潔凈煤生產(chǎn)技術(shù)

1、潔凈煤生產(chǎn)技術(shù)潔凈煤生產(chǎn)技術(shù) n煤炭的性質(zhì)及其分類煤炭的性質(zhì)及其分類 n我國煤炭資源及其利用情況的現(xiàn)狀我國煤炭資源及其利用情況的現(xiàn)狀 n潔凈煤技術(shù)及其潔凈煤的生產(chǎn)潔凈煤技術(shù)及其潔凈煤的生產(chǎn) n國內(nèi)、外潔凈煤生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀國內(nèi)、外潔凈煤生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀 n一體化煤炭提質(zhì)設(shè)備的原理及結(jié)構(gòu)簡介一體化煤炭提質(zhì)設(shè)備的原理及結(jié)構(gòu)簡介 n幾種常見的機(jī)械傳動方式幾種常見的機(jī)械傳動方式 n幾種常見工業(yè)物理量的控制方法幾種常見工業(yè)物理量的控制方法 n煤炭提質(zhì)設(shè)備設(shè)備的操作要領(lǐng)和常見故障的判斷煤炭提質(zhì)設(shè)備設(shè)備的操作要領(lǐng)和常見故障的判斷 及緊急處置及緊急處置 n煤炭的性質(zhì)及其分類煤炭的性質(zhì)及其分類 一、煤炭的性質(zhì)一、煤炭的

2、性質(zhì) 1. 煤炭的成因煤炭的成因（是一個漫長而復(fù)雜的物理、化學(xué)過程）： （1）泥炭化作用（高等植物遺體堆積菌解生物化學(xué)作用 泥煤） （2）成巖作用（地形變化沉積物覆蓋壓密、脫水、膠 結(jié)物理、化學(xué)變化褐煤） （3）變質(zhì)作用（地殼運(yùn)動煤層頂板增厚地壓、地溫升 高物理、化學(xué)變化煙煤、無煙煤） 2. 煤炭的組成煤炭的組成 煤炭是由多種結(jié)構(gòu)形式的有機(jī)物煤炭是由多種結(jié)構(gòu)形式的有機(jī)物（或稱煤素質(zhì)）， 與少量種類不同的無機(jī)物與少量種類不同的無機(jī)物（或稱礦物質(zhì)）組成的混合物。組成的混合物。 煤的組成煤的組成通常指煤的巖相組成巖相組成（由各種類型的煤巖組 成，每種類型的煤巖又由各種煤素質(zhì)構(gòu)成），和化學(xué)組成化學(xué)組成

3、 （煤中有機(jī)質(zhì)元素主要是碳，其次是氫，還有氧、氮和硫 等元素。它們以結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的大分子形式存在 。無機(jī) 質(zhì)元素主要是硅、鋁、鐵、鈣、鎂等，它們以蒙脫石、伊 利石、高嶺石等粘土礦物形式存在，還有黃鐵礦、方解石、 白云石、石英石等） 。 3.煤炭的性質(zhì)煤炭的性質(zhì) （1）煤炭的物理性質(zhì)物理性質(zhì) 煤炭的密度、表面性質(zhì)（濕潤性、表面積、孔隙度）、 光學(xué)性質(zhì)(折射率、反射率)、電性質(zhì)（電導(dǎo)率、介電 常數(shù)）、磁性質(zhì)、熱性質(zhì)（比熱容、熱導(dǎo)率、熱穩(wěn)定 性）和機(jī)械性質(zhì)（硬質(zhì)、脆度、可磨性）。 （2）煤的化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì) 是指煤與各種化學(xué)試劑在一定條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的 性質(zhì)，以及煤用不同溶劑萃取的性質(zhì)。 （3）煤

4、的工藝性質(zhì)工藝性質(zhì) 粘結(jié)性、結(jié)焦性、發(fā)熱量、反應(yīng)性、熱穩(wěn)定性、焦油 產(chǎn)率、可選性、灰熔點(diǎn)和熔融灰的粘度。 二、煤炭的分類二、煤炭的分類 1. 按成煤原生物質(zhì)的不同分類按成煤原生物質(zhì)的不同分類，可分為腐植煤、腐泥煤、腐腐植煤、腐泥煤、腐 植腐泥煤和殘植煤等。植腐泥煤和殘植煤等。 2. 按煤炭的商業(yè)供應(yīng)狀態(tài)不同分類按煤炭的商業(yè)供應(yīng)狀態(tài)不同分類，可分為原煤原煤（從礦井開 采出沒有經(jīng)過加工的煤） 、篩選煤、篩選煤（經(jīng)過篩分加工，去除 部分煤矸石，并根據(jù)煤的粒徑大小分為大塊煤、中塊煤、 小塊煤和粉煤的煤）、洗選煤、洗選煤（經(jīng)過水洗加工，除去煤中 大部分礦物雜質(zhì)的煤。根據(jù)洗選后煤的灰分的不同，可分 為洗精

5、煤、洗中煤、煤泥、洗矸石）等。 3. 按煤炭的用途不同分類按煤炭的用途不同分類，可分為動力煤動力煤（直接燃燒用煤， 可分為發(fā)電、鍋爐、建材、生活、冶金動力用煤等），煉煉 焦煤焦煤（工業(yè)焦炭、半焦等）、其他工業(yè)原料煤其他工業(yè)原料煤（制藥、制 氣、制油、制化工原料等）。 4. 按煤炭生成年代和煤炭的物理、化學(xué)性質(zhì)不同分類按煤炭生成年代和煤炭的物理、化學(xué)性質(zhì)不同分類（最常 用分類方法，83年聯(lián)合國煤炭委員會制定國際煤分類方 法），將煤分為低煤化度低煤化度（褐煤）、中等煤化度中等煤化度（煙煤）、 高煤化度高煤化度（無煙煤）三類。 （1）褐煤褐煤：多為塊狀，呈黑褐色，光澤暗，質(zhì)地疏松；含 揮發(fā)分 40%

