O初 建（中國新型建材設(shè)計(jì)研究院 浙江杭州 310000）

褐煤干燥提質(zhì)及其用于燃煤鍋爐煙氣余熱回收研究

O初 建
（中國新型建材設(shè)計(jì)研究院 浙江杭州 310000）

在實(shí)際進(jìn)行褐煤干燥提質(zhì)技術(shù)應(yīng)用的過程中，一直存在著安全性、經(jīng)濟(jì)性和大規(guī)模生產(chǎn)問題。而將褐煤干燥提質(zhì)技術(shù)應(yīng)用在燃煤鍋爐煙氣余熱回收中，則能夠在一定程度上解決這些問題?；谶@種認(rèn)識，本文在對褐煤干燥提質(zhì)技術(shù)展開分析的基礎(chǔ)上，對該技術(shù)在燃煤鍋爐煙氣余熱回收中的運(yùn)用問題展開了研究，從而為關(guān)注這一話題的人們提供參考。

褐煤干燥提質(zhì)技術(shù)；燃煤鍋爐；煙氣余熱回收

引言

褐煤作為輕質(zhì)煤的一種，具有含氧量高、密度小和灰分大的特點(diǎn)，容易出現(xiàn)自燃的問題。所以在進(jìn)行褐煤運(yùn)輸和利用之前，需要使用褐煤干燥提質(zhì)技術(shù)進(jìn)行褐煤的處理。而采取該種技術(shù)，會導(dǎo)致燃煤發(fā)電的成本得到增加。因此，人們開始尋求有效的工藝技術(shù)利用燃煤鍋爐煙氣余熱進(jìn)行褐煤干燥處理，從而更好的實(shí)現(xiàn)褐煤資源的高效利用。

一、褐煤干燥提質(zhì)技術(shù)研究

1.機(jī)械干燥技術(shù)

所謂的機(jī)械干燥技術(shù)，就是在一定壓力和溫度條件下對褐煤進(jìn)行機(jī)械熱壓成型處理。使用該技術(shù)，能夠使褐煤受到剪切和高壓等物理作用，從而使褐煤的孔隙系統(tǒng)和凝膠結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不可逆的破壞，繼而使褐煤的水分得到去除。由于采取該技術(shù)將使褐煤的媒階從本質(zhì)上發(fā)生改變，所以其被稱之為機(jī)械干燥提質(zhì)技術(shù)。從技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)上來看，使用該技術(shù)能夠避免褐煤與水或氧氣發(fā)生反應(yīng)，所以可以用于處理水分較高的褐煤。就目前來看，機(jī)械熱力脫水技術(shù)在褐煤干燥處理方面得到了一定范圍的應(yīng)用。利用該技術(shù)，將使褐煤含水量和孔隙率隨著溫度和壓力的提高而降低。在一定的壓力和溫度條件下，褐煤中85%的水分將被除掉。但如果一味進(jìn)行壓力和溫度的提升，就會導(dǎo)致褐煤因熱分解，并且導(dǎo)致褐煤處理成本過高。

2.蒸發(fā)換熱干燥技術(shù)

在褐煤干燥處理方面，蒸發(fā)換熱干燥技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。按照干燥介質(zhì)種類，可以將蒸發(fā)換熱干燥技術(shù)劃分成熱蒸汽干燥法和煙氣干燥法。就目前來看，滾筒式干燥技術(shù)、流化床干燥技術(shù)和蒸汽空氣聯(lián)合干燥技術(shù)都是具有一定代表性的蒸發(fā)換熱干燥技術(shù)。使用該技術(shù)，褐煤的干燥熱量主要來自于熱風(fēng)、飽和蒸汽或熱煙氣，使用的干燥器則可以為循環(huán)硫化床、振動床和移動床等等。使用流化床進(jìn)行褐煤干燥，可以使褐煤在干燥器內(nèi)停留較長時間，但是也容易導(dǎo)致干燥后的褐煤與氧氣接觸，繼而導(dǎo)致褐煤自燃或爆炸。而典型的流化床干燥技術(shù)需要使用蒸汽進(jìn)行褐煤的干燥，所以蒸汽不僅僅是硫化介質(zhì)，同時也是干燥介質(zhì)。在蒸汽完成褐煤中蒸發(fā)出的水分的吸收后，會有一部分蒸汽被導(dǎo)回干燥劑使用。使用移動床和振動床進(jìn)行褐煤干燥，則能夠降低褐煤爆炸風(fēng)險，但是需要進(jìn)行褐煤停留時間的嚴(yán)格控制。從總體上來看，使用蒸汽干燥技術(shù)能夠進(jìn)行大多數(shù)褐煤的干燥，但是也將產(chǎn)生較高的費(fèi)用。此外，褐煤中含有的一些有機(jī)成分也容易與高溫蒸汽發(fā)生反應(yīng)，繼而將導(dǎo)致褐煤的質(zhì)量受到影響。因此，使用蒸發(fā)換熱干燥技術(shù)還要盡量使用干燥的介質(zhì)，所以其產(chǎn)生的費(fèi)用也較多。

