业、煤矿业、新能源和电厂等企业使用的干燥设备有：

滚筒式干燥机、圆盘式干燥机、立式横流干燥机、振动干燥机、流化床干燥机等等；按热介质使用分类：

主要有蒸汽热解式流化床干燥机、蒸汽导热式干燥机、直接烟道气对流传热干燥机等等。

但这些干燥工艺普遍存在处理能力小、干燥效果差、干后褐煤易返潮吸水、干燥过程易燃烧爆炸等问题。

四、褐煤干燥解决方案——多迴程褐煤干燥系统

3TMG多迴程滚筒式褐煤专用干燥机是我X公司专门针对上述褐煤的特性以及褐煤干燥的现状及难点，在单迴程滚筒干燥机结构基础上研发的专用于褐煤干燥的新型节能高效干燥系统。

1、应用范围：

（1）主要应用于褐煤干燥。

（2）也可广泛应用于建材、化工、铸造等行业，高炉矿渣、金属粉、石灰石、骨料、沙子等非粘性、非热敏性物料的干燥。

2、处理能力：

从10吨/小时-200吨/小时。

3、系统组成：

多迴程滚筒式褐煤干燥系统主要由6部分组成。

（1）原料破碎及给料系统：

选用壹台筛分破碎机将大块原料破碎成粒度≤20mm，和振动给料机配合，用壹部或多部胶带运输机、密封刮板输送机或螺旋输送机实现均匀连续给料，其中靠近干燥机入料口的设备采用耐热且密封性能良好的设备。

（2）燃烧供热系统：

选用煤粉炉（沸腾炉、链条炉）、燃料上煤机、链板除渣机、鼓风机等设备，确保向干燥系统提供稳定的高温热介质。

（3）干燥脱水系统：

选用密封给料箱、螺旋推进器、多迴程滚筒式干燥机、排料箱等设备，完成高水分物料和高温热介质的质热交换。

（4）环保除尘系统：

选用旋风除尘器、螺旋输送机或星形锁气器、引风机、湿式除尘器等设备回收干燥产品中的微细颗粒，同时实现尾气达标排放。

（5）配电测控系统：

选用成套配电装置、测控操作台、工业电视监控系统、就地箱、电动执行器等电气设备实现干燥系统集中或就地自动控制。

（6）产品运输系统：

选用壹部或多部胶带运输机将干后产品运输到用户指定位置，其中靠近干燥机出料口的设备采用耐热且密封性能良好的输送设备（出料物料温度70℃左右）。

4、结构特点：

（1）机体的筒体轴线和水平面平行，其结构设计合理，克服了筒体呈倾斜布置产生的轴向力。

（2）机体结构紧凑，采用托轮支承，取消了大小齿轮传动，代之以托轮传动，使设备安装更方便、操作更简单、运行更可靠。

（3）多迴程烘干机整机长度比单迴程烘干机缩短约50%左右，减少占地面积50%左右，土建投资降低50%左右。

5、工艺特点：

（1）干燥效果好、处理能力大：

多迴程滚筒结构集多腔体多烘干单元干燥于壹体，延长了物料的烘干时间，采用热烟气和被干燥物料直接接触，热交换充分，干燥效果好，壹次性降水能力强、产量高。

（2）干后褐煤不返潮吸水：

干燥后褐煤发生较大物理和化学变化，即毛细孔倒塌，交联反应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，杜绝褐煤干后返潮吸水，从而能够实现褐煤的长途运输。

（3）干后褐煤挥发分得到有效保护：

高湿含量的载湿介质，没有挥发分释出条件。

（4）自动化程度高、操控简单：

系统集成化程度高，且配备全自动智能监控系统，对热风炉炉膛、干燥机入口、干燥机出口和引风机入口主要部位的温度、压力、火焰、烟氧等参数实时监测，系统运行实现自动控制和调节、参数连续自动采集、故障报警及安全联锁保护等。

振动给料机、多迴程干燥机、引风机、鼓风机、螺旋喂料机等设备采用变频调速，根据产量及运行参数需要，采用适当的转速，不仅能够轻松调控所要的终水分指标而且节省大量电能。

（5）高效节能：

干燥机结构采用套筒式，设计筒体自我保温，热损失小，热效率高；热源采用煤粉燃尽率高达99%的煤粉热风炉，换热效果好，效率高，比传统燃煤热风炉节煤30---50%；可采用干燥过程产生的褐煤粉作为燃料，极大的降低了燃料成本。