6、左右，燃點(diǎn)低，容易著火，燃燒時 上火快，火焰大，冒黑煙；含碳量與發(fā)熱量較 低（因產(chǎn)地煤級不同，發(fā)熱量差異很大），燃 燒時間短，需經(jīng)常加煤。 （2）煙煤煙煤：一般為粒狀、小塊狀，也有粉狀的，多呈黑色 而有光澤，質(zhì)地細(xì)致，含揮發(fā)分30%以上，燃 點(diǎn)不太高，較易點(diǎn)燃；含碳量與發(fā)熱量較高， 燃燒時上火快，火焰長，有大量黑煙，燃燒時 間較長；大多數(shù)煙煤有粘性，燃燒時易結(jié)渣。 （3）無煙煤無煙煤：有粉狀和小塊狀兩種，呈黑色有金屬光澤而 發(fā)亮。雜質(zhì)少，質(zhì)地緊密，固定碳含量高， 可達(dá)80%以上；揮發(fā)分含量低，在10%以 下，燃點(diǎn)高，不易著火；但發(fā)熱量高，剛?cè)?燒時上火慢，火上來后比較大，火力強(qiáng)，火 焰短，冒煙

7、少，燃燒時間長，粘結(jié)性弱，燃 燒時不易結(jié)渣。應(yīng)摻入適量煤土燒用，以減 輕火力強(qiáng)度。 5. 標(biāo)準(zhǔn)煤的概念：標(biāo)準(zhǔn)煤的概念：煤炭的種類不同，其成分組成與質(zhì)量不同， 發(fā)熱量也不相同（表4-15）。單位重量燃料在燃燒 時放出的熱量稱為發(fā)熱量，人為規(guī)定以每公斤發(fā)熱量每公斤發(fā)熱量 7000千卡千卡的煤作為標(biāo)準(zhǔn)煤（標(biāo)煤），標(biāo)準(zhǔn)煤（標(biāo)煤），并以此標(biāo)準(zhǔn)折算耗 煤量。 . n我國煤炭資源及其利用情況的現(xiàn)狀我國煤炭資源及其利用情況的現(xiàn)狀 一、我國煤炭資源基本狀況一、我國煤炭資源基本狀況 1. 世界煤炭已探明儲量98,445億噸，按目前消費(fèi) 水平計(jì)算可開采200年；58%在亞洲，30%在北 美洲； 2. 我國已探明煤炭

8、儲量煤炭儲量12,400億噸，占 世界儲量的12.6%；我國能源類礦產(chǎn)資源中煤炭 儲量最大； 3. 我國能源結(jié)構(gòu)中，煤炭占89.3%、原油占3.5%、 天然氣占1.3%、水能占5.9%；煤炭在我國國民 經(jīng)濟(jì)中，具有無可取代的位置； 4. 我國煤炭資源的特點(diǎn)我國煤炭資源的特點(diǎn)： （1）儲量豐富但分布不均儲量豐富但分布不均。我國煤炭資源儲量主要集 中在華北地區(qū)占49%和西北地區(qū)29.98%；其中 晉、蒙、陜、疆、寧五省煤炭儲量約占國內(nèi)儲量 75%80%； （2）煤種齊全但儲量不均衡煤種齊全但儲量不均衡。從低變質(zhì)的泥炭、褐煤 到高變質(zhì)的無煙煤均有儲存；其儲量中煙煤占 75%、褐煤占13%、無煙煤占1

9、2%；其中可用于 動力燃料煤的煤種占50%，煉焦用煤占20%，但 煉焦煤中的主煤種肥煤和瘦煤卻為短缺煤種； （3）煤質(zhì)較好煤質(zhì)較好。已探明煤炭儲量中灰分10%特低 灰煤約占20%，含硫1%的低硫煤約占65% 含硫量12 %的約占15 20 %，含硫量2 % 的約占10 20 %； （4）價格相對低廉價格相對低廉。相對相同熱值的煤炭，國際石 油、天然氣的價格分別是煤炭的23倍。相對 石油、天然氣，煤炭的可獲得性更好， 資源 相 對更加豐富； 二、我國煤炭的市場需求和生產(chǎn)情況預(yù)測二、我國煤炭的市場需求和生產(chǎn)情況預(yù)測 1. 2002年，在我國一次能源產(chǎn)品的生產(chǎn)總量中，煤炭占 70.7%（13.8億噸

10、）；石 油占17.2%（2.39億噸標(biāo) 煤）；天然氣占3.2% （0.44億噸標(biāo)煤）；水力占 8.9%（1.24億噸標(biāo)煤）。 煤炭在我國一次能源產(chǎn)品煤炭在我國一次能源產(chǎn)品 生產(chǎn)中的地位舉足輕重生產(chǎn)中的地位舉足輕重。 2. 未來未來50年，煤炭仍將是我國能源產(chǎn)品的主要來源。年，煤炭仍將是我國能源產(chǎn)品的主要來源。 預(yù)計(jì)，今后50年內(nèi)，煤炭在能源產(chǎn)品生產(chǎn)總量中所占 比例仍將維持在50%以上。 。 未來50年我國一次能源需求及構(gòu)成狀況（億噸） 年年 份份 2010年 2030年 2050年 燃燃 料料 能源消費(fèi)量能源消費(fèi)量所占百分比所占百分比能源消費(fèi)量能源消費(fèi)量所占百分比所占百分比能源消費(fèi)量能源消費(fèi)量

11、所占百分比所占百分比 煤 炭 13.62 66.72 22.77 66.78 34.94 66.13 石 油 3.00 14.70 3.95 11.57 5.98 11.13 天然氣 1.00 4.90 2.41 7.07 4.92 9.30 核 能 1.04 5.08 2.11 6.18 3.44 6.51 水力能 1.57 7.70 2.44 7.17 2.97 5.62 新能源 0.18 0.90 0.42 1.23 0.69 1.31 合 計(jì) 20.41 100 34.09 100 52.83 100 三、我國煤炭能源生產(chǎn)消費(fèi)中面臨的問題三、我國煤炭能源生產(chǎn)消費(fèi)中面臨的問題 1. 煤炭

