【流化床干燥論文】煤炭加工及轉化過程關鍵環節——干燥脫水

 2018-12-10 14:58:18   |    422   |    盛力干燥機   |    
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2016(第二屆)中國新型煤化工國際研討會!

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近300位參會代表/32個大會報告

煤炭加工及轉化過程關鍵環節

干燥脫水

我國能源稟賦條件“富煤、缺油、少氣”,煤炭占化石能源94%。在化石能源當中煤炭的地緣政治風險最低,同等熱值性價比最高,其安全保障性和經濟性最佳。石油、天然氣對外依存度分別達到>60%、>32%,這給我國能源安全帶來了一定風險。煤炭在今后較長時期內仍是我國主體能源,不容置疑,這是我國能源國情。煤炭的清潔利用是改變我國能源結構和保障國家能源安全重要手段,也是石油、天然氣的重要補充。因此,實現煤炭的清潔高效利用對我國至關重要。煤化工是實現煤炭清潔利用及轉化主要途徑之一,而水資源容量大,工藝廢水量大難處理或者處理成本高,又成為煤化工發展主要屏障之一。煤通過干燥脫水,不但能提高裝置效率和降低成本,而且可以回收水資源,降低廢水排放量,有效緩解煤化工發展制約水的問題。

煤的干燥

低階煤含水量比較高,尤其是褐煤高達30%-60%,不僅對煤的加工利用、轉化有很大影響,易風化、易自燃、發熱量低等也給煤的儲存運輸帶來很多問題。煤加工及轉化之前干燥脫水易被人們忽視或沒引起足夠的重視,如碎煤加壓熔渣氣化,煤分級分質利用中的熱解技術等,煤中水往往是造成工藝廢水量大、難處理主要原因,若達標回用或排放,既增加了投資和運行成本,又造成了氣化或熱解裝置效率低下。

干燥技術

煤的干燥,尤其是低階煤干燥最好采用低溫、無氧環境,因其揮發分較高,干燥時易形成爆炸環境,給生產帶來安全隱患。

以煤中水脫出形式,干燥可分為蒸發干燥和非蒸發干燥。蒸發干燥技術是將煤中的水以氣態形式除去,水的汽化潛熱大,因而耗能。非蒸發干燥則是將煤中的水以液態形式脫除,可節省水的汽化潛熱,因而耗能少。

從“安全、節能、環保、提質、回收水資源”角度講,非蒸發干燥要好于蒸發干燥。雖然有的蒸發干燥如德國WTA和DWT蒸汽流化床干燥技術等,也可做到了水蒸發潛熱和水資源回收利用,但畢竟還是消耗了大部分水的氣化潛熱。對煤的加工工藝性能改善不明顯,如強度、熱穩定性、成漿性、可磨性、水回吸性等。

非蒸發干燥技術

如比較成熟的美國K-燃料技術。6-80mm的粒度煤在特定高壓釜式處理器中,高壓的飽和蒸汽與煤直接接觸,干燥壓力、溫度可控,溫度最高不超過260℃(以防煤熱解),經一定時間,煤中的毛細孔結構和含氧親水基團遭到破壞,將煤中的水分以液態形式“擠”出。

其技術最大特點:

1、安全。低溫干燥脫水,煤沒有發生熱化學反應,并且又在無氧、蒸汽環境下進行;

2、節能。煤中的水是以液態形式“擠”出,節省了大量水氣化潛熱。若年處理游離水35%,降到10%的100萬噸煤來計算,年可節省25萬噸水的氣化潛熱;

3、減排。煤中的水在加工及轉化過程中,基本上變成了工藝廢水。若年處理游離水35%,降到10%的100萬噸煤來計算,年減排廢水25萬噸;

4、回收。被“擠”出來的煤中水,污染物比較少,經簡單處理便可回用于生產。若年處理游離水35%,降到10%的100萬噸煤來計算,年回收25萬噸水資源;

5、環保。干燥脫水是在低溫、高壓下進行,煤不會發生熱崩碎,并且又在蒸汽、密閉環境中進行,因此無粉塵產生;

6、提質。煤干燥脫水是在低溫、高壓、一定時間下進行的,煤中內部毛細孔倒塌、壓實及大量親水基團脫出(如脫羧、脫羥、脫硫、脫氮等),煤的疏水性能增加(避免了回吸水現象),該過程猶如煤的變質成巖過程(該干燥形式相當于加速了煤的變質成巖過程)。水分每降低1%,煤的發熱量就會增加70大卡,非蒸發干燥煤中水分可降低10%以下;煤的強度、熱穩定性、成漿性、可磨性等工藝性能也將大幅度提升;煤中的有害元素S和重金屬也會得到有效脫除。并且煤中的有效成分如揮發分、固定碳沒有遭到破壞及年輕煤特有的化學活性沒有改變。這種提質程度,其它干燥技術是很難做得到的。

