專利名稱：褐煤改質方法
技術領域：
本發明涉及煤炭處理技術領域，特別是涉及一種可提高褐煤的熱值和成漿性能的方法。
背景技術：
中國能源結構的特點是多煤少油，一次能源中煤炭占68%以上，是不可或缺的主要資源。在中國的煤炭可采儲量中，褐煤占13%以上的。褐煤，又名柴煤，是煤化程度最低的礦產煤。 一種介于泥炭與瀝青煤之間的棕黑色、無光澤的低級煤。由于它富含揮發份，所以易于燃燒并冒煙。由于成煤年代短，褐煤有不同于其它煤的特點內水含量高，熱值低，用于鍋爐作為燃料，熱效率低；用于水煤漿氣化爐作為原料，成漿濃度低，各項消耗均會上升。如何改質以提高褐煤熱值和成漿的性能是當今國內迫切需要解決的問題。
發明內容
針對上述領域中的缺陷，本發明提供一種褐煤改質方法，解決了褐煤熱值低，成漿
性能差的問題，同時在改質的過程中能充分利用能源，實現熱量及水分的循環利用。
褐煤改質方法，包括如下步驟1)將褐煤破碎加水制成水煤漿，2)水煤漿經煤漿
泵加壓進入環管反應器得到改質后的水煤漿，所述環管反應器的反應條件為壓力6.0
12. OMPa，溫度200°C 一320。C，反應時間15-35分鐘。 所述步驟2)中水煤漿進入環管反應器前需經過預熱。 所述預熱采用電磁加熱器或/和熱水煤槳或/和蒸汽或/和導熱油或/和熔鹽加熱。 所述預熱可采用與環管反應器直聯的帶套管的環管換熱器加熱(非電磁加熱)，可采用在環管反應器前直聯的不帶套管的環管換熱器加熱(電磁加熱)。也可采用立式加熱器加熱。 所述環管反應器設置有夾套，采用熱水煤漿、蒸汽、導熱油或熔鹽加熱。
所述環管反應器內設置有混合器，使管內的水煤漿反應均勻。 所述方法還包括步驟2)后的冷卻沉降步驟，所述沉料步驟為將改質后的水煤漿放料冷卻進入沉降罐沉降，上層為清水，下層為沉降過的水煤漿。 所述冷卻可采用鍋爐水產生蒸汽冷卻和/或冷卻水冷卻和/或原料水煤槳冷卻和/或風冷卻。 所述冷卻可采用與環管反應器直聯的帶有套管的環管換熱器冷卻，也可采用立式冷卻器冷卻。 所述沉降罐中加入有沉降劑。 所述方法還包括沉降過的水煤漿的濃縮步驟。 所述沉降過的水煤漿的濃縮步驟為將改質后的水煤漿進入鋼帶干燥機干燥后，再按需處理。 所述步驟l)中加入的水為沉降得到的上層清水。
本發明將褐煤破碎后送磨煤機，加水后磨制成漿。由于褐煤的內水含量高，所制水
煤漿濃度較低，一般為30 55%，經過高溫高壓的處理，得到改質后的水煤漿，此水煤漿中
褐煤顆粒的內水減少，顆粒之間起潤滑作用的水已經多于水煤漿所需要的水含量，需采用
沉降或/和其它特定措施分離多余的水，使水煤漿濃度從30 50%提高到50 70%，從
而提高了褐煤的熱值。 本發明主要步驟包括 1.將褐煤破碎后送磨煤機，加水后磨制成漿。由于褐煤的內水含量高，所制水煤漿濃度較低，一般為30 55%。 2.水煤漿經過過濾器、儲罐后進入煤漿泵，加壓后送往環管反應器。 3. 1環管反應器前設置環管換熱器，其結構與環管反應器相似。環管反應器可設置
外套管，采用反應后的熱水煤漿、蒸汽、導熱油或熔鹽加熱；環管反應器也可不設外套管，采
用電磁加熱器加熱。為保證環管反應器溫度，環管外設置保溫層；為保證環管內水煤漿的溫