12、能源相對短缺煤炭能源相對短缺已成為伴隨我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展 的長期問題。 （1）2000年后，我國能源需求的增長首次超過GDP 增長；2003年后，出現(xiàn)煤炭、石油、電力同時 緊缺局面； （2）我國已從石油出口國成為石油凈進(jìn)口國；煤炭 與石油需求呈現(xiàn)同步快速增長趨勢； （3）2002年我國原煤產(chǎn)量始居世界第一，發(fā)電量世 界第二，但人均水平不足世界人均水平的1/2； 2.煤炭能源利用率低下煤炭能源利用率低下 （1）1980年萬元GDP能耗7.89噸標(biāo)煤，2002年下降到2.63噸 標(biāo)煤，但仍比世界平均水平高出130%。2009年我國每萬 元GDP耗水量比國際水平高5倍，總能耗量是世界平均水 平的3倍、

13、美國的4倍、德國或法國的8倍、日本的12倍。 （2）建國60年來，我國GDP增長了10多倍，而礦產(chǎn)資源的消 耗卻同比增長了40多倍。 能源總效率僅為10%，不足發(fā) 達(dá)國家1/2。 （3）煤炭能源生產(chǎn)利用的效率低下，其中開采僅為32%、中 間環(huán)節(jié)（加工、轉(zhuǎn)換、儲運(yùn)）為70%、終端利用41%。 煤炭能源的總效率僅為6%，煤炭產(chǎn)品的94%實(shí)際是被人 為損失浪費(fèi)了。 3. 煤炭能源產(chǎn)品生產(chǎn)消費(fèi)造成的環(huán)境污染嚴(yán)重煤炭能源產(chǎn)品生產(chǎn)消費(fèi)造成的環(huán)境污染嚴(yán)重 （1）由于傳統(tǒng)的高消耗增長方式，向自然過度索取導(dǎo)致自然 生態(tài)惡化、自然災(zāi)害增多。環(huán)境污染嚴(yán)重，給人類的健 康帶來了極大的損害 。 （2）我國煤炭產(chǎn)品的燃燒

14、排放是造成環(huán)境污染的罪魁禍?zhǔn)住?據(jù)統(tǒng)計(jì)我國煤炭產(chǎn)量的60%以上是用于燃燒，四種主要 排放物嚴(yán)重污染環(huán)境：二氧化硫SO2、二氧化碳CO2、 顆粒物、碳?xì)浠衔铮N）。 僅以酸雨為例，09年我國華中地區(qū)平均降水的pH值4， 酸雨頻率高達(dá)40%。目前我國年平均降水pH值5.6的區(qū) 域已占我國國土面積的40%以上，形勢非常嚴(yán)峻。 二氧化碳是引起全球氣候變暖的主要溫室氣體，我國二 氧化碳排放量已經(jīng)超越美國位居世界第一位，今后必將 面臨越來越大的國際壓力。 （3）煤炭資源的開發(fā)和加工利用對環(huán)境壓力將越來越大，與 日趨嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的矛盾也會更加突出。 （4）今后15年乃至更長時期，我國的人口壓力、生態(tài)環(huán)境

15、惡 化及經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源短缺的尖銳矛盾必將更加突出，成為 妨礙我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和實(shí)現(xiàn)全面小康社會的主要制約因素。 四、我國今后十五年的能源戰(zhàn)略四、我國今后十五年的能源戰(zhàn)略 1.世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)律表明，當(dāng)一國人均GDP處于3000 5000美元的發(fā)展階段時，也是對應(yīng)人口、資源、環(huán)境等 “瓶頸 ”約束最嚴(yán)重時期。我國目前正處于這一時期。 按照現(xiàn)在的增長方式，經(jīng)濟(jì)總量不斷增加，能源及其礦石能源及其礦石 資源的消耗也將隨之大幅增長資源的消耗也將隨之大幅增長。 2.我國資源國情是“缺油、少氣、煤炭資源相對豐富”，但 我國并不是資源富國，人均資源擁有量很低，只有百倍重重 視可持續(xù)發(fā)展，推進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)視

16、可持續(xù)發(fā)展，推進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，才能走出走出 一條適合中國的新型工業(yè)化道路一條適合中國的新型工業(yè)化道路。 （3）國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-202年） 指出，我國目前能源供需矛盾尖銳，結(jié)構(gòu)不合理；能源利 用效率低；一次能源消費(fèi)以煤為主，化石能的大量消費(fèi)造 成嚴(yán)重的環(huán)境污染。今后15年，如何滿足持續(xù)快速增長的滿足持續(xù)快速增長的 能源需求和實(shí)現(xiàn)能源的清潔高效利用，是對能源科技發(fā)展能源需求和實(shí)現(xiàn)能源的清潔高效利用，是對能源科技發(fā)展 提出的重大挑戰(zhàn)提出的重大挑戰(zhàn)。 （4）要優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，推進(jìn)節(jié)能減排，鼓勵高科低碳。由于煤 電在我國電力行業(yè)中將長期居于主導(dǎo)地位，因此，發(fā)展?jié)嵃l(fā)展?jié)?/p>

