专利名称：低含水量、高热值煤粉及其制造方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及低含水量、高热值的煤粉及其制造方法和装置，更具 体地说，涉及由低变质煤，例如，各种高含水量低热值褐煤和低变质烟 煤等所制得的低含水量、高热值的煤粉。
背景技术：
低变质煤，例如褐煤和低变质烟煤，具有高含水低热值的特性。由 于成煤年代较晚，煤化程度低，在空气中极易风化和自燃，因此储存较
为困难。另外，褐煤原煤含水量很高， 一般为30-60%，这一因素不但导 致了运输过程中严重的运力浪费，同时大大降低了它的应用基低位发热 量。因此，国内、外均在致力于寻找改善该类煤炭实用性能的方法和途 径。
我国拥有丰富的褐煤和低变质烟煤资源，已探明的褐煤储量为 1291.3亿吨，占全国煤炭储量的12.7%。已探明的低变质烟煤储量为 4320. 75亿吨，占全国煤炭储量的42. 4%。因此，开发一种能够降低低变 质煤含水量、提高发热量并且能够实现工业化生产的煤炭加工提质技术， 将会带来非常显著的社会和经济效益。
发明内容
本发明提供一种低含水量、高热值的煤粉及其制造方法，该方法包 括以下步骤
(1) 将低变质煤粉碎为粒径小于6 mm的煤粉；
(2) 将所得煤粉于气流干燥器和/或流化床干燥器中干燥至含水量低 于3%。
在一个优选的方案中，本发明的方法还包含下述步骤
(3) 将经步骤(2)干燥后煤粉在连续操作的热反应器中加热至 150-460X:。
(4) 从步骤(3)所述连续操作的热反应器产生的焦煤气中冷凝回收焦
油，并将其余可燃气体作为该反应器的加热燃料；和/或，
(5) 将上述热反应器加热燃料燃烧产生的烟气的一部分或全部作为 步骤(2)中的气流干燥器和/或流化床干燥器的干燥介质。
在另一个优选方案中，本发明方法还包括
(6) 对即将进入气流干燥器和/或流化床干燥器的待干燥煤粉进行预 热，其中，将步骤(2)中的气流干燥器和/或流化床干燥器排出的含水尾 气用于所述预热，同时将所述尾气中的水汽冷凝回收。
在本发明方法的步骤(2)中，可以根据低变质煤品种和含水量的不 同，分别选用气流干燥器或流化床干燥器，亦可视情况同时使用。在同 时使用气流干燥器千燥和流化床干燥器的情况下，优选将进入气流干燥 器的烟气温度控制在300-800"C、优选500 - 7001C之间。将进入流化床
干燥器的烟气温度控制在150-40ox:，优选2oo-26or;之间。优选使煤粉
经过气流干燥器后的含水量降至10-20%，经过流化床干燥器后的煤粉的 含水量低于3%。
所述千燥介质的氧含量通常控制在8%以内，优选控制在5%以内。 所述煤粉在气流干燥器及流化床干燥器中的停留时间随原煤品 种的不同而有所差异。本领域技术人员根据原煤的特性及干燥条件， 通过简单的试验即可容易地确定为达到所需煤粉含水量所需要的停 留时间。
在本发明方法的步骤(3)中，在连续操作的热反应器中将煤粉加热至 150-460t:,优选340 - 400"C。停留时间可以为10-80分钟，优选20-50 分钟。如前所述，煤粉在所述热反应器中的加热温度及停留时间也可以 依原煤的特性及所需馏出焦油的多少通过简单的试验进行调整。
在所制得的煤粉的温度降至自燃点前，应控制环境中的氧含量不高 于8%，优选不高于5%。
本发明还提供一种用于制造低含水量、高热值煤粉的装置，该装置 包括以下几个部分