3.非蒸發(fā)換熱干燥技術(shù)

使用非蒸發(fā)換熱干燥技術(shù)進(jìn)行褐煤處理，需要使褐煤在一定溫度和壓力條件下出現(xiàn)物理和化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化。使用該技術(shù)，能夠使褐煤的部分含氧官能團(tuán)得到脫除，并且降低褐煤的含水量。而由于褐煤的親水性會有所下降，所以褐煤會因?yàn)槭湛s變得更加致密。使用非蒸發(fā)干燥技術(shù)，不需要提供水的蒸發(fā)潛熱。在工藝生產(chǎn)中，熱源為過熱蒸汽，溫度約為235℃。而為了避免水分被汽化，則需要將壓力控制在3MPa左右。使用非蒸發(fā)換熱技術(shù)，需要將水在液態(tài)下移除，并且進(jìn)行廢熱蒸汽的分級使用。所以，該技術(shù)的使用，能夠使熱能得到回收利用，消耗的能源較少。但是，使用該技術(shù)很難進(jìn)行褐煤中絕大多數(shù)水分的脫除，處理完的褐煤的含水量將達(dá)到23%。

二、褐煤干燥提質(zhì)技術(shù)在燃煤鍋爐煙氣余熱回收中的應(yīng)用

1.技術(shù)的應(yīng)用原理

在實(shí)現(xiàn)褐煤干燥提質(zhì)的過程中，使用的干燥技術(shù)大多存在設(shè)備大型化和安全性不足的問題。而在燃煤鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)中進(jìn)行該技術(shù)的應(yīng)用，則可以利用鍋爐煙氣提供干燥熱源，從而以低溫?zé)釤煔鉃楦稍锝橘|(zhì)實(shí)現(xiàn)褐煤干燥。與此同時，由于能夠?qū)崿F(xiàn)煙氣余熱的有效利用，所以也能夠節(jié)省燃煤鍋爐運(yùn)行成本，并且確保褐煤干燥提質(zhì)過程的穩(wěn)定運(yùn)行。但在實(shí)際應(yīng)用操作的過程中，還要合理進(jìn)行褐煤干燥提質(zhì)技術(shù)的選取。一方面，需要確保褐煤的脫水溫度適宜，以免褐煤干燥過程中產(chǎn)生過多的熱解氣和液態(tài)焦油物質(zhì)。所以，還要選取能夠進(jìn)行煙氣溫度有效控制的回收技術(shù)，以確保褐煤干燥質(zhì)量。另一方面，需要實(shí)現(xiàn)上下工藝的有效銜接。具體來講，就是需要盡量縮短回收應(yīng)用渠道，以便縮短上下游之間的空間距離，繼而使褐煤干燥和煙氣余熱回收的成本得到有效降低。

2.干燥技術(shù)的選取

通過分析可以發(fā)現(xiàn)，使用回轉(zhuǎn)式干燥技術(shù)將導(dǎo)致上下游工藝銜接受制于回轉(zhuǎn)窯直徑，從而不利于降低煙氣回收成本。使用流化床干燥技術(shù)，則將受制于內(nèi)部阻力和內(nèi)部構(gòu)件，以至于無法滿足褐煤的大規(guī)模處理要求。而通過綜合對比分析，則提出了水平移動床褐煤干燥處理技術(shù)。該技術(shù)的應(yīng)用，可以使系統(tǒng)具有較好的可控性，并且能夠使系統(tǒng)長度、寬度得到大幅度增加，從而滿足褐煤的大規(guī)模處理需求。使用該技術(shù)進(jìn)行褐煤干燥時，如果褐煤進(jìn)入到溫和的熱解提質(zhì)狀態(tài)，部分褐煤則將得到熱解，并且轉(zhuǎn)變成含有半焦的固體產(chǎn)物，所以能夠使固體產(chǎn)物在運(yùn)輸過程中自燃傾向得到預(yù)防。而在燃煤鍋爐煙氣余熱回收工藝中應(yīng)用該技術(shù)時，還要對不同反應(yīng)器類型和不同干燥介質(zhì)進(jìn)行比較，以便實(shí)現(xiàn)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化和大型化發(fā)展。