17、 凈煤技術(shù)將是我國能源發(fā)展的戰(zhàn)略選擇凈煤技術(shù)將是我國能源發(fā)展的戰(zhàn)略選擇。 n潔凈煤技術(shù)及潔凈煤的生產(chǎn)潔凈煤技術(shù)及潔凈煤的生產(chǎn) 一、潔凈煤技術(shù)（CCT-Clean Coal Technology) “潔凈煤技術(shù)”一詞來源于美國。是指煤炭從開發(fā)到煤炭從開發(fā)到 利用全過程中，旨在減少污染排放與提高利用率的利用全過程中，旨在減少污染排放與提高利用率的 加工、燃燒、轉(zhuǎn)化及污染控制等新技術(shù)的總稱加工、燃燒、轉(zhuǎn)化及污染控制等新技術(shù)的總稱。潔 凈煤技術(shù)將煤炭利用的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益與環(huán)保 效益結(jié)合為一體，成為能源工業(yè)中，國際高新技術(shù) 競爭的重要領(lǐng)域。 “潔凈煤潔凈煤”是指相對未經(jīng)過加工的原煤燃燒更好燃燒更好、

18、 轉(zhuǎn)化效率更高轉(zhuǎn)化效率更高、造成環(huán)境污染更少的煤炭產(chǎn)品造成環(huán)境污染更少的煤炭產(chǎn)品。 1.潔凈煤技術(shù)的主要范圍潔凈煤技術(shù)的主要范圍 （1）煤炭的洗選、加工煤炭的洗選、加工： 煤炭分選（脫矸石、脫硫鐵礦），脫水處理，型 煤加工，煤粉加工、水煤漿加工； （2）煤炭的轉(zhuǎn)化煤炭的轉(zhuǎn)化： 煤炭的氣化（煤制煤氣CO、煤制天然SNG） 煤炭的液化(煤制油CTL、煤制烯烴MTO/MTP、 煤制二乙醇CTG等） （3）煤炭的先進(jìn)燃燒技術(shù)煤炭的先進(jìn)燃燒技術(shù)： 常壓循環(huán)流化床、加壓流化床、整體煤 氣化聯(lián)合循環(huán)、高效低污染燃燒器等 （4）煤炭的煙氣凈化技術(shù)煤炭的煙氣凈化技術(shù)： 煙氣除塵、煙氣脫硫SO2、脫氮NO2 2.

19、煤炭的分選與原料煤的直接提質(zhì)煤炭的分選與原料煤的直接提質(zhì) （1）與煤炭品質(zhì)相關(guān)的主要技術(shù)指標(biāo)與煤炭品質(zhì)相關(guān)的主要技術(shù)指標(biāo)： a. 全水份全水份（wr)；%： 單位重量煤炭內(nèi)、外部所含的全部水份叫全水份。單位重量煤炭內(nèi)、外部所含的全部水份叫全水份。 全水=表面水(外水3040%)+吸收水(內(nèi)水4060%) +化合水（36%） b. 灰份灰份（Ar)；%： 單位重量煤炭在特定條件下完全燃燒后的固態(tài)殘留單位重量煤炭在特定條件下完全燃燒后的固態(tài)殘留 物質(zhì)叫灰份。物質(zhì)叫灰份。 灰份=內(nèi)在灰份(原生礦物質(zhì)的次生礦物質(zhì))+外在灰份 (外來礦物質(zhì)) c. 揮發(fā)份揮發(fā)份（Vdal)；%： 單位重量的煤炭中的有機(jī)

20、物受熱分解后，析出的部單位重量的煤炭中的有機(jī)物受熱分解后，析出的部 分氣態(tài)和蒸汽產(chǎn)物，簡稱揮發(fā)份。分氣態(tài)和蒸汽產(chǎn)物，簡稱揮發(fā)份。 d. 固定碳固定碳（Cr)；%： 單位重量煤炭除去水份、灰份、揮發(fā)份后的殘留單位重量煤炭除去水份、灰份、揮發(fā)份后的殘留 物，叫做固定碳。物，叫做固定碳。 Cr=100%-(Wr+Ar=Vdal) e. 氫氫（Hr)；%： f. 氧氧（Or)；%： g. 氮氮（Nr)；%： h. 硫硫（Sr)；%： i. 發(fā)熱量發(fā)熱量（Q）；Kj/kg;Kcal/kg:單位重量的煤完全燃燒單位重量的煤完全燃燒 時放出的熱量，稱為該煤炭的發(fā)熱時放出的熱量，稱為該煤炭的發(fā)熱 量。量。 按

21、照試驗(yàn)煤品發(fā)熱量的試驗(yàn)和計(jì)算方法不同，煤 炭的發(fā)熱量可分為干基高位發(fā)熱量干基高位發(fā)熱量和應(yīng)用基低位應(yīng)用基低位 發(fā)熱量發(fā)熱量兩種。 （2）干基高位發(fā)熱量與應(yīng)用基低位發(fā)熱量的區(qū)別干基高位發(fā)熱量與應(yīng)用基低位發(fā)熱量的區(qū)別 煤炭在燃燒時，水分要蒸發(fā)為水蒸汽，氫燃燒后也會生成 蒸汽。在確定煤炭的發(fā)熱量時，如果把煙氣中水蒸汽的汽 化潛熱也計(jì)算在內(nèi)，稱為干基高位發(fā)熱量，用符號Qgr,ar 表示。如果汽化潛熱不計(jì)算在內(nèi)，則稱為應(yīng)用基低位發(fā)熱 量，用符號Qnet,ar表示。 干基高位發(fā)熱量與應(yīng)用基低位發(fā)熱量的計(jì)算關(guān)系為：干基高位發(fā)熱量與應(yīng)用基低位發(fā)熱量的計(jì)算關(guān)系為： Qgr,arQnet,ar=25.1(9Har

