我国褐煤燃前脱灰脱水提质现状

阐述了褐煤脱水、脱灰提质的意义,并介绍了在褐煤脱水、脱灰提质领域的现有技术工艺,认为应进一步开展该领域的研究以尽快获得突破,从而扩大褐煤的应用领域,提高褐煤的利用效率.     

褐煤提质技术研究进展

由于褐煤存在高水分、高灰分、低发热量、易于风化和自燃的缺陷,致使其加工利用受到限制,为高效利用丰富的褐煤资源,减小褐煤利用过程中产生的环境问题,针对国内外在褐煤干燥脱水、成型和热解方面的提质研究,综述了国内外褐煤蒸发和非蒸发脱水干燥脱水技术、无黏结剂和有黏结剂成型提质技术以及热解提质技术的研究现状,并对我国褐煤提质加工技术的研究方向进行了探讨。     

褐煤提质工艺试验研究

褐煤提质改性是褐煤大规模开发利用的前提。对3个褐煤煤样进行提质改性的基础性研究表明,褐煤煤样着火温度较低,干燥脱水时应注意干燥温度和干燥介质;褐煤样的焦油产率较低,可以考虑不回收焦油的轻度热解干馏工艺。随着干馏温度的提高,半焦产率下降的幅度较为明显;在实际工艺参数确定时,要注意严格控制温度。     

褐煤提质的研究进展

在未来相当长的时期内我国以煤为主要能源供应的格局难以改变,褐煤储量大,但褐煤存在水分高、热值低、长距离输送经济性差等缺点,在利用之前有必要进行提质处理,介绍了几种褐煤提质工艺,并分析了各自特点。     

褐煤提质技术现状及我国褐煤提质技术发展趋势初探

褐煤是我国东北地区未来可利用的主要能源,但褐煤水分高,易风化自燃,发热量低,直接利用效率低,不利于长途运输,要大规模开发利用必须对其加工提质。本文介绍了我国蒙东地区褐煤资源状况,分析了国内外褐煤提质技术的发展状况,对我国褐煤提质加工的总体发展方向与趋势进行了初步探讨。     

浅析褐煤提质技术现状

褐煤脱水提质可有效提高褐煤的质量及扩大褐煤用途.针对国内外褐煤提质技术的发展现状进行了分析,介绍了几种典型的褐煤提质工艺,并对国内褐煤提质技术的发展趋势进行了探讨.     

提质后褐煤低成本成型条件研究

针对提质后褐煤由于松散、易碎,在运输过程中造成的环境污染和大量的能源损耗问题,对影响提质后褐煤成型的主要条件,即成型水分和煤料粒度进行了理论分析,并结合自行研制的液压单缸褐煤成型装置分别进行了成型时的水分含量及颗粒级配的试验研究。试验结果表明:合理的成型水分和煤料颗粒级配更有助于提质后褐煤成型,验证了理论分析的正确性,为提质后褐煤的低成本成型提供试验依据和理论参考。     

褐煤低温热解提质试验研究

针对蒙东地区褐煤水分含量高,发热量低,易风化自然,可磨性、成浆性差的问题,对其进行了管式炉低温热解提质试验研究。结果表明：试验优化的低温热解温度为480-520℃,此时半焦挥发分Vdaf为13.32%-16.43%,低位发热量为26.43-27.18 MJ/kg,半焦CO2反应活性大于98%,可磨性性指数大于60,成浆浓度大于60%;半焦着火点为326-342℃,氧化后着火点为305-327℃;原煤干基半焦产率为69.13%-70.46%,焦油产率为3.97%-4.60%。褐煤经过低温热解,发热量明显提高,着火点升高,反应性、可磨性及成浆性良好,并具有较高的电阻率。     

褐煤提质分质分级利用技术及其产业化应用

提出了褐煤提质分质分级利用的创新技术工艺,介绍了具体的工艺流程和分质分级利用技术的应用效果,阐述了褐煤通过该技术提质后在火力发电、水泥熟料生产、部分农业种植品种的应用及试验示范。试验结果表明,褐煤提质分质分级利用技术能显著提高褐煤的着火温度,降低褐煤爆炸倾向,在火力发电使用中可实现提质后褐煤不需制粉直接进仓,并可降低燃煤污染物的排放;同时,对分质分级后的一级褐煤产品进行了进一步的腐植酸提取实验研究,通过提取液的应用试验表明该提取液具备很好的实用价值,可作为农作物的有机增长剂。该技术工艺符合我国能源绿色发展和节能减排要求,可实现褐煤由单一燃料向资源化利用的转变。     