度穩定，還可在環管反應器的不同位置設置不同功率的電磁加熱器。 3.2環管反應器前也可設置立式加熱器，采用高壓蒸汽、導熱油、熔鹽、電磁或反應后的熱水煤漿等方式加熱。 4.環管內設置混合器，使環管內水煤漿均勻化，使之在環管的同一斷面上溫度均衡。環管反應器的幾個主要參數是壓力6. 0MPa 12. 0MPa ;管內煤漿的停留時間15 35分鐘，管內煤漿溫度20(TC 32(TC，不同性質的褐煤和不同粒度的煤漿影響三個主要參數，決定區間中的特定參數。 5. 1環管反應器出口接環管換熱器，其結構與環管反應器相似，環管換熱器設置外套管，內管中送入反應后的熱水煤漿，套管中送入未反應的原料水煤漿。在環管換熱器中原料水煤漿被預熱，內管中改質后的水煤漿被冷卻。環管換熱器套管也可送入鍋爐水冷卻，之后通過水冷卻器進一步冷卻。鍋爐水在環管換熱器套管被加熱后送入汽包產生蒸汽，煤漿溫度降低至IO(TC以下。 5. 2環管反應器后(環管換熱器)也可采用立式冷卻器，采用風冷卻、鍋爐水冷卻、水冷卻、原料水煤漿冷卻等方式，將溫度降低至IO(TC以下。 6.通過冷卻后，水煤漿中褐煤顆粒的內水減少，顆粒之間起潤滑作用的水已經多于水煤漿所需要的水含量，需采用特定措施分離多余的水，使水煤漿濃度從30 50%提高到50 70% 。為達到脫水的目的，經過冷卻后的水煤漿進入沉降罐，加入添加劑，在沉降罐中停留一段時間后，沉降罐上部的清水用泵送回磨煤機制原料水煤漿，下部沉降的水煤漿送入過濾器將多余水分除去。 7.本發明中還設置了干燥器。當沉降罐下部濃度較高的煤漿過濾后水分仍然不能滿足下游工序要求時，可部分或全部煤漿送至干燥器脫水。可采用帶式干燥器、噴霧干燥器等完成干燥過程。 8.當煤漿沉降罐和與之相匹配的干燥機將水煤漿的濃度提高到能滿足下游工序要求時，可在下游工序中加工成為高熱值固體煤或高濃度的水煤漿。制造固體煤時需設置壓力成型機。在制造高濃度水煤漿時需設置二次成漿機制漿。 9.根據加工裝置所在地的具體條件，例如電價和水資源等，原料水煤漿的加熱設施和反應后熱水煤槳冷卻設施可以采用前述不同的選擇和組合。
圖1實施例1的工藝流程圖 圖2實施例2的工藝流程圖 圖3實施例3的工藝流程圖 圖4實施例4的工藝流程圖 圖5實施例5的工藝流程圖 圖6實施例6的工藝流程圖 圖7實施例7的工藝流程圖
具體實施方式
實施例1 : 如附圖1所示，原料褐煤經破碎機、磨煤機制成水煤漿，水煤漿加壓后送入環管反應器，在環管反應器前設置直聯帶有套管的環管換熱器，將原料水煤漿送入套管，反應后的熱煤漿送入內管進行換熱。為進一步提高煤漿溫度，在環管反應器的前端管外設置電磁加熱器，水煤漿在環管反應器中停留15 35分鐘，在壓力6. 0 12. 0MPa，溫度200 320°C (操作條件視褐煤性質和水煤漿的粒度而定)反應后的熱煤漿進入環管換熱器的內管，溫度降至10(TC以下進入沉降罐。在沉降罐中加入沉降劑，沉降罐上層的清水送磨煤機，沉降罐下層濃度較高的水煤漿，過濾后送氣化爐或鍋爐作為原燃料。
實施例2 : 如附圖2所示，原料褐煤經破碎機、磨煤機制成水煤漿，水煤漿加壓后送入環管反應器，在環管反應器前設置直聯不帶有套管的環管換熱器，采用電磁加熱，將水煤漿加熱至反應溫度。水煤漿在環管反應器中停留15 35分鐘，在壓力6. 0 12. OMPa，溫度200 320°C (操作條件視褐煤性質和水煤漿的粒度而定)反應后的熱煤漿進入環管換熱器的內管，環管換熱器的冷卻劑為鍋爐給水和冷卻水，在環管換熱器中鍋爐水被加熱后送入汽包產生蒸汽，經鍋爐水冷卻的水煤漿再經水冷卻器進一步降至IO(TC以下送入沉降罐。在沉降罐中加入沉降劑，沉降罐上層的清水送磨煤機，沉降罐下層濃度較高的水煤漿過濾后送氣化爐或鍋爐作為原燃料。