（6）安全性高：

给排料独特密封结构无漏风现象，彻底解决了密封难点，实现了全程无氧化负压运行，杜绝了褐煤燃烧及发生爆炸的可能性，运行安全可靠。

（7）占地面积小：

干燥机整机长度缩短60%，有利于工艺布置，减少厂房的建筑面积。

壹台套机组工作，相当于现有传统技术、单层滚筒干燥机3-4台套机组串联能力的总和，因此，节省了壹次性投资。

（8）煤粉热风炉启停方便：

严格采用了高可靠程序点火控制器，防止炉内点火爆燃及完成熄火联锁保护，点火过程仅需壹分钟，即开即停，无“焖火”过程，因此不存在“无功”燃料消耗。

（9）污染物排放控制水平高：

专用煤粉热风炉燃烧器采用低氮燃烧器，温度场均匀，燃烧过程产生的NOX含量低；尾部采用旋风及湿法俩级除尘，烟（粉）尘排放浓度低。

（10）工作环境好：

运输及系统运行均为全密闭负压专业化作业，无粉尘跑冒。

（11）性价比高：

投资低、运行费用低，可在较短的时间内收回投资。

五、褐煤干燥的创新技术研究

1、褐煤在干燥过程中所发生的物理和化学变化：

褐煤在常温下加热到100度之上时，大部分的自由水能够被蒸发。

当褐煤水分低于15%时，若需要继续干燥和脱水，即脱除结合水（内在水）时，由于褐煤和结合水有较强的结合力，则需要较高的温度和能量才能够进行。

当褐煤在常压下继续加热到180度之上时，褐煤结合水（内在水）能够被脱除。

当褐煤温度高于150度时，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。

进壹步提高温度，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。

在这种干燥温度条件下，大量的羟基官能团分解，褐煤内部的毛细孔倒坍和产生交联。

毛细孔倒坍能够阻止水分进入毛细孔；同时也能够观察到褐煤的硬化，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度之上时，褐煤内部的焦油的强烈迁移，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，由于焦油冷凝对毛细孔进行密封，从而使褐煤的表面积减少。

2、实践证明褐煤在运动中配高含氧空气遇明火也不能燃爆：

湿基褐煤在堆放中吸收游离氧，生成活化分子团极易自燃，而褐煤在运动条件下，配高含氧空气、遇明火也不能燃爆。

其实，褐煤燃烧爆炸是有条件的：

第壹是纯干的煤粉尘、水分趋于零；

第二是有足够的温度，褐煤挥发分释出温度为350℃，国产褐煤燃点275℃、澳大利亚褐煤粉燃点150℃，煤粉尘爆炸临界温度410℃；

第三是挥发分大量释出且含有壹定浓度的壹氧化炭、氢、炭氢化合物及甲烷气体；

第四是有明火条件；

第五是有可助燃氧气（在缺氧状态下甲烷也能够燃烧）

五大要素完全具备爆炸危险存在（同时，爆炸和压力有关，压力越大爆炸的隐患越大，压力越小爆炸的隐患越小，负压生产安全性相对会更好），五大要素中有壹项指标发生变化，燃爆的危险将不会发生。

褐煤热力干燥程中的燃爆，氧只是其中的壹项条件指标，而不是决定因素，只要控制好主机出口风温，出口温度100-120℃，褐煤表面温度50-60℃，即使进口风温提高到560℃，也不会出现问题，进口风温虽然远远超过了褐煤的燃点，只要烘干过程中褐煤自身温度不超过燃点，就不会引起燃烧。

因此干燥过程中只要对明火、挥发分、温度、压力、水份等几项关键因素作好规避，运行是绝对安全的。

经过近4个月的技术攻关，我X公司成功研制出多迴程褐煤专用干燥系统，且通过工业性产品性能实验，标志着我X公司在褐煤干燥领域取得突破性进展，处于国内外同行业领先水平。

该系统采用煤粉炉或沸腾炉提供热源，对燃料煤的适应性更强，能够燃用各种劣质煤，可将褐煤直接做为燃料燃烧，解决了以往链条炉褐煤不能做为燃料的难点，而且燃烧效率高达95%之上，炉体受热均匀，使用寿命长，燃料制备简单；炉子升温快，停炉后再启动，二、三十分钟可满负荷运行。

该系统筒体轴线和水平面平行，克服了筒体呈倾斜布置产生的轴向力，机体结构紧凑，采用托轮支承，取消了大小齿轮传动，代之以托轮传动，设备安装更方便、操作更简单、运行更可靠，设备整机长度比单迴程烘干机缩短约50%左右，减少占地面积50%左右，土建投资降低50%左右。

该系统给排料采用独特密封结构，无漏风现象，彻底解决了密封难点，实现了全程无氧化负压运行，杜绝了褐煤燃烧及发生爆炸的可能性，运行安全可靠，多迴程滚筒集多腔体多烘干单元干燥于壹体，延长了烘干时间且筒体保温效果好，热效率高达80%（传统烘干机热效率仅为30%）提高热效率50%，降水能力强、产量高，且且节省了能源，降低了运行成本。

目前我X公司已和张家口市宣化区矿山物资X公司达成合作，多迴程褐煤专用干燥系统开始广泛推广应用，该项目现已进入设计、设备制造阶段。

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近期典型工程业绩表

序号

工程名称

工程类型

时间

备注

1

泰安市泰山东城热电有限责任X公司35t/h煤泥干燥工程

总承包

2009年1月

2

肥城恒丰工贸有限责任X公司35t/h煤泥干燥工程

总承包

2009年9月

3

新汶矿业集团赵官能源有限责任X公司35t/h煤泥干燥工程

总承包

2009年12月

4

河北井陉丰泰工贸有限X公司30t/h煤泥干燥工程

总承包

2010年2月

5

山东泰山阳光集团有限X公司50t/h煤泥干燥工程

总承包

2010年3月

6

山东泰山能源有限责任X公司翟镇煤矿35t/h煤泥干燥工程

设备安装、生产托管运行

2009年1月

7

山东新巨龙能源有限X公司85t/h煤泥干燥工程

设备安装、生产托管运行

2009年1月

8

泰安市东城热电有限责任X公司35t/h煤泥干燥工程

生产托管运行

2009年4月

9

肥城恒丰工贸有限X公司35t/h煤泥干燥工程

生产托管运行

2009年11月

10

山西介休佳源60万吨选煤厂设备安装工程

设备安装

2008年4月

11

通辽金煤化工有限X公司120t/h褐煤干燥工程

设备安装

2009年4月

12

神华集团包头矿业水泉选煤厂85t/h煤泥干燥工程

设备安装

2009年9月