褐煤提质用全封闭式圆振动筛的设计研究

为综合利用我国褐煤资源,用热压提质的方法改善褐煤品质,提高褐煤利用效率。在提质工艺中,选用双层圆振动筛来实现破碎褐煤物料的分级,筛分出来的细物料作为热压成型的原料。由于物料的高灰分等特性,特在设计和制造圆振动筛的过程中,采用了全封闭的结构。通过分析褐煤提质的工艺,完成了全封闭式圆振动筛的结构设计,并研究了关键部件的结构特点。     

固定床提质过程褐煤的热碎裂/粉化特性及其负效应分析

定量研究了固定床热提质过程多因素对褐煤碎裂/粉化的影响规律及权重。研究结果表明:温度由120℃升至900℃,产物中25~13 mm保持粒级比率由88.42%降至16.92%;碎裂粒群(13~1 mm)比率由9.81%增至75.17%且13~6 mm粒级增幅最高(39.58%);低于1 mm的粉化粒群比率由1.77%增至7.91%(-0.075 mm粒级变化最显著)。保温时间的延长和入料粒度的增大同样加剧了褐煤的碎裂及粉化程度。灰色关联分析表明,提质温度对碎裂和粉化的影响权重均最大,而入料粒度对碎裂的影响程度高于保温时间,但其弱于时间对粉化程度的影响。结合对褐煤孔隙结构、表观形貌及煤质(水分/挥发分)的测试表征,得到了褐煤热碎的复合产生原因。并基于此明确了褐煤碎裂/粉化对固定床热提质过程的综合负效应(吸附自由基并促进其二次反应;提升焦油灰分;油尘易混致堵;形成尘积)。     

褐煤同参数液态水热和蒸汽水热提质对比

通过改变煤水布置方式,分别对霍林河褐煤进行同参数下液态水热提质和蒸汽水热提质处理,考察不同水热提质方法对褐煤理化结构和水分复吸特性的影响。实验结果表明,蒸汽水热处理与液态水热处理的脱水、提质效果相似,但前者能有效降低有机组分损失,提高褐煤产率。随温度升高,两种水热提质煤孔隙结构均呈现先增长后减小趋势,但蒸汽水热提质煤孔结构在250℃以后才发生明显下降。随温度升高,水分形态对含氧官能团脱除的影响逐渐减弱,但液态水热处理对褐煤中脂肪族等有机结构降解作用更强。在300~350℃,由于含氧官能团的脱除和孔结构收缩,两种水热处理均对褐煤水分复吸行为有显著抑制作用,但采用蒸汽水热处理能有效降低固体损失,工程应用前景更好。     

褐煤洗选加工降灰提质研究现状

为了对发热量低、转换效率低、加工利用途径少的高灰高水褐煤进行提质研究,综述了我国褐煤洗选加工工艺、设备现状,以及国内外褐煤浮选降灰的研究进展,重点介绍了细粒褐煤油泡浮选降灰提质的探索性试验,为其他低阶煤、氧化煤和氧化矿物的分选提供了参考思路.     

氧浓度对褐煤低温热解产物的影响

为研究不同氧浓度对褐煤低温热解提质产物的影响,在550℃温度下,进行了0~16%(每间隔2%)氧浓度下的固定床热解试验。结果表明,氧气的氧化供热作用促进气体和液态产物的生成;当氧浓度达到12%时,液态产物产量达到最大,当氧浓度过高时,液态产物发生二次反应的作用加剧,液态产物产量减小;氧浓度达到10%时,样品开始出现局部燃烧,氧气的消耗加剧,固体产物质量减少最快,气体产物质量增长最快,并且固定碳的减少使得提质后煤中灰分增加,导致热值下降,因此在有氧气氛下需降低提质温度及提质反应时间。研究同时表明,氧浓度的升高有助于脱除褐煤中大分子物质中的杂环氮,且在有氧气氛下低温热解可以有效脱除不饱和芳香结构物质。     