22、6War) (kJ/kg) 煤炭發(fā)熱量可直接用測熱計(jì)測出，也可根據(jù)其元素分析成 分用以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： Qnet,ar=339Car1030Har109(OarSar)25War (kJ/kg) （式中各成分均以百分?jǐn)?shù)代入） 由于我國絕大部分鍋爐設(shè)備煙氣中水蒸汽均為直接排放， 其汽化潛熱并未被利用。故我國在工業(yè)鍋爐計(jì)算中多以應(yīng) 用基低位發(fā)熱量為基礎(chǔ)。歐美等國也有用干基高位發(fā)熱量 作為鍋爐計(jì)算基礎(chǔ)的。干基高位發(fā)熱量與應(yīng)用基低位發(fā)熱干基高位發(fā)熱量與應(yīng)用基低位發(fā)熱 量的區(qū)別，就在于是否計(jì)入了煙氣中水蒸汽的汽化潛熱量的區(qū)別，就在于是否計(jì)入了煙氣中水蒸汽的汽化潛熱。 （3）影響煤炭品質(zhì)的三個主要因素影響

23、煤炭品質(zhì)的三個主要因素 水份水份(M)：640%（視煤種不同）；燃燒時吸收大量 氣化潛熱、降低燃燒效率、增加環(huán)境污染； 無煙煤10%、煙煤30%； 灰份灰份(A)：615%(視煤炭的產(chǎn)地和供應(yīng)狀態(tài)不同)；降低 燃燒效率、造成環(huán)境污染； 硫份硫份(S)：0.478%；造成環(huán)境污染； 研究結(jié)果表明，煤炭的分選分選（洗煤、風(fēng)選等）和脫水處理脫水處理 是提高煤炭（低熱值、高污染）質(zhì)量的根本方向。 （3）煤炭的分選煤炭的分選，是指用物理加工手段將煤炭中所含矸石、雜是指用物理加工手段將煤炭中所含矸石、雜 質(zhì)和硫鐵礦分離出去，并將煤炭按用戶需求分選成不同的質(zhì)和硫鐵礦分離出去，并將煤炭按用戶需求分選成不同的

24、粒度。粒度。其中大塊 （粒度8cm)、中塊(粒度38cm) 小塊 （粒度3cm)、煤粉（粒度2cm），或曰精煤、中煤、 粉煤等供應(yīng)狀態(tài)，以提高煤炭的品質(zhì)滿足用戶需要。經(jīng)過 分選后的煤炭可較大幅度提高發(fā)熱量，一般每降低1%煤矸 石含量，其發(fā)熱量約可提高50 kcal/kg，節(jié)能效果顯著。 （4）煤炭的脫水處理，是指用物理加工手段將煤炭中的水份氣煤炭的脫水處理，是指用物理加工手段將煤炭中的水份氣 化蒸發(fā)，以大幅降低煤炭的全水含量化蒸發(fā)，以大幅降低煤炭的全水含量，提高煤炭發(fā)熱量提高煤炭發(fā)熱量， 改善煤炭燃燒品質(zhì)改善煤炭燃燒品質(zhì)，減少環(huán)境污染減少環(huán)境污染。一般每降低煤炭中1% 的水份，其發(fā)熱量約可提高

25、100k cal/kg，其節(jié)能和減排效 果非常顯著。 (5) 原料煤的直接提質(zhì)原料煤的直接提質(zhì) 原料煤的直接提質(zhì)，是指煤炭原料在基本不改變物理結(jié)構(gòu)原料煤的直接提質(zhì)，是指煤炭原料在基本不改變物理結(jié)構(gòu) 和化學(xué)成分的條件下，經(jīng)過加工而降低了其全水、灰分、和化學(xué)成分的條件下，經(jīng)過加工而降低了其全水、灰分、 全硫含量的工業(yè)化生產(chǎn)過程。全硫含量的工業(yè)化生產(chǎn)過程。 原料煤的直接提質(zhì)，是提高煤炭產(chǎn)品質(zhì)量的重要措施，符 合對國家節(jié)能減排計(jì)劃和低碳經(jīng)濟(jì)的基本國策。 a. 全面改善了煤炭的燃燒性能 b. 提高了煤炭的單位發(fā)熱量， c. 大幅減少了煤炭廢棄物及有害氣體的排放， n國內(nèi)、外潔凈煤生產(chǎn)的技術(shù)現(xiàn)狀國內(nèi)、外潔

26、凈煤生產(chǎn)的技術(shù)現(xiàn)狀 一、國外潔凈煤生產(chǎn)技術(shù)狀況 1. 起步早起步早 上個世紀(jì)30年代起，隨著資本主義經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，煤炭 作為傳統(tǒng)能源產(chǎn)品受到了發(fā)達(dá)資本主義國家的高度重視， 德國、美國、加拿大、澳大利亞、前蘇聯(lián)這些煤炭大國都 先后投入了大量的人力、物力，用于研究和開發(fā)煤炭產(chǎn)品 的深加工技術(shù)和資源的綜合利用。特別是為了滿足國家戰(zhàn) 略利益和戰(zhàn)爭的需要，煤炭的提質(zhì)和深加工技術(shù)在3040 年代得到了飛速發(fā)展和長足進(jìn)步。上個世紀(jì)80年代美國率 先提出了潔凈煤技術(shù)(CCT)理念，并在84年提出了國家“潔 凈煤技術(shù)示范計(jì)劃(CCTDP)”，率先將潔凈煤技術(shù)列為了國 家戰(zhàn)略規(guī)劃。歐共體緊隨其后，實(shí)施兆卡計(jì)劃(

27、TP)投資數(shù) 十億美元控制煤炭燃燒的排污問題，并取得了很大成績。 2. 起點(diǎn)高起點(diǎn)高 煤炭的洗選技術(shù)、煤炭的蒸汽脫水技術(shù)、干煙氣脫水技術(shù)、 以及煤炭制油、煤炭制天然氣、煤炭制CO、煤炭的型煤加 工技術(shù)等，都是在上世紀(jì)4050年代完成了工業(yè)生產(chǎn)型， 并投入規(guī)模化生產(chǎn)運(yùn)行。 3. 技術(shù)成熟技術(shù)成熟 （1）新型煤化工技術(shù)（煤制二甲醚、低碳烯烴、乙二醇、油、 天然氣、甲醇等），不僅技術(shù)先進(jìn)、污染小，而且規(guī)模 大（美國、德國都有日處理數(shù)十萬噸原煤、年處理數(shù)千萬 噸原煤的大型生產(chǎn)設(shè)備），無論從技術(shù)到規(guī)模都處在世界 前列。 （2）煤炭提質(zhì)技術(shù)（煤炭選煤技術(shù)、煤炭脫水技術(shù)）目前已經(jīng) 成熟，而且得到了大規(guī)模的工

