[发明专利]一种低阶煤的分步提质加工工艺和加工系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种对低阶煤进行干燥脱水-低温干馏的提质处理工艺，本 发明还涉及一种对低阶煤进行干燥脱水-低温干馏的加工系统。

背景技术

低阶煤包括泥煤、褐煤和长焰煤、气煤、弱粘结煤等次烟煤，约占世界 煤炭资源储量的50％，同样低阶煤在我国储量也极其丰富，大约占我国煤炭 储量的60％以上。主要分布在云南、内蒙古、东北、四川等省份。其特点是 含水量高，一般占20％以上(收到基)；挥发份高，约在30～50％(干燥无 灰基)；热值低，在2500～4500千卡/公斤。

目前我国的煤炭资源的开采和利用以无烟煤和烟煤为主，低阶煤的开采 和利用水平很低，主要是作为电厂动力燃煤。由于其含水较高，直接燃烧时 候存在燃烧困难、热效率低的缺点。随着我国对能源需求的不断增加，以及 无烟煤和烟煤资源过度开采造成的资源紧张，低阶煤开发和利用越来越重 要。针对低阶煤反应活性高，易自燃，不易长途运输；含水量大、热值低的 缺点，低阶煤开发的重点之一应是其自身的干燥和转化提质。

目前针对低阶煤转化提质的传统工艺主要有：干燥提质和低温干馏(热 解)提质工艺两种。

普通干燥提质工艺多用于含水较高的褐煤煤种提质，其原理主要是通过 物理的方法，如升高温度、加压等方式，使原煤中水分迅速变成气态的形式， 并排出，从而达到脱除的目的。世界范围内的低阶煤干燥提质技术有很多种， 包括固定床、流化床、回转窑和夹带系统等，每一种都有其优点。德国专利 DE-PS359440、DE19946517A1，日本专利JP9255968A，中国专利 CN101294765A中涉及的工艺都是不加压的蒸发过程，设备简单、能耗小、 易于大型工业化，而处理过的产品煤水分含量被降到很低，热值有所提高。 中国专利CN96108263A中公开了一种降低低阶煤含水的方法，该方法需要 在密闭压力室中进行气蒸处理，其次利用压挤将水分机械压出成蒸汽排出， 能保证产品煤不复吸水，设备要求精密度高。

众所周知的是，干燥提质工艺的缺点在于通过物理方法对煤种水分进行 脱除后，煤的孔洞结构和化学结构并没有发生明显变化，处理后的煤样极易 从周围环境中吸收水分恢复到处理前的含水量，而且长期暴露在空气中的煤 粉极易自燃。而造成自燃的主要原因有两种：一是单一脱除水分后，煤粒表 面孔隙发达，氧在碳的表面进行物理吸附速率加快，氧与煤中的有机物发生 反应，而氧化反应是一个放热反应，每摩尔氧气反应将最终放出120000KJ 的热量，同时温度升高10℃时氧化速率又将升高一倍，这样会使碳的温度升 高，到最后发生自燃；另外一种造成自燃的方式是吸水，吸收空气中的水蒸 汽的过程也是一个放热过程，水蒸气在干煤的表面物理吸附一摩尔水时将放 出大约20000KJ热量，如此的吸附热加速了煤的氧化速度，而氧化速度的增 加将最终导致煤的自燃。

低温干馏提质工艺是指通过热解的方式将含水低的次烟煤和烟煤加工 成为优质固体燃料半焦，并获得一定热值的燃气和高附加值液态产品煤焦油 的过程。其主要原理是在一定温度下对原煤进行干馏(热解)处理，是一个 人工炭化的过程，属于化学变化，以解聚反应和分解反应为主。其具体过程 是：煤炭中芳香环之间的桥键断裂，形成自由基；小分子量自由基从煤颗粒 中扩散出来，产生一定热值的可燃气体；较大分子量的自由基被饱和，产生 中等分子量的焦油，并从煤颗粒中扩散出来；与此同时，大分子量的物质固 化缩合成高热值固体燃料半焦。

现阶段成熟的工业化半焦生产工艺主要有多段回转炉工艺和内热式气 体热载体直立炉工艺。中国专利CN201053004Y中公开了一种使用回转炉进 行次烟煤和烟煤干馏提质处理的工艺技术，该工艺虽处理煤量大，可以实现 规模化生产，但是处理低阶煤能力不高，能耗大，且对工厂建设要求高，占 地较大，设备配套系统复杂。中国专利CN1966612A中公开了一种使用气载 体的内热式直立炉进行弱粘结性煤干馏提质的工艺技术，该工艺只能用于含 水量较低的烟煤的提质加工，煤种要求高，很难实现处理煤种的多样化；且 该工艺为了保证传热效率和气体循环量，处理煤量并不大，难以实现工业规 模的扩大化生产。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够提质煤种的多样性的低阶煤 的分步提质加工工艺和加工系统。

为了解决上述问题，本发明提供的一种低阶煤的分步提质加工工艺包括 如下步骤：