3.余熱回收與褐煤干燥工藝

使用水平移動床褐煤干燥技術(shù)進(jìn)行燃煤鍋爐煙氣余熱回收利用時，使用的干燥介質(zhì)將為熱煙氣。整個干燥過程及干燥后部分熱解質(zhì)過程，都需要大顆粒褐煤以恒定速度通過移動床。而移動床上需要采取底部布風(fēng)，以便為褐煤提供熱量。采取該工藝技術(shù)，能夠獲得高發(fā)熱量的褐煤提質(zhì)產(chǎn)品。從工藝布局上來看，需要將水平移動床布置在靜電除塵器后面，以便使煙氣中的灰含量得到減少。而采取該種布置形式，也能夠避免干燥后的褐煤受到煙氣灰含量的影響。為滿足褐煤的大規(guī)模生產(chǎn)需求，還需要進(jìn)行多層水平移動床結(jié)構(gòu)的布置。采取該種結(jié)構(gòu)，不僅能夠使干燥裝置的占地面積得到減少，還能夠充分進(jìn)行燃煤鍋爐煙氣余熱的利用。此外，采取該種結(jié)構(gòu)，也能夠使干燥后的褐煤得到就地利用。

需要注意的是，如果干燥后的褐煤需要經(jīng)過長途運(yùn)輸，就需要采取相應(yīng)的措施方式防止褐煤含水量過低。此時，可以進(jìn)行褐煤自燃的臨界含水量的確定，然后再對干燥褐煤的水分復(fù)吸平衡水含量進(jìn)行考慮，以便使干燥褐煤的目標(biāo)水量得到確定。在此基礎(chǔ)上，則可以通過控制水平移動床內(nèi)的物料移動速度進(jìn)行目標(biāo)水量的控制，從而使褐煤干燥后的水分得到合理控制。此外，實(shí)現(xiàn)褐煤干燥后，煙氣余熱將被褐煤吸收，所以此時煙氣如果仍然在水平移動床內(nèi)，其溫度就會低于露點(diǎn)溫度。針對這一問題，還要采取分室供風(fēng)的方式使該區(qū)域的供風(fēng)量得到提高，從而使完成余熱回收的煙氣盡快離開移動床內(nèi)。而采取該種處理方式，也能夠使褐煤的防腐要求得到滿足。

使用水平移動床進(jìn)行煙氣余熱回收和褐煤干燥提質(zhì)，能夠在一定程度上避免褐煤顆粒出現(xiàn)干燥破碎問題。但是，由于褐煤顆粒的干燥破碎問題難以被杜絕，所以還會有一定量的褐煤細(xì)粉將隨著煙氣排到裝置之外。如果不進(jìn)行這些細(xì)粉的處理，就會導(dǎo)致其進(jìn)入到濕法脫硫裝置中，繼而使這些顆粒與脫硫副產(chǎn)物混合在一起。因此，針對這一問題，還要使用濕式靜電除塵器或布袋式除塵器進(jìn)行煙氣中的細(xì)煤粉的脫除。

4.工藝技術(shù)的應(yīng)用效果

將該種褐煤干燥提質(zhì)技術(shù)應(yīng)用在一臺600MW亞臨界鍋爐機(jī)組中可以發(fā)現(xiàn)，該機(jī)組每天能夠?yàn)楹置焊稍镅b置提供6．36*104t的煙氣。實(shí)際進(jìn)行褐煤干燥時，需要將煙氣速度控制為2m/s，風(fēng)煤質(zhì)量比則為11．28。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，利用該工藝可以每天完成5638t褐煤的處理，能夠得到4467t褐煤干燥提質(zhì)產(chǎn)物，其水含量約為10．98%。而標(biāo)準(zhǔn)煤的發(fā)熱量為7000kcal/kg，所以相當(dāng)于每天能夠進(jìn)行2987t標(biāo)準(zhǔn)煤的生產(chǎn)。分析該鍋爐的供電煤耗可以發(fā)現(xiàn)，其每天將消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤量為4651t。因此，將褐煤干燥提質(zhì)技術(shù)應(yīng)用在燃煤鍋爐余熱回收中，可以提供鍋爐64．23%的煤耗。

結(jié)論

總而言之，在燃煤鍋爐煙氣余熱回收中進(jìn)行褐煤干燥技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)燃煤鍋爐生產(chǎn)和褐煤干燥生產(chǎn)的節(jié)能減排設(shè)計(jì)。通過合理進(jìn)行工藝裝置和工藝配風(fēng)布置，就能夠?qū)崿F(xiàn)對褐煤產(chǎn)物水分的有效控制，從而在充分利用煙氣余熱的同時，得到高質(zhì)量的干燥褐煤。因此，相信隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，燃煤鍋爐煙氣余熱回收與褐煤干燥工藝結(jié)合將能為燃煤企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益，從而引起燃煤企業(yè)的高度重視。

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Drying lignite and its application for waste heat recovery of flue gas of coal-fired boiler

Chu jian
（New building materials design and Research Institute,Zhejiang Hangzhou ,310000）

in the practical application of lignite drying and upgrading technology, there has been a safety, economy and large-scale production problem. The application of lignite drying and upgrading technology in coal-f red boiler f ue gas waste heat recovery, it is possible to solve these problems to a certain extent. Based on this understanding, this paper of lignite drying and upgrading technology expansion based on the analysis, on the application of the technology in coalf red boiler f ue gas waste heat recovery was studied. So as to provide reference for interested in this topic.

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