28、業(yè)化應(yīng)用。僅以煤炭產(chǎn)品洗 選率就可說明問題， 2006年資料載明國外煤炭產(chǎn)品的一 次洗選率高達(dá)70%以上，而我國去年煤炭產(chǎn)品洗選率僅為 5%，差距巨大。 美國研制開發(fā)的褐煤提質(zhì)設(shè)備（干燥、干餾），單機(jī)產(chǎn)量 已達(dá)到日處理原煤5000T能力，而且已經(jīng)連續(xù)運(yùn)行了5年效 果良好；澳大利亞研制的褐煤微波干燥技術(shù)，已經(jīng)進(jìn)入規(guī) ?；a(chǎn)應(yīng)用階段。 （3）型煤加工技術(shù)（煤炭的壓力成型），始于上個世紀(jì)80年 代，目前德國、美國在該項(xiàng) 技術(shù)處于領(lǐng)先地位。 型煤加 工過程可同時對煤炭進(jìn)行了 脫水提質(zhì)（有粘合劑、無粘 合劑成型）處理，型煤可以 根據(jù)需求加工成任何形狀和 規(guī)格，煤炭比重提高了一倍， 便于儲運(yùn)、安全清潔，

29、是一 項(xiàng)很有前途的潔凈煤提質(zhì)生 產(chǎn)方向。德國澤瑪克公司的 型煤生產(chǎn)設(shè)備，技術(shù)成熟、 結(jié)構(gòu)緊湊，性能先進(jìn)。幾十 年設(shè)備的連續(xù)運(yùn)行證明其技 術(shù)是可靠的。該機(jī)可用于褐 煤的無粘結(jié)劑成型。該系列 設(shè)備按結(jié)構(gòu)和沖頭沖擊頻率 ，分為單沖頭成型、雙沖頭 成型、四沖頭成型及雙向 四沖頭成型機(jī)。高壓輥壓機(jī) 則可用于型煤的連續(xù)生產(chǎn)。 澤瑪克高壓輥壓成型設(shè)備澤瑪克高壓輥壓成型設(shè)備 4. 國外潔凈煤技術(shù)存在的問題國外潔凈煤技術(shù)存在的問題 （1）由于石油產(chǎn)品的出現(xiàn)，及市場及市場需求的激增，這種 深加工轉(zhuǎn)化成本更低、熱能利用更加充分、設(shè)備容積效 率更高的礦石能源，對煤炭的利用和煤化工產(chǎn)業(yè)沖擊很 大，更多的企業(yè)和研發(fā)機(jī)構(gòu)將

30、注意力更多的投向運(yùn)行成本 更低，比較優(yōu)勢更加明顯的石油化工成套設(shè)備。至使國外國外 煤炭產(chǎn)品的裝備研制幾乎停滯煤炭產(chǎn)品的裝備研制幾乎停滯40年年。直至上個世紀(jì)80年代 隨著世界石油危機(jī)和環(huán)境污染問題的凸顯，煤炭燃燒造成 污染和新型煤化工產(chǎn)業(yè)和配套設(shè)備研制才逐漸引起了發(fā)達(dá) 國家和國外企業(yè)的關(guān)注。 （2）由于國外新型煤化工和煤炭提質(zhì)設(shè)備二次起步較晚，許多 設(shè)備目前仍處于預(yù)研和試生產(chǎn)階段，配套設(shè)備尚有待優(yōu)化設(shè)備尚有待優(yōu)化 和進(jìn)一步完善和進(jìn)一步完善。 （3）由于國外新型煤化工和煤炭提質(zhì)設(shè)備研發(fā)的前期投入很 大，因此國際市場設(shè)備售價高昂國際市場設(shè)備售價高昂，很難滿足國內(nèi)大規(guī)模工 業(yè)化引進(jìn)生產(chǎn)的需要。 （4

31、）新型煤化工和煤炭提質(zhì)設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大，直接 生產(chǎn)成本較高（相對石油產(chǎn)品），投資效益有限也阻礙 了其大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的步伐。 二、國內(nèi)潔凈煤生產(chǎn)技術(shù)狀況 1. 煤炭洗選技術(shù)已趨成熟。目前煤炭的洗選提質(zhì)已經(jīng)成為行業(yè) 共識，并納入國家能源計(jì)劃鼓勵實(shí)施。煤炭洗選工藝已經(jīng)定 型 ，設(shè)備全部國產(chǎn)化系列生產(chǎn)，設(shè)備生產(chǎn)能力已達(dá)年處理 1000萬噸以上原煤水平。國內(nèi)首座褐煤選煤廠始建于上個世 紀(jì)60年代(內(nèi)蒙平莊礦務(wù)局西露天礦選煤廠10.70Mt/a) 。目 前國內(nèi)已建成和在建的洗選煤廠有數(shù)十座，生產(chǎn)能力也有了 逐年上升的趨勢。 2. 煤炭的脫水干燥設(shè)備尚處于研發(fā)和生產(chǎn)定型階段。高效、安 全、可靠、節(jié)能