實施例3 : 如附圖3所示，原料褐煤經破碎機、磨煤機制成水煤漿，水煤漿加壓后送入環管反應器，在環管反應器前設置直聯帶有套管的環管換熱器，將原料水煤漿送入套管，反應后的熱煤漿送入內管進行換熱。為進一步提高煤漿溫度，在環管反應器的前端管外設置電磁加熱器，將水煤漿加熱至反應溫度。水煤漿在環管反應器中停留15 35分鐘，在壓力6. 0 12. OMPa，溫度200 320°C (操作條件視褐煤性質和水煤漿的粒度而定)。反應后的熱煤漿進入環管換熱器的內管，溫度降至IO(TC以下進入沉降罐，在沉降罐中加入沉降劑，沉降罐上層的清水送磨煤機，沉降罐下層濃度較高的水煤漿，過濾后送帶式干燥機干燥，干燥后的褐煤送成型機成型作為固體燃料出廠。干燥機排出的干燥風經過氣體除塵器除塵后放空。
實施例4 : 如附圖4所示，原料褐煤經破碎機、磨煤機制成水煤漿，水煤漿加壓后送入環管反應器，在環管反應器前設置直聯不帶套管的環管換熱器1 ，采用電磁加熱，將水煤漿加熱至反應溫度。水煤漿在環管反應器中停留15 35分鐘，在壓力6. 0 12. 0MPa，溫度200 320°C (操作條件視褐煤性質和水煤漿的粒度而定)反應后的熱煤漿進入環管換熱器2的內管，環管換熱器2的冷卻劑為鍋爐給水和冷卻水，在環管換熱器2中鍋爐水被加熱后送入汽包產生蒸汽，經鍋爐水冷卻的水煤漿再經水冷卻器進一步降至IO(TC以下送入沉降槽。在沉降罐中加入沉降劑，沉降罐上層的清水送磨煤機，沉降罐下層濃度較高的水煤漿過濾后送帶式干燥器干燥，干燥后的褐煤送成型機成型作為固體燃料出廠。干燥器排出的干燥風經過氣體除塵器除塵后放空。
實施例5 : 如附圖5所示，原料褐煤經破碎機、磨煤機制成水煤漿，水煤漿加壓后送入環管反應器，在環管反應器前設置直聯帶有套管的環管換熱器，將原料水煤漿送入套管，反應后的熱煤漿送入內管進行換熱，為進一步提高煤漿溫度，在環管反應器的前端管外設置電磁加熱器，水煤漿在環管反應器中停留15 35分鐘，在壓力6. 0 12. 0MPa，溫度200 320°C (操作條件視褐煤性質和水煤漿的粒度而定)完成褐煤改質過程后進入環管換熱器的內管，溫度降至IO(TC以下進入沉降罐，在沉降罐中加入沉降劑，沉降罐上層的清水送磨煤機，沉降罐下層濃度較高的水煤漿過濾后部分送帶式干燥機干燥，干燥后的褐煤與另一部分未經干燥器的水煤漿混合后進入二次成漿機，制成濃度更高的水煤漿。干燥機排出的干燥風經過氣體除塵器除塵后放空。
實施例6 : 如附圖6所示，原料褐煤經破碎機、磨煤機制成水煤漿，水煤漿加壓后送入環管反應器，在環管反應器前設置直聯不帶套管的環管換熱器l，采用電磁加熱。將水煤漿加熱至反應溫度。水煤漿在環管反應器中停留15 35分鐘，在壓力6. 0 12. 0MPa，溫度200 320°C (操作條件視褐煤性質和水煤漿的粒度而定)反應后的熱煤漿進入環管換熱器2的內管，環管換熱器2的冷卻劑為鍋爐給水和冷卻水，在環管換熱器2中鍋爐水被加熱后送入汽包產生蒸汽，經鍋爐水冷卻的水煤漿再經水冷卻器進一步降至IO(TC以下送入沉降罐。在沉降罐中加入沉降劑，沉降罐上層的清水送磨煤機，沉降罐下層濃度較高的水煤漿，過濾后部分送帶式干燥器干燥，干燥后的褐煤與另一部分未經干燥的水煤漿混合后進入二次成漿機，制成濃度更高的水煤漿。干燥機排出的干燥風經過氣體除塵器除塵后放空。
