CN101760267A

CN101760267A - 褐煤改质方法

Info

Publication number: CN101760267A
Application number: CN200910260247A
Authority: CN
Inventors: 顾大地; 张建胜
Original assignee: Individual
Current assignee: Tsinghua University; BEIJING YINGDE QINGDA Tech CO Ltd
Priority date: 2009-03-17
Filing date: 2009-12-25
Publication date: 2010-06-30

Abstract

本发明涉及“褐煤改质方法”，属于煤炭处理技术领域。本发明将褐煤破碎后送磨煤机，加水后磨制成浆。由于褐煤的内水含量高，所制水煤浆浓度较低，一般为30～55％，经过高温高压的处理，得到改质后的水煤浆，此水煤浆中褐煤颗粒的内水减少，颗粒之间起润滑作用的水已经多于水煤浆所需要的水含量，需采用沉降或/和其它特定措施分离多余的水，使水煤浆浓度从30～50％提高到50～70％，从而提高了褐煤的热值。

Description

褐煤改质方法

技术领域

本发明涉及煤炭处理技术领域，特别是涉及一种可提高褐煤的热值和成浆性能的方法。

背景技术

中国能源结构的特点是多煤少油，一次能源中煤炭占68％以上，是不可或缺的主要资源。在中国的煤炭可采储量中，褐煤占13％以上的。褐煤，又名柴煤，是煤化程度最低的矿产煤。一种介于泥炭与沥青煤之间的棕黑色、无光泽的低级煤。由于它富含挥发份，所以易于燃烧并冒烟。由于成煤年代短，褐煤有不同于其它煤的特点：内水含量高，热值低，用于锅炉作为燃料，热效率低；用于水煤浆气化炉作为原料，成浆浓度低，各项消耗均会上升。如何改质以提高褐煤热值和成浆的性能是当今国内迫切需要解决的问题。

发明内容：

针对上述领域中的缺陷，本发明提供一种褐煤改质方法，解决了褐煤热值低，成浆性能差的问题，同时在改质的过程中能充分利用能源，实现热量及水分的循环利用。

褐煤改质方法，包括如下步骤：1)将褐煤破碎加水制成水煤浆，2)水煤浆经煤浆泵加压进入环管反应器得到改质后的水煤浆，所述环管反应器的反应条件为压力6.0～12.0MPa，温度200℃--320℃，反应时间15-35分钟。

所述步骤2)中水煤浆进入环管反应器前需经过预热。

所述预热采用电磁加热器或/和热水煤浆或/和蒸汽或/和导热油或/和熔盐加热。

所述预热可采用与环管反应器直联的带套管的环管换热器加热(非电磁加热)，可采用在环管反应器前直联的不带套管的环管换热器加热(电磁加热)。也可采用立式加热器加热。

所述环管反应器设置有夹套，采用热水煤浆、蒸汽、导热油或熔盐加热。

所述环管反应器内设置有混合器，使管内的水煤浆反应均匀。

所述方法还包括步骤2)后的冷却沉降步骤，所述沉料步骤为将改质后的水煤浆放料冷却进入沉降罐沉降，上层为清水，下层为沉降过的水煤浆。

所述冷却可采用锅炉水产生蒸汽冷却和/或冷却水冷却和/或原料水煤浆冷却和/或风冷却。

所述冷却可采用与环管反应器直联的带有套管的环管换热器冷却，也可采用立式冷却器冷却。

所述沉降罐中加入有沉降剂。

所述方法还包括沉降过的水煤浆的浓缩步骤。

所述沉降过的水煤浆的浓缩步骤为将改质后的水煤浆进入钢带干燥机干燥后，再按需处理。

所述步骤1)中加入的水为沉降得到的上层清水。

本发明将褐煤破碎后送磨煤机，加水后磨制成浆。由于褐煤的内水含量高，所制水煤浆浓度较低，一般为30～55％，经过高温高压的处理，得到改质后的水煤浆，此水煤浆中褐煤颗粒的内水减少，颗粒之间起润滑作用的水已经多于水煤浆所需要的水含量，需采用沉降或/和其它特定措施分离多余的水，使水煤浆浓度从30～50％提高到50～70％，从而提高了褐煤的热值。

