煤炭是我国最主要的化石能源,在我国能源消耗比例中约为70%。但是近年来优质煤炭(如焦煤、无烟煤等)价格大大上涨,低品质的煤种利用开始被重视起来。
褐煤中水分和灰分含量高,发热量低,在空气中易风化,不利于长途运输,作为燃料直接用时燃烧效率低,且温室气体排放量高,污染严重,长期以来应用受到很大限制。
褐煤提质是指通过热物理过程或热化学方法降低褐煤中的水分、提升产品发热量,达到便于运输、热利用效率高、污染低的目的。目前褐煤提质的工艺主要有以下四种:
通过烟气或蒸汽对褐煤进行120℃左右的低温加热,从而脱除水分。这是一种纯物理加热过程,干燥后褐煤热值约提高30%-50%,但其化学性质并未从根本上得到改变,干燥后大多数都用在电厂用燃料的部分配煤。
褐煤在筛分、破碎之后,经100-400℃左右的中低温加热部分软化后,受到机械设备的压制,在其自身粘结性的作用下得到块状或粒状型煤,型煤的机械强度和防水性都得到大幅度的提高,可大范围的使用在冶金和电力行业。由于机械设备需要提供褐煤成型的挤压力,因此该工艺要消耗一定量的电能。
褐煤在隔绝空气的条件下进行500-800℃左右的中高温加热,煤中的水分挥发完全析出,经过除尘和冷凝之后,可得到燃气以及附加值高的煤焦油,热解后的褐煤经过冷却形成半焦,热值提高1.5-2倍。在热解过程中加入很多压力的氢气,可以脱除煤焦油中含硫量并调节油的成分,提高煤焦油品质。加氢得到的煤焦油经过简单的化工处理后可获得汽油、柴油及其他重要的化工原料。部分可燃气可以直接燃烧,为整个热解工艺提供所需热量,降低系统能耗。
中高温条件下,褐煤与少量空气或蒸汽(或二者混合物)发生不完全燃烧和还原反应,得到富含一氧化碳、氢气以及甲烷的可燃气体,可燃气可作为城市管道煤气、电力冶金行业的燃料气,并为化工合成提供燃料气,与蒸汽锅炉或燃气轮机联合后,还能对外供热或输出电能。
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