實施例7 : 如附圖7所示，原料褐煤經破碎機、磨煤機制成水煤漿，加壓后送入立式加熱器，立式加熱器可采用反應后的水煤槳加熱、電磁加熱、導熱油加熱、熔鹽加熱或蒸汽加熱。加熱后的水煤漿進入環管反應器，水煤漿在環管反應器中停留15 35分鐘，在壓力6. 0 12. 0MPa，溫度200 320°C (操作條件視褐煤性質和水煤漿的粒度而定)完成褐煤改質過程后進入立式冷卻器，立式冷卻器可以采用原料水煤漿、鍋爐給水(產生蒸汽帶走熱量)或冷卻水等多種冷卻劑。溫度降至IO(TC以下進入沉降罐，在沉降罐中加入沉降劑，沉降罐上層的清水送磨煤機，沉降罐下層濃度較高的水煤漿過濾后送入噴霧干燥器干燥，干燥后的煤粉可去二次成漿機制高濃度煤漿，也可以送固體成型機壓制型煤產品。
權利要求
褐煤改質方法，包括如下步驟1)將褐煤破碎加水制成水煤漿，2)水煤漿經煤漿泵加壓進入環管反應器得到改質后的水煤漿，所述環管反應器的反應條件為壓力6.0~12.0MPa，溫度200℃-320℃，反應時間15-35分鐘。
2. 根據權利要求1所述的方法，所述步驟2)中水煤漿進入環管反應器前需經過預熱。
3. 根據權利要求2所述的方法，所述預熱采用電磁加熱器或/和熱水煤槳或/和蒸汽 或/和導熱油或/和熔鹽加熱。
4. 根據權利要求2所述的方法，所述預熱采用與環管反應器直聯的帶套管的環管換熱 器加熱，或采用在環管反應器前直聯的不帶套管的環管換熱器加熱，或采用立式加熱器加 熱。
5. 根據權利要求1所述的方法，所述環管反應器內設置有混合器，使管內的水煤漿反 應均勻。
6. 根據權利要求1所述的方法，所述方法還包括步驟2)后的冷卻沉降步驟，所述冷卻 沉料步驟為將改質后的水煤漿放料冷卻進入沉降罐沉降，上層為清水，下層為沉降過的水 煤漿。
7. 根據權利要求6所述的方法，所述冷卻可采用鍋爐水產生蒸汽冷卻和/或冷卻水冷 卻和/或原料水煤漿冷卻和/或風冷卻。
8. 根據權利要求6所述的方法，所述冷卻采用與環管反應器直聯的帶有套管的環管換 熱器冷卻，或采用立式冷卻器冷卻。
9. 根據權利要求6所述的方法，所述沉降罐中加入有沉降劑。
10. 根據權利要求6所述的方法，所述方法還包括沉降過的水煤漿的濃縮步驟，所述沉 降過的水煤漿的濃縮步驟為將改質后的水煤漿進入鋼帶干燥機干燥后，再按需處理。
11. 根據權利要求6所述的方法，所述步驟1)中加入的水為沉降得到的上層清水。
全文摘要
本發明涉及“褐煤改質方法”，屬于煤炭處理技術領域。本發明將褐煤破碎后送磨煤機，加水后磨制成漿。由于褐煤的內水含量高，所制水煤漿濃度較低，一般為30～55％，經過高溫高壓的處理，得到改質后的水煤漿，此水煤漿中褐煤顆粒的內水減少，顆粒之間起潤滑作用的水已經多于水煤漿所需要的水含量，需采用沉降或/和其它特定措施分離多余的水，使水煤漿濃度從30～50％提高到50～70％，從而提高了褐煤的熱值。
文檔編號C10L1/32GK101760267SQ20091026024
公開日2010年6月30日 申請日期2009年12月25日 優先權日2009年12月25日
發明者張建勝, 顧大地 申請人:顧大地;張建勝