32、、環(huán)保、低運(yùn)行成本的設(shè)備仍是國內(nèi)廠家追 求的目標(biāo)和設(shè)備研發(fā)的方向。目前國內(nèi)已有煤炭脫水干燥設(shè) 備科研機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)廠家?guī)资畟€，但生產(chǎn)規(guī)模及科研技術(shù)能力 仍然有限。 3. 國內(nèi)可用于煤炭脫水提質(zhì)的設(shè)備主要有如下幾類 (1). 沸騰床和振動流化床干燥設(shè)備 沸騰床干燥又叫氣流干燥設(shè)備，它是使被干燥物料層在加 熱氣流中呈浮動 （沸騰）狀態(tài)，通 過熱氣流與物料的 直接接觸達(dá)到物料 干燥目的的設(shè)備。 它是一種結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低廉、干燥效果良好的傳統(tǒng) 物料干燥設(shè)備，目前仍廣泛應(yīng)用于顆粒物料的干燥處理中。 許多以煤炭為原料（硫化煤）的化工企業(yè)，仍采用此類設(shè) 備作為煤炭的脫水干燥處理。但是，由于物料在設(shè)備中的 移

33、動和排出，要靠懸浮物料在傾斜托板上的定向移動實(shí)現(xiàn)， 所以設(shè)備用于煤炭產(chǎn)品干燥時，對原料煤的粒度均勻要求 很高，否則極易造成托板上的物料阻塞。 與沸騰床干燥設(shè)備的問題相同，由于振動平流床受機(jī) 械結(jié)構(gòu)因素制約，現(xiàn)有設(shè)備的品種規(guī)格很難滿足褐煤規(guī)模 化生產(chǎn)的需求。 值得一提的是，“唐山神州機(jī)械有限公司”研制的立 式振動混流干燥設(shè)備。振動混流干燥設(shè)備屬于振動流化設(shè) 備的變形。讓采用了五層多孔振動托板，自上自上而下分 五 級安裝，接力振動結(jié)構(gòu)，充分利用了設(shè)備的高度空間，成 功解決了傳統(tǒng)振動平流床設(shè)備，受單層振動托板加工面積 所限，物料產(chǎn)量難以提高的矛盾。延長了物料在設(shè)備內(nèi)停 留時間和熱交換效率，大幅提高了

34、物料產(chǎn)量（最120T/h）。 唐山神州機(jī)械制造有限公司研 發(fā)的褐煤脫水干燥設(shè)備突出了單產(chǎn) 量大、平面占地面積小、低溫干燥 等特點(diǎn)，占據(jù)了大容量設(shè)備市場。 目前其一臺 60T/h設(shè)備已在內(nèi)蒙呼 倫貝爾神華集團(tuán)金峰礦選煤廠褐煤 脫水干燥一期工程中安裝使用。由 于設(shè)備尚未最終解決網(wǎng)篩堵塞、設(shè) 備故障率高、不便維修等問題，目 前尚未投入生產(chǎn)運(yùn)行。 (2). 回轉(zhuǎn)滾筒干燥設(shè)備 回轉(zhuǎn)滾筒干燥設(shè)備利用滾筒的滾動，使物料在干燥設(shè)內(nèi)不 斷翻動，并與穿過滾筒的加熱氣流進(jìn)行熱交換達(dá)到干燥的 目的。干燥物料在機(jī)械力的作用下，做水平方向移動并排 出設(shè)備之外?；剞D(zhuǎn)滾筒干燥設(shè)備的特點(diǎn)是產(chǎn)量大、可滿足 連續(xù)生產(chǎn)需要、物料流動

35、阻力小、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、 工作穩(wěn)定可靠、制造成本低廉，是一種在礦業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用 最為廣泛干燥設(shè)備。缺點(diǎn)是，設(shè)備的物料充填系數(shù)低、體 積大、平面安裝面積大、不適宜粘性物料的干燥。回轉(zhuǎn)滾 筒干燥機(jī)，在國內(nèi)褐煤脫水干燥設(shè)備研發(fā)中得到了廣泛應(yīng) 用。按現(xiàn)有設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，回轉(zhuǎn)滾筒干燥設(shè)備又可以分 為單回程和多回程兩類。 a.單回程滾筒干燥設(shè)備： 原料煤自傾斜安裝的滾筒一端進(jìn)入，在滾筒機(jī)械回轉(zhuǎn)力的 唐山協(xié)力公司單回程滾筒干燥機(jī)唐山協(xié)力公司單回程滾筒干燥機(jī) 作用下，不斷向滾筒的另一端移動并排出設(shè)備之外。原料 煤在運(yùn)動過程中，不斷與 吹過滾筒的加熱風(fēng)進(jìn)行熱交換以 達(dá)到干燥的目的。 b.多回程滾筒干燥設(shè)備：

36、由三個不同直徑的同心圓滾筒 彼此相嵌，組成一臺多回程滾 筒。每一層套筒內(nèi)，都裝有螺 旋導(dǎo)向板和螺旋揚(yáng)料板。滾筒 水平安裝，原料煤自滾筒的入 料端進(jìn)入烘干機(jī)內(nèi)筒，通過內(nèi) 筒螺旋揚(yáng)料板，將物料不斷推 向左端，并落入中筒。在中筒 揚(yáng)料板作用下物料向相反方向 ?？乒径嗷爻虧L筒干燥機(jī)海科公司多回程滾筒干燥機(jī) 運(yùn)動，達(dá)到中筒右端并落入外筒。同理，物料在外筒螺 旋揚(yáng)料板的作用下向左運(yùn)動，直到從外筒左端排出滾筒 之外。在此過程中，物料不斷與分別進(jìn)入三層套筒內(nèi)的 加熱氣流進(jìn)行熱交換，以達(dá)到干燥物料的目的。 （3） 管式蒸汽干燥設(shè)備 管式蒸汽干燥設(shè)備是上海澤瑪克敏達(dá)公司引進(jìn)德國技術(shù) 制造的多種物料干燥機(jī)，亦可以