微波提质褐煤复吸特性的试验研究

为了高效地脱除褐煤中的水分,调控褐煤的界面稳定性,以提高褐煤的品质,将同一微波功率辐照处理后的褐煤在不同相对湿度环境中和不同微波功率辐照处理后的褐煤在同一环境中分别进行复吸试验,探索微波提质后褐煤的复吸机制,并且在这一基础上通过改变处理条件对褐煤的复吸特性进行有效调控。试验表明,褐煤复吸的过程包括扩散和吸附2个环节。环境的相对湿度提高,水蒸气的扩散快,褐煤复吸严重。吸附包括水蒸气与褐煤界面上的极性含氧官能团间的准化学吸附和水蒸气与褐煤表面的吸附,含氧官能团的含量决定褐煤复吸的初始阶段,比表面积是影响褐煤复吸的主要因素。高低功率的配合以及热力预干燥和微波辐照联用的方法均可以经济有效地提高褐煤的界面稳定性,抑制褐煤的复吸。     

微波吸收剂对褐煤微波提质的影响规律

褐煤微波辐照过程中,仅有煤中的水分和微量物组分对微波的吸收能力强,如果在微波辐照过程中添加吸收微波能力强的微波吸收剂,可以加强褐煤微波提质过程。以褐煤半焦和活性炭为微波吸收剂,运用微波干燥试验设备,对锡林郭勒褐煤进行了微波干燥脱水试验研究,分析了微波场中吸收剂对褐煤水分脱除的影响规律,探索了吸收剂对微波提质褐煤的理化特性的提升机理。结果表明:加入微波吸收剂后的微波提质过程依然遵循微波脱水提质的预热,升速和等速干燥;微波提质褐煤的煤质明显提高,含氧官能团数量降低,自燃情况得到抑制。与没添加吸收剂煤样相比,加入微波吸收剂后的提质煤样水分含量降低1.6%、脱水率提高了9.46%、脱水速率提高了0.013%/s;碳元素含量提高2%、氧含量降低0.8%;干燥无灰基低位发热量增加1 059.318 k J/kg和干燥无灰基高位发热量增加了1 059.99 k J/kg;燃点最高可提高23℃。     

褐煤干燥提质技术及其发展趋势

重点介绍了国内外褐煤干燥提质技术的发展概况,并对我国褐煤干燥提质技术的发展方向和趋势进行了初步探讨。     

微波场中褐煤水分脱除规律及影响因素分析

为高效便捷地脱除褐煤中的水分,以提高褐煤品质,运用微波干燥实验设备,对锡林郭勒褐煤进行微波干燥脱水及影响因素试验,分析了微波场中褐煤水分脱除规律,探索了煤颗粒粒度、微波辐射功率和初始含水率对微波干燥脱水的影响。结果表明,褐煤微波干燥存在预热、压力升高、恒速干燥和降速干燥4个阶段。预热阶段褐煤温度迅速上升,含水率基本不变。压力升高阶段内部蒸汽压力迅速升高,形成较高的总压力差,促使渗透流出现,脱水率显著增大。恒速干燥阶段蒸汽压力和脱水率保持不变。降速干燥阶段,脱水率下降,温度升高。粒度在0.6~3.0 mm时,干燥速率最快,最大为11%/min。辐射功率小于600 W时,功率越大,干燥速率越快,温升越快。初始含水率越高干燥速率越快,温升越慢。     

低温热提质褐煤的理化结构演化及燃烧特性

选取胜利褐煤在流化床台架上进行不同温度(200～500 ℃)和气氛(氮气、模拟烟气和有机气氛)的温和热解提质实验,采用热重分析仪研究提质煤的燃烧特性,分别使用傅里叶转换红外光谱（FTIR）和氮气等温吸附方法研究提质前、后煤的化学和物理结构的变化规律。结果表明：热解过程提高了褐煤的发热量,降低了水分和自燃倾向。模拟烟气增加了提质煤的热值损失率,而有机气氛降低了热值损失率。煤中的含氧官能团和脂肪烃结构随着热解温度的升高而逐渐分解,挥发分的析出和热变形导致了提质褐煤平均孔径的减小和比表面积的增大。500 ℃模拟烟气气氛下煤的理化结构变化最为显著。褐煤提质后物理化学结构的变化使得提质煤燃烧热稳定性增强,自燃倾向降低,而提质气氛对煤的燃烧特性影响较小。