(1) 粉碎系统，该系统至少包括一种将低变质煤粉碎的设备。 可在该系统中使用振动筛，以将粉碎后仍大于6mm的煤颗粒筛分出
来进行二次破碎。在需要的情况下，该系统中还可以使用除尘设备。
(2) 干燥系统，该系统至少包括气流干燥器和/或流化床干燥器。
在一个优选的实施方案中，该系统包括依次设置的气流干燥器和流 化床干燥器。气流干燥器的上游还可以包括一个进料设备和干燥介质发 生设备。进料设备将来自粉碎系统的煤粉送至气流干燥器中。该干燥器 的进料设备可以采用定量给料装置，如螺旋给料秤或电子皮带秤。干燥 介质发生设备以例如空气和煤粉为原料生成例如烟气的干燥介质，该介
质的氧含量应低于8%，优选低于5%。另外，也可以利用电厂的废烟气作 为干燥系统的干燥介质。该介质随后分别被送至气流干燥器和流化床干 燥器中。在气流干燥器的下游，还可以包括一个旋风分离器，用于将经 过气流干燥器加热的煤粉与加热介质分离。分离后的煤粉进入流化床干 燥器中进一步干燥。该系统还可包括袋式除尘器和引风机，用于将从旋 风分离器或流化床干燥器中排出的气体除尘。除尘后的气体可用于煤粉 预热，其中的水份可回收利用。 本发明的装置优选还包括
(3) 加热系统，该系统至少包括一个连续操作的热反应器，用于将干 燥后的煤粉在其中加热。该热反应器可以是具有连续进、出料功能的旋 转式加热窑炉。
(4) 焦煤气回收系统，该系统至少包括一个焦油冷凝器，用于将来自 连续操作的热反应器所产生的粗煤气中的焦油冷凝回收。并将回收焦油 后的可燃气体作为连续操作的热反应器加热系统的燃料。燃烧后的烟气 可经由管线送至前述干燥系统作为干燥介质。
(5) 尾气循环利用系统，该系统将源自干燥系统和/或加热系统排 出的尾气中的水份冷凝回收后，再循环至干燥系统用作配风或用于布 袋除尘器的布袋喷吹气。
本发明所称低变质煤包括褐煤、低变质烟煤、泥炭等，及上述 煤种的混合。
本发明上述技术特征的组合，使本发明适合于各种低变质煤的脱水 提质。但是本发明的用途不限于此，例如也可用于除低挥发分烟煤和无 烟煤之外的其它高含水低热值煤种等。根据待处理的煤种，本领域技术
人员可以根据本发明的主旨及教导，依据现有的知识，或通过有限的实 验，确定最优的技术参数。
本发明的工艺中采用的设备，例如对辊破碎机、干燥器、热反应器
等，均为矿物加工工业或化学工业中的常规设备。凡是可以实现本发明 工艺中所需功能的设备，均可用于本发明。
经过本发明方法处理后的低变质煤粉，含水量可以从30-60%降低至 3%以下，甚至接近于0，应用基低位发热量提高1500-2500千卡/千克， 性质接近于烟煤，因而具有了更为广阔的应用领域。经过本发明方法处 理后的低变质煤，因其内部的储水结构被破坏，以及表面亲水基团的去 除和焦油析出，加工所得的煤粉颗粒表面具有了良好的疏水性。由此加 工所得的煤粉在大气中久置后，水分回吸少，反弹小，含水量<8%，或更 低，可直接用做电厂发电的燃料。
此外，本发明还具有以下优点
1. 通过对热反应器所产生气体的处理，获得高附加值的副产物焦油， 以及可作为热反应器燃料的煤气，不但避免了可燃物质损失和排放污染， 而且大大降低了生产成本，获得了良好的经济和环境效益；
2. 体系中干燥介质的循环使用，使得废气排放及能耗大为降低；
3. 回收干燥尾气中的冷凝水，充分利用了水的冷凝热，提高了热效 率，节约能源。冷凝回收可得到利用价值较高的去离子水。
图1为本发明一个优选实施方案的工艺流程和装置。其中的各个设 备分别为
1 粉碎机
2 粉煤仓
3 预热给煤机