本发明主要步骤包括：

1.将褐煤破碎后送磨煤机，加水后磨制成浆。由于褐煤的内水含量高，所制水煤浆浓度较低，一般为30～55％。

2.水煤浆经过过滤器、储罐后进入煤浆泵，加压后送往环管反应器。

3.1环管反应器前设置环管换热器，其结构与环管反应器相似。环管反应器可设置外套管，采用反应后的热水煤浆、蒸汽、导热油或熔盐加热；环管反应器也可不设外套管，采用电磁加热器加热。为保证环管反应器温度，环管外设置保温层；为保证环管内水煤浆的温度稳定，还可在环管反应器的不同位置设置不同功率的电磁加热器。

3.2环管反应器前也可设置立式加热器，采用高压蒸汽、导热油、熔盐、电磁或反应后的热水煤浆等方式加热。

4.环管内设置混合器，使环管内水煤浆均匀化，使之在环管的同一断面上温度均衡。环管反应器的几个主要参数是：压力6.0MPa～12.0MPa；管内煤浆的停留时间15～35分钟，管内煤浆温度200℃～320℃，不同性质的褐煤和不同粒度的煤浆影响三个主要参数，决定区间中的特定参数。

5.1环管反应器出口接环管换热器，其结构与环管反应器相似，环管换热器设置外套管，内管中送入反应后的热水煤浆，套管中送入未反应的原料水煤浆。在环管换热器中原料水煤浆被预热，内管中改质后的水煤浆被冷却。环管换热器套管也可送入锅炉水冷却，之后通过水冷却器进一步冷却。锅炉水在环管换热器套管被加热后送入汽包产生蒸汽，煤浆温度降低至100℃以下。

5.2环管反应器后(环管换热器)也可采用立式冷却器，采用风冷却、锅炉水冷却、水冷却、原料水煤浆冷却等方式，将温度降低至100℃以下。

6.通过冷却后，水煤浆中褐煤颗粒的内水减少，颗粒之间起润滑作用的水已经多于水煤浆所需要的水含量，需采用特定措施分离多余的水，使水煤浆浓度从30～50％提高到50～70％。为达到脱水的目的，经过冷却后的水煤浆进入沉降罐，加入添加剂，在沉降罐中停留一段时间后，沉降罐上部的清水用泵送回磨煤机制原料水煤浆，下部沉降的水煤浆送入过滤器将多余水分除去。

7.本发明中还设置了干燥器。当沉降罐下部浓度较高的煤浆过滤后水分仍然不能满足下游工序要求时，可部分或全部煤浆送至干燥器脱水。可采用带式干燥器、喷雾干燥器等完成干燥过程。

8.当煤浆沉降罐和与之相匹配的干燥机将水煤浆的浓度提高到能满足下游工序要求时，可在下游工序中加工成为高热值固体煤或高浓度的水煤浆。制造固体煤时需设置压力成型机。在制造高浓度水煤浆时需设置二次成浆机制浆。

9.根据加工装置所在地的具体条件，例如电价和水资源等，原料水煤浆的加热设施和反应后热水煤浆冷却设施可以采用前述不同的选择和组合。

附图说明

图1实施例1的工艺流程图

图2实施例2的工艺流程图

图3实施例3的工艺流程图

图4实施例4的工艺流程图

图5实施例5的工艺流程图

图6实施例6的工艺流程图

图7实施例7的工艺流程图

具体实施方式

实施例1：

如附图1所示，原料褐煤经破碎机、磨煤机制成水煤浆，水煤浆加压后送入环管反应器，在环管反应器前设置直联带有套管的环管换热器，将原料水煤浆送入套管，反应后的热煤浆送入内管进行换热。为进一步提高煤浆温度，在环管反应器的前端管外设置电磁加热器，水煤浆在环管反应器中停留15～35分钟，在压力6.0～12.0MPa，温度200～320℃(操作条件视褐煤性质和水煤浆的粒度而定)反应后的热煤浆进入环管换热器的内管，温度降至100℃以下进入沉降罐。在沉降罐中加入沉降剂，沉降罐上层的清水送磨煤机，沉降罐下层浓度较高的水煤浆，过滤后送气化炉或锅炉作为原燃料。