37、用 作煤炭的脫水干燥。其工作原理是， 原煤（6.3mm均布到旋轉(zhuǎn)的滾筒內(nèi) 部的多組干燥管中，干燥管中設(shè)有 旋轉(zhuǎn)狀導(dǎo)葉片，煤顆粒通過重力和 葉片導(dǎo)流作用在干燥管內(nèi)運(yùn)動。滾 筒 內(nèi)干燥管外部通入4.5bar、165度 的過熱蒸汽，通過間接熱交換將干燥管內(nèi)的原煤升溫，使 煤表面吸附水分受熱蒸發(fā)，從而達(dá)到降低水分的目的。 （4）通過式微波干燥設(shè)備 所謂微波干燥，就是將電能通過微波發(fā)生器轉(zhuǎn)換成微 波能，再將微波能輸送到微波加熱器中對物料進(jìn)行加熱干 燥的過程。由于微波的高頻交變磁場使加熱器中的物料分 子，特別是水分子產(chǎn)生了極化，分子極性的高頻轉(zhuǎn)換又引 起了分子間的磨擦而產(chǎn)生熱，使水分子蒸發(fā)出物料之外， 從

38、而實(shí)現(xiàn)了物料的脫水干燥。 微波的波長較短（1000.1cm）、對應(yīng)的頻率卻很 高（300300,000MHz），對物料具有很強(qiáng)的穿透率。 微波隨頻率不同，穿透深度可從幾毫米到幾十厘米，所以 被干燥物料的厚度只要在微波穿透深度之內(nèi)，都能夠被有 效的加熱干燥。 “通過式微波干燥設(shè)備”，是將 被干燥物料放在平面輸送帶上 ，由驅(qū)動裝置移動輸送帶并通 過微波加熱通道，對物料進(jìn)行 加熱脫水。加熱通道的頂部裝 有能夠發(fā)出微波能的磁控管， 不斷發(fā)出微波對物料內(nèi)的水份 進(jìn)行極化加熱。物料內(nèi)水分蒸 通過式微波干燥機(jī)（頂部為水蒸氣引出管）通過式微波干燥機(jī)（頂部為水蒸氣引出管） 發(fā)后，通過干燥通道上的抽風(fēng) 筒，由引風(fēng)

39、機(jī)隨時排出干燥設(shè)備之外。而干燥后的物料， 則通過傳送帶不斷送出設(shè)備之外。 微波加熱通道內(nèi)的微波射孔微波加熱通道內(nèi)的微波射孔 裝在加熱通道頂部的磁控管裝在加熱通道頂部的磁控管 微波加熱脫水設(shè)備特點(diǎn)： 加熱速度快。加熱速度快。常規(guī)加熱都是將熱量從被加熱物料外部傳入內(nèi) 部，使物料中心溫度逐漸升高，這種加熱方式稱為外部加熱。 外部加熱要使物料中心達(dá)到所需溫度，需要一定時間，并需要 較高的外部溫度，對于熱傳導(dǎo)較差的煤炭所需時間更長。微波 加熱使被加熱物體本身成為發(fā)熱物體，稱之為整體加熱。整體 加熱不需要熱傳導(dǎo)過程，能在極短時間內(nèi)使物料達(dá)到所需的加 熱溫度。這一特點(diǎn)使熱傳導(dǎo)較差的物料，在較短時間內(nèi)得到加

40、熱干燥，因此加熱能量的利用率大大提高，加熱裝置的尺寸也 比外部加熱小得多。 加熱均勻。加熱均勻。由于采用外部加熱方式，為提高加熱速度，就 需要提高物料的外部加熱溫度，這樣就容易產(chǎn)生“外焦內(nèi)夾 生”的現(xiàn)象。而微波加熱時，物料無論形狀如何，通常都能 均勻滲透電磁波而均勻發(fā)熱。因此在對褐煤進(jìn)行微波干燥 時，其加熱效率將被大大提高。由于微波干燥是由內(nèi)及外， 利用物料內(nèi)部水分子的極化發(fā)熱，所以微波干燥特別適合于 褐煤物料的深度（12%以下）脫水干燥。 節(jié)能高效節(jié)能高效 微波對不同物料有不同的作用，含有極性的物質(zhì) （如水份）極容易吸收微波能量而發(fā)熱。不含極性則很少吸 收微波能量。微波加熱褐煤時，傳送帶上的

41、褐煤在金屬制 造的加熱通道內(nèi)移動，加熱通道對于微波來說是個封閉的 空腔，微波不能夠外泄，只能被褐煤及其內(nèi)部的水份所吸 收。而加熱通道內(nèi)空氣與通道壁都不會發(fā)熱，所以微波脫 水的效率極高（90%），是一種高效節(jié)能加熱方式。 易于控制。易于控制。與常規(guī)加熱方法相比，微波加熱的溫度調(diào)整極 其便捷，僅需調(diào)整微波發(fā)生器的輸出功率，即可迅速達(dá)到 升降溫度的目的。由于微波在加熱褐煤時，僅對褐煤本身 加熱，爐體、爐腔內(nèi)空氣幾乎不加熱，因此系統(tǒng)的熱慣性 極小，應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制，特別適宜于褐煤加熱過程和加熱 工藝的規(guī)范和自動化控制。 選擇性加熱。選擇性加熱。微波對不同特性的物料有不同作用的特點(diǎn)， 水分子對微波的吸收最好，所以物料含水量高的部位，吸 收微波功率多于含水量較低的部位，這就是微波的選擇性 加熱。在烘干褐煤時，利用這一特點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)物料的均勻 加熱和均勻干燥。值得指出的是，有些物料溫度愈高、吸 收愈好的部分會形成的正反饋，造成這部分溫度急劇上升， 因此對這類物料進(jìn)行微波干燥時，要制定合理的加熱工藝。 清潔環(huán)保、安全無害。清潔環(huán)保、安全無害。據(jù)實(shí)驗(yàn)測定，微波干燥可以降低 煤炭中所含硫份的60%，這是其他干燥方法所不可能達(dá) 到的；微波干燥褐煤時，由于加熱溫度較低(