4 气流干燥器 5、 6袋式除尘器 7、 8引风机
9 旋风分离器
10 流化床干燥器
11 热反应器
12 焦油冷凝器
13 烟气发生炉2014 鼓风机
15 压缩机
具体实施例方式
下面通过两个优选的实施方案详细地说明本发明的方法和装置。需 要说明的是，其中的细节仅用于解释本发明，不对本发明的范围构成限 制。本发明要求保护的实际范围由权利要求书限定。
实施例1:
参见图1。含水量为35-40%的通辽褐煤分别经粉碎机1粉碎，使用 振动筛进行筛分，以获得粒径小于6mm的煤粉，将其送至煤粉仓2中储 存。
煤粉仓2中的煤粉在预热给煤机3中经由从引风机7和引风机8送 来的尾气进行预热，回收尾气中的余热和冷凝水。预热后的煤粉进入气 流干燥器4进行初步干燥，气流干燥器干燥介质温度控制在约500匸， 以使煤粉大孔隙中水分在O. 5-2秒内迅速蒸发。经此过程后，褐煤所含 水分由35-40%降到10-20%。使通过旋风分离器9分离收集的煤粉进入流 化床干燥器ll，使用温度约为200"C的干燥介质进行深度干燥，将煤粉 中所含水分降至3%以下，然后将所得到的煤粉出料。
上述气流干燥器和流化床所使用的干燥介质为燃烧热烟气，由烟气 发生炉13提供，通过鼓风机14送入。烟气的氧含量控制在5%以内。 气流干燥器4和流化床干燥器10的尾气分别经由袋式除尘器5和6除尘 后，回收其中的热量及水汽。经过处理的这一尾气中的惰性不凝气中的 一部分被排空，另一部分作为卸料过程中所需的惰性保护气，再一部分 经压缩机15压缩后作为袋式除尘器7和袋式除尘器8布袋的惰性喷吹气 (用于除去袋式除尘器中积累的粉尘)，剩余部分可作为配风循环使用。 袋式除尘器5和6中收集的细煤粉可直接输送到热反应器ll中，也可以 用作烟气发生炉13的燃料。
所制得的煤粉的含水量为2.7%,应用基低位发热量为 5480kcal/kg。
实施例2:
将实施例1中经流化床干燥器10干燥后的煤粉输送到热反应器11
中，该反应器能够进行连续进、出料操作。在该反应器中将煤粉加热到
3601C,并保温30分钟。将热反应器11内产生的粗煤气送入焦油冷凝器 12中冷凝回收其中焦油。余下的不凝煤气由焦油冷凝器12送回热反应 器11燃烧，作为热反应器的加热燃料。燃烧产生的烟气送回鼓风机14 用作气流干燥器4和流化床千燥器10的干燥介质的补充。
冷却由此制得的脱焦油煤粉至其温度降至煤粉自燃点以下后出料。 该冷却过程使用上述烟气作为保护气以防止煤粉遇空气自燃，所制得的 煤粉含水量为0.8%，应用基低位发热量为5575kcal/kg。
权利要求
1.一种低含水量煤粉的制造方法，该方法包括以下步骤(1)将低变质煤粉碎为粒径小于6mm的煤粉；(2)将所得煤粉于气流干燥器和/或流化床干燥器中干燥至含水量低于3％。
2. 权利要求l的方法，该方法还包括以下步骤(3) 将干燥后煤粉在连续操作的热反应器中加热至150-4601C;
3. 权利要求2的方法，该方法还进一步包括以下步骤(4) 从步骤(3)所述连续操作的热反应器产生的焦煤气中冷凝回收焦油，并可选择地将其余可燃气体作为该热反应器的加热燃料；和/或(5) 将上述热反应器加热燃料燃烧产生的烟气的一部分或全部作为 步骤(2)中的气流干燥器和/或流化床干燥器的干燥介质。
4. 权利要求1或2的方法，该方法还包括以下步骤(6) 对即将进入气流干燥器和/或流化床干燥器的待干燥煤粉进行预 热，其中，将步骤(2)中的气流干燥器和/或流化床干燥器排出的含水尾 气用于所述预热，同时将所述尾气中的水汽冷凝回收。