实施例2：

如附图2所示，原料褐煤经破碎机、磨煤机制成水煤浆，水煤浆加压后送入环管反应器，在环管反应器前设置直联不带有套管的环管换热器，采用电磁加热，将水煤浆加热至反应温度。水煤浆在环管反应器中停留15～35分钟，在压力6.0～12.0MPa，温度200～320℃(操作条件视褐煤性质和水煤浆的粒度而定)反应后的热煤浆进入环管换热器的内管，环管换热器的冷却剂为锅炉给水和冷却水，在环管换热器中锅炉水被加热后送入汽包产生蒸汽，经锅炉水冷却的水煤浆再经水冷却器进一步降至100℃以下送入沉降罐。在沉降罐中加入沉降剂，沉降罐上层的清水送磨煤机，沉降罐下层浓度较高的水煤浆过滤后送气化炉或锅炉作为原燃料。

实施例3：

如附图3所示，原料褐煤经破碎机、磨煤机制成水煤浆，水煤浆加压后送入环管反应器，在环管反应器前设置直联带有套管的环管换热器，将原料水煤浆送入套管，反应后的热煤浆送入内管进行换热。为进一步提高煤浆温度，在环管反应器的前端管外设置电磁加热器，将水煤浆加热至反应温度。水煤浆在环管反应器中停留15～35分钟，在压力6.0～12.0MPa，温度200～320℃(操作条件视褐煤性质和水煤浆的粒度而定)。反应后的热煤浆进入环管换热器的内管，温度降至100℃以下进入沉降罐，在沉降罐中加入沉降剂，沉降罐上层的清水送磨煤机，沉降罐下层浓度较高的水煤浆，过滤后送带式干燥机干燥，干燥后的褐煤送成型机成型作为固体燃料出厂。干燥机排出的干燥风经过气体除尘器除尘后放空。

实施例4：

如附图4所示，原料褐煤经破碎机、磨煤机制成水煤浆，水煤浆加压后送入环管反应器，在环管反应器前设置直联不带套管的环管换热器1，采用电磁加热，将水煤浆加热至反应温度。水煤浆在环管反应器中停留15～35分钟，在压力6.0～12.0MPa，温度200～320℃(操作条件视褐煤性质和水煤浆的粒度而定)反应后的热煤浆进入环管换热器2的内管，环管换热器2的冷却剂为锅炉给水和冷却水，在环管换热器2中锅炉水被加热后送入汽包产生蒸汽，经锅炉水冷却的水煤浆再经水冷却器进一步降至100℃以下送入沉降槽。在沉降罐中加入沉降剂，沉降罐上层的清水送磨煤机，沉降罐下层浓度较高的水煤浆过滤后送带式干燥器干燥，干燥后的褐煤送成型机成型作为固体燃料出厂。干燥器排出的干燥风经过气体除尘器除尘后放空。

实施例5：

如附图5所示，原料褐煤经破碎机、磨煤机制成水煤浆，水煤浆加压后送入环管反应器，在环管反应器前设置直联带有套管的环管换热器，将原料水煤浆送入套管，反应后的热煤浆送入内管进行换热，为进一步提高煤浆温度，在环管反应器的前端管外设置电磁加热器，水煤浆在环管反应器中停留15～35分钟，在压力6.0～12.0MPa，温度200～320℃(操作条件视褐煤性质和水煤浆的粒度而定)完成褐煤改质过程后进入环管换热器的内管，温度降至100℃以下进入沉降罐，在沉降罐中加入沉降剂，沉降罐上层的清水送磨煤机，沉降罐下层浓度较高的水煤浆过滤后部分送带式干燥机干燥，干燥后的褐煤与另一部分未经干燥器的水煤浆混合后进入二次成浆机，制成浓度更高的水煤浆。干燥机排出的干燥风经过气体除尘器除尘后放空。