非蒸發干燥煤的應用及意義

1、提質煤

低階煤尤其是褐煤含水量較大,易風化、易自燃、發熱量低不適合長距離運輸和儲存。煤經非蒸發干燥以后熱值提高40%-80%(主要取決于煤中水分降低程度),煤回吸水率降低,強度增加,煤儲存和長距離運輸成為可能,有利于我國煤炭地域分布不均局面改善。此外,煤中的有害物質減少,對原煤講又清潔了。

2、緩解煤化工水資源容量大、廢水量大難處理突出矛盾

煤加工及轉化前干燥脫水,既回收了水資源,又降低了工藝廢水量,有效緩解煤化工發展水制約問題。對煤加工及轉化,尤其是含有熱解功能的轉化技術工藝廢水處理來講,相當于是前端處理,這要比后端處理簡單得多,經濟得多,投資也少。

3、煤的工藝性能改善,有利于煤炭加工及轉化

該非蒸發干燥生產的煤,內在水可以降低50%以上,可磨性能也有較大改善,這為便于輸送的清潔燃料及氣化原料-水煤漿奠定了良好基礎。尤其是改善了褐煤成漿性,濃度可提高10%以上,有助于褐煤應用領域拓寬。

為熱解及具有熱解功能的碎煤加壓氣化爐提供良好原料煤。非蒸發干燥的煤機械強度、熱穩定性顯著提高,這是各種熱解及碎煤加壓氣化爐對煤質所期望的。同時,也拓寬了原料煤來源。如無法適應固定床氣體熱載體熱解或碎煤加壓氣化的煤,經非蒸發干燥脫水后煤強度、熱穩定性得到了改善。

有利于含有熱解功能的煤轉化工藝技術條件改善,尤其是以熱解為基礎的低階煤分級分質階梯利用。熱解工藝廢水難處理(COD高),即便達標回用或排放,其投資和運行成本也比較高。非蒸發干燥,不但降低了工藝廢水量和油氣回收負荷,也相對提高了廢水酚氨濃度,有利于酚氨回收經濟性提高。水分低熱解裝置供熱就少(15%水分煤蒸發所耗的熱量與煤從120℃加熱到550℃熱解所需的熱量相當),熱解裝置效率相對提高。此外,非蒸發干燥的煤粒度(6-80mm)與氣體熱載體熱解和碎煤加壓氣化比較匹配,非蒸發干燥粒度還可根據需要進行合理調整。

總之,非蒸發干燥與固定床氣體熱載體熱解、碎煤加壓氣化等相結合,是降低運行成本和提高裝置運行效率的最佳有效途徑,可堪稱其為“黃金搭檔”!

4、非蒸發干燥有助于煤加工及轉化整體效能效益提高

煤的加工及轉化主要以熱加工為主,既然是熱加工就要耗能,因此煤化工是一個高耗能產業。如何降低能耗,便是煤化工經濟性所在。水的氣化潛熱大,水的蒸發去除在整個熱加工過程當中所占能耗比例相當大。非蒸發干燥便可有效解決水蒸發耗能問題,同時還可以回收水資源。反過來講,由于煤中水分的降低,也提高了后續如熱解、氣化、液化、燃燒等裝置效率。產能效率提高,有助于煤化工項目經濟性提高。否則煤中水帶入裝置,不但耗能,而且其潛熱也不太好回收和利用,又浪費了水資源。同時,又增加工藝廢水量,廢水處理投資和運行成本又會增加。所以,煤炭加工及轉化之前,干燥脫水環節十分重要,而非蒸發干燥是最佳選擇。

非蒸發干燥技術完善方案

非蒸發干燥K-燃料也有其短板,<6mm粒度煤無法使用,資源利用率低。但可通過如下方法有效解決和完善:

1、塊狀非蒸發干燥與小顆粒蒸發干燥結合

小顆粒煤通過如山東天力的內加熱流化床過熱蒸汽干燥技術便可解決,該技術節能效果也比較好,也可回收水資源。也就是說,非蒸發干燥與蒸發干燥的內加熱流化床過熱蒸汽技術相結合,可做到煤100%脫水及回收水資源。

2、非蒸發干燥與型煤結合

通過型煤方式,做到煤100%脫水及回收水資源。型煤雖然會增加投資和運行成本,但在成型過程和應用當中可以得到彌補,甚至會帶來一定的經濟效益。

型煤在非蒸發干燥溫度、壓力雙重作用下,工藝加工性能如機械強度、熱穩定性會得到很大改善。另一大特點粒度均勻,氣體熱載體分布就均,有利于傳熱。作氣體熱載體干餾原料,由于粒度均勻,有利于油產率和半焦質量提高,其半焦(或蘭炭)具有一定塊度,便于儲存、運輸、應用,這也是半焦(蘭炭)行業所期望的。作為碎煤加壓氣化爐原料也比較適宜,因非蒸發干燥型煤機械強度、熱穩定性好,并且粒度均勻。