5. 权利要求1、 2或3的方法，其中所述低变质煤选自褐煤、低变质 烟煤、泥炭或其混合物。
6. 权利要求1、 2或3的方法，其中在步骤(l)中使用粉碎机和对辊 破碎机进行两级破碎。
7. 权利要求1、 2或3的方法，其中在步骤(2)中，依次使用气流干 燥器及流化床干燥器进行干燥，同时将进入气流干燥器的干燥介质温度 控制在300-800X:之间，将进入流化床干燥器的干燥介质温度控制在 150-400lC之间，使煤粉经过气流干燥器后的含水量降至10-20%。
8. 权利要求7的方法，其中在步骤(2)中，将进入气流千燥器的干燥 介质温度控制在500-700lC之间，将进入流化床干燥器的干燥介质温度 控制在200-260lC之间。
9. 权利要求1、 2或3的方法，其中在步骤(2)中，干燥介质含氧量 低于8%。
10. 权利要求9的方法，其中干燥介质含氧量低于5%。
11. 权利要求1、 2或3的方法，其中在步骤(3)中，煤粉被加热至340-400TC，停留时间为10-80分钟。
12. 权利要求11的方法，其中停留时间为20-50分钟。
13. 权利要求2或3的方法，其中在步骤(4)中，使煤粉在含氧量低 于8%的绝氧环境中冷却。
14. 权利要求13的方法，其中所述绝氧环境的含氧量低于5%。
15. 根据以上权利要求之一的方法制得的煤粉。
16. —种用于制造低含水量煤粉的装置，包括(1) 粉碎系统，该系统至少包括一个将低变质煤粉碎的设备；(2) 干燥系统，该系统至少包括气流干燥器和/或流化床干燥器。
17. 权利要求16的装置，还包括(3) 加热系统，该系统至少包括一个连续操作的热反应器。
18. 权利要求17的装置，还包括(4) 焦煤气回收系统，该系统至少包括一个焦油冷凝器。
19. 权利要求16、 17或18的装置，还包括(5) 尾气循环利用系统，该系统将源自干燥系统和/或加热系统排出 的尾气中的水份冷凝回收后，再循环至干燥系统用作配风或用于布袋除 尘器的喷吹气。
20. 权利要求16、 17或18的装置，其中所述粉碎系统包括粉碎机和 对辊破碎机。
21. 权利要求16、 17或18的装置，其中所述干燥系统包括干燥介质 发生设备、气流干燥器、流化床干燥器、旋风分离器、布袋除尘器和引 风机，其中，千燥介质发生设备用于产生干燥介质，气流干燥器、流化 床干燥器、旋风分离器、布袋除尘器和引风机用于对煤粉进行干燥、分 离和除尘。
22. 权利要求17或18的装置，其中焦煤气回收系统使来自热反应器 中的粗煤气脱除焦油，将剩余的可燃气体燃烧用于热反应器的自身加热， 并将燃烧后的烟气用作干燥系统的干燥介质。
全文摘要
本发明提供一种低含水量、高热值煤粉，其制造方法及装置，该方法包括以下步骤将低变质煤粉碎为粒径小于6mm的煤粉；将所得煤粉于气流干燥器和/或流化床干燥器中干燥至含水量低于3％。本发明还提供一种低含水量、高热值煤粉，其制造方法及装置，该方法进一步包括，将前述干燥后煤粉在连续操作的热反应器中加热至150-460℃，停留10-80分钟后出料。
文档编号C10L5/00GK101168693SQ20061015012
公开日2008年4月30日 申请日期2006年10月27日 优先权日2006年10月27日
发明者何立新, 朱书全, 苏晓辉, 邵俊杰 申请人:神华国际贸易有限责任公司;中国矿业大学(北京);北京神华国际技术有限责任公司