实施例6：

如附图6所示，原料褐煤经破碎机、磨煤机制成水煤浆，水煤浆加压后送入环管反应器，在环管反应器前设置直联不带套管的环管换热器1，采用电磁加热。将水煤浆加热至反应温度。水煤浆在环管反应器中停留15～35分钟，在压力6.0～12.0MPa，温度200～320℃(操作条件视褐煤性质和水煤浆的粒度而定)反应后的热煤浆进入环管换热器2的内管，环管换热器2的冷却剂为锅炉给水和冷却水，在环管换热器2中锅炉水被加热后送入汽包产生蒸汽，经锅炉水冷却的水煤浆再经水冷却器进一步降至100℃以下送入沉降罐。在沉降罐中加入沉降剂，沉降罐上层的清水送磨煤机，沉降罐下层浓度较高的水煤浆，过滤后部分送带式干燥器干燥，干燥后的褐煤与另一部分未经干燥的水煤浆混合后进入二次成浆机，制成浓度更高的水煤浆。干燥机排出的干燥风经过气体除尘器除尘后放空。

实施例7：

如附图7所示，原料褐煤经破碎机、磨煤机制成水煤浆，加压后送入立式加热器，立式加热器可采用反应后的水煤浆加热、电磁加热、导热油加热、熔盐加热或蒸汽加热。加热后的水煤浆进入环管反应器，水煤浆在环管反应器中停留15～35分钟，在压力6.0～12.0MPa，温度200～320℃(操作条件视褐煤性质和水煤浆的粒度而定)完成褐煤改质过程后进入立式冷却器，立式冷却器可以采用原料水煤浆、锅炉给水(产生蒸汽带走热量)或冷却水等多种冷却剂。温度降至100℃以下进入沉降罐，在沉降罐中加入沉降剂，沉降罐上层的清水送磨煤机，沉降罐下层浓度较高的水煤浆过滤后送入喷雾干燥器干燥，干燥后的煤粉可去二次成浆机制高浓度煤浆，也可以送固体成型机压制型煤产品。

Claims

1.褐煤改质方法，包括如下步骤：1)将褐煤破碎加水制成水煤浆，2)水煤浆经煤浆泵加压进入环管反应器得到改质后的水煤浆，所述环管反应器的反应条件为压力6.0~12.0MPa，温度200℃-320℃，反应时间15-35分钟。

2.根据权利要求1所述的方法，所述步骤2)中水煤浆进入环管反应器前需经过预热。

3.根据权利要求2所述的方法，所述预热采用电磁加热器或/和热水煤浆或/和蒸汽或/和导热油或/和熔盐加热。

4.根据权利要求2所述的方法，所述预热采用与环管反应器直联的带套管的环管换热器加热，或采用在环管反应器前直联的不带套管的环管换热器加热，或采用立式加热器加热。

5.根据权利要求1所述的方法，所述环管反应器内设置有混合器，使管内的水煤浆反应均匀。

6.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括步骤2)后的冷却沉降步骤，所述冷却沉料步骤为将改质后的水煤浆放料冷却进入沉降罐沉降，上层为清水，下层为沉降过的水煤浆。

7.根据权利要求6所述的方法，所述冷却可采用锅炉水产生蒸汽冷却和/或冷却水冷却和/或原料水煤浆冷却和/或风冷却。

8.根据权利要求6所述的方法，所述冷却采用与环管反应器直联的带有套管的环管换热器冷却，或采用立式冷却器冷却。

9.根据权利要求6所述的方法，所述沉降罐中加入有沉降剂。

10.根据权利要求6所述的方法，所述方法还包括沉降过的水煤浆的浓缩步骤，所述沉降过的水煤浆的浓缩步骤为将改质后的水煤浆进入钢带干燥机干燥后，再按需处理。

11.根据权利要求6所述的方法，所述步骤1)中加入的水为沉降得到的上层清水。