在成型過程中添加各種物質,來彌補成本增加因素,而且還能起到事半功倍效果。如在煤成型過程中添加生石灰(CaO)或白云石(MgO、CaO)、氧化鋇(BaO),一來可增加型煤和半焦強度;二來可減少熱解過程中所需的熱量;三來可提高煤氣熱值;四來可以脫除部分硫。

其原理:

CaO+CO2=CaCO3-△H???117.36Χ106J/kmol

氧化鈣與二氧化碳反應生成碳酸鈣,是一個強放熱反應,可為熱解提供一定熱量,并且還能消耗煤氣當中部分二氧化碳,相對提高了煤氣熱值。同樣道理,氧化鈣與硫化氫反應生成硫化鈣,不但是一個放熱反應,而且也除掉了一部分硫化氫。

CaO+H2S=CaS+H2O-△H

固體活化劑在上述熱解或氣化反應過程中,主要起增強、供熱、脫碳(CO2)、固硫(CaS)作用。

此外,在型煤過程中,還可利用周邊廢棄生物質(如木屑、樹枝、樹葉、秸稈等)、有機垃圾、廢舊橡膠、塑料等,來增加油氣產量,彌補型煤所增加的成本。

總結與評價

干燥脫水是提升煤加工及轉化裝置效率、經濟效益重要手段之一。尤其是非蒸發干燥在節能、減排、增效前提下,又回收了水資源,緩解煤化工水制約屏障。還能改善煤加工工藝性能,拓寬低階煤尤其是褐煤應用領域。不但煤提質效果顯著,也為低階煤分級分質階梯利用及以氣化為龍頭的現代煤化工奠定良好基礎。

筆者情況介紹新型煤化工國際專家俱樂部成員)

劉長勝,1987年畢業于山東礦業學院濟南分院,煤化工專業,現更名為山東科技大學化工學院。大學畢業至今一直從事煤化工生產技術研究工高級工程師。社會職務-褐煤蠟專家、攀枝花學院客座教授(煤化和管理工作(主要從事褐煤、油頁巖開發綜合利用)。技術職稱-煤化工方面)、中國礦業大學研究生校外指導教師(褐煤蠟方面)、清華大學研究生校外指導教師(熱解、氣化方面)、中國管理科學研究院特約研究員。目前有多篇技術論文發表,已獲得國家專利60多項。

可根據低階煤、油頁巖資源情況,對其進行資源綜合評價,結合業主、區域資源實際情況和產品市場前景,確定開發工藝路線,使之形成多聯產、能源化工一體化循環經濟產業鏈。提供整體項目及相關子項目建議和商業計劃書及工藝方案設計。做到資源整體開發,分質分級梯級利用,技術領先,節能減排,環境友好,效益最大,真正體現“資源有限,創意無限”的發展理念。

流化床干燥論文視頻

循環流化床技術大型化后的發展趨勢與要點

用戶評論

來自[朝陽]的客戶:2019-01-05 23:16:23
第二次購買,全滿分。

來自[威海]的客戶:2018-12-31 17:29:10
好 發貨速度快 服務非常棒 謝謝老板 全給了5分哦

來自[雙鴨山]的客戶:2018-12-31 16:37:37
好是好,就是外包裝不好看。

來自[樂昌]的客戶:2018-12-25 23:51:25
好用 賣家發貨快

來自[泰州]的客戶:2018-12-15 09:06:45
價格實惠,人也很好。

來自[萊蕪]的客戶:2018-12-14 15:56:35
安裝好就開始用了,真心不錯,干燥后的氣體好用多了

來自[銅川]的客戶:2018-12-14 01:02:28
第二天就收到了,外包裝的紙張比較薄,其他還好,希望數量是足數的。

來自[淮安]的客戶:2018-12-13 22:58:01
兩臺水溫機兩臺干燥機一臺碎料機,就怕過來有問題,專門試了機過來,滿意!滿意!安裝簡單,那邊售后一直很有耐性!感謝

來自[寶雞]的客戶:2018-12-12 23:15:46
質量不錯,祝大賣

來自[臨湘]的客戶:2018-12-11 12:22:26
非常好。食品級別,安全。

來自[五指山]的客戶:2018-12-11 09:38:20
老板人熱血,

來自[陽江]的客戶:2018-12-11 01:32:55
干燥箱加熱很穩定,均勻度不錯,液晶面板操作比較方便!

來自[廣元]的客戶:2018-12-11 00:31:15
質量很好 賣家服務不錯 來好幾回了

來自[鐘祥]的客戶:2018-12-10 22:47:04
很好,合作的很愉快

來自[湖州]的客戶:2018-12-10 22:07:02
第一次合作,很滿意。。。

來自[常德]的客戶:2018-12-10 17:58:02
發貨快,服務好,滿意

來自[烏蘇]的客戶:2018-12-10 16:28:39
老客戶了,繼續合作

來自[界首]的客戶:2018-12-10 16:19:17
很好的服務,謝謝