[發明專利]褐煤改質處理系統及工藝

無效

• 申請號: 201010571615.1
• 申請日: 2010-11-30
• 公開（公告）號: CN102175074A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發明（設計）人: 李柏榮
• 申請（專利權）人: 李柏榮
• 主分類號: F26B23/10
• 分類號: F26B23/10;F26B25/00;C10L9/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 曹志霞;李贊堅

技術領域

本發明涉及褐煤的處理技術領域，尤其涉及一種對褐煤進行提質脫灰處理的褐煤改質處理系統及工藝。

背景技術

褐煤又名柴煤，是煤化程度最低的煤種，約占全球煤炭儲量的40％，占中國煤炭保有儲量的13％，儲量極為巨大，但由于褐煤水分高(約20％至40％)、熱值低、易風化和自燃，單位能量的運輸成本高，不利于長距離輸送和貯存。褐煤直接燃燒的熱效率較低，且溫室氣體的排放量也很大，難以大規模開發利用。此外，褐煤作為原料轉化利用也受到限制，褐煤液化、干餾和氣化都需要把煤中水分降至10％以下。褐煤若不經過提質加工，將難以滿足多種用戶的質量要求。由此可見，褐煤提質加工成為褐煤高效開發利用的關鍵。這里所說的褐煤提質，是指褐煤在脫水、成型和熱分解等過程中，煤的組成和結構發生變化，轉化成具有近似煙煤性質的提質煤。褐煤脫水提質加工后，水分顯著降低，發熱量大幅度提高，既可防止煤炭自燃、便于運輸和貯存，又有利于發電、造氣、化工等使用。

此外，我國主要褐煤礦區產煤的灰分普遍較高，約15％至30％，這也成為困擾褐煤應用的障礙。一般來說，通過選煤能夠降低煤中灰分，但褐煤屬一種難選煤，特別是年輕土狀褐煤其煤質疏松，遇水易泥化，給選煤帶來諸多困難。而干法選煤受褐煤的外在水分限制，主要適宜分選出密度較大的矸石，只能作為高灰褐煤的降矸手段，對褐煤本體降灰效果并不顯著，所以干法選煤很難得到灰分低于10％的優質褐煤。

從煤化過程來看，褐煤是一種相對年輕的煤種，介于泥炭和煙煤之間的一種物質。褐煤內部存在許多毛細孔，并含有較多的脂肪烴類物質和含氧官能團，以及少量的芳香烴類物質。含水分高是褐煤的重要特征之一，其水分主要由3部分組成：

1、植物經成煤過程和成煤作用后殘留、保存下來的水分，主要存在于褐煤毛細孔中，稱為內在水(結合水)，這部分水分基本反映其煤化程度，煤化程度愈淺，水分含量愈高。

2、煤在開采、堆放和運輸過程中，由外部環境吸收或向環境釋放部分水分后保留在煤表面的游離狀態的水，通常稱為外在水(非結合水)；

3、褐煤中礦物質所含有的結晶水。

一般來說，脫除褐煤的外在水分比較容易，但要脫除褐煤內在水分和礦物質結晶水則困難得多。褐煤內在水分的脫除性取決于其孔結構的發育程度和狀態。由于褐煤內部存在許多毛細孔，使褐煤內部的氣孔率和比表面積較高，且褐煤含有原生腐植酸，表面具有親水性，導致褐煤通過表面吸附、毛細管凝聚和界面擴散三種作用吸潮。濕褐煤就像吸足水分的海綿；而干燥后(僅指脫除表面水的情況)的褐煤就像擰干后的海綿。當干燥后的褐煤遇到水或濕空氣時，就會吸潮。

對褐煤處理的另一個關鍵點在于對褐煤進行脫灰處理。煤灰幾乎全部源于煤中的礦物質，但煤在燃燒時，礦物質大部分被氧化、分解，并失去結晶水，因此，煤灰的組成和含量與煤中礦物質的組成和含量差別很大。我們一般說的煤的灰分實際上就是煤灰產率，煤中礦物質和灰分來源，可分為外來礦物質(外在灰分)和內在礦物質(內在灰分)。

1、外來礦物質

這種礦物質原來不含于煤層中，它是由在采煤過程中混入煤中的頂、底板和夾矸層中的矸石所形成的，其數量多少，根據開采條件在很大的范圍里波動。它的主要成分SiO₂、Al₂O₃，也有一些CaSO₃、CaSO₄、FeS₂等。外來礦物質的塊度、比重越大時，越易分離，可用一般選煤方式將它除掉。外來礦物質在煤燃燒時形成的灰分稱為外在灰分。

2、內在礦物質

煤中的原生礦物質和次生礦物質合稱為內在礦物質，來自于內在礦物質的灰分，稱為內在灰分，可分為：原生礦物質、次生礦物質。

其中，外來礦物質可通過選煤去除，內在礦物質除非顆粒較大，與煤比重差別大且分布不均方可通過洗選除去，否則很難去除。褐煤由于是年輕煤種，形成時間短，煤化作用淺，其中的次生礦物質一般是均勻分布在煤中，且顆粒極細，這也是為什么褐煤屬難選煤種的原因。具有高熱值、高揮發分、憎水特點的褐煤，如能進一步降低灰分，則可以被制成優質的煤產品，極大拓展褐煤應用范圍和本身價值。

現有褐煤改質處理系統及工藝，一般是采用熱空氣在不封閉的環境下對褐煤進行改質處理，不能隔絕氧氣，褐煤干燥過程中會受到外界影響，僅能脫除褐煤非結合水，得到的褐煤仍然水分較高、灰分較高、熱值較低。

發明內容