褐煤

1、概述

Lignite (coal)；brown coal ；wood coal

褐煤，又名柴煤，是煤化程度最低的矿产煤。一种介于泥炭与沥青煤之间的棕黑色、无光泽的低级煤。化学反应性强，在空气中容易风化，不易储存和远运。

产量 国家 德国1970 369.300 127.000 5.400 24.200 8.100 24 32.800 4.400 67.000 1980 388.000 141.000 42.300 32.900 23.200 24 36.900 15.000 87.000 1990 356.500 137.300 82.600 46.000 51.700 24 67.600 43.800 71.000 2000 167.700 86.400 83.500 65.000 63.300 24 61.300 63.000 50.100 2001 175.400 83.200 80.500 67.800 67.000 24 59.500 57.200 50.700 俄罗斯美国澳大利亚希腊印度波兰土耳其捷克中华人民共和国13.000 22.000 38.000 40.000 47.000 南斯拉夫塞尔维亚罗马尼亚26.000 - 14.100 5.700 43.000 - 27.100 10.000 60.000 - 33.500 10.000 - 35.500 17.900 26.000 - 35.500 29.800 26.500 朝鲜民主主义人民共和国Total 804.000 1,028.000 1,214.000 877.400 894.800 主要用于发电厂的燃料，也可作化工原料、催化剂载体、吸附剂、净化污水和回收金属等。通常有两种：（1）土状褐煤（brown coal），质地疏松而较软；（2）暗色褐煤（lignite），质地致密而较硬。可直接用作家庭燃料、工业热源燃料及发电的燃料，也可用作气化、低温干馏等的原料。

焦化后的褐煤可制作为煤砖用于炊事和加热；它也作为活性炭的来源，用于水的处理、复原黄金和提取碘。

在世界上的某些地方，把褐煤用作热源燃料和化学制品及气体与液体燃料的原料。在美国，最先在大平原北部（北达科他州、蒙大拿州东部、怀俄明州东北部和南达科他州的西北部）和墨西哥湾沿岸地区（亚拉巴马州、阿肯色州、堪萨斯州、路易斯安那州、俄克拉荷马州和得克萨斯州）以及太平洋沿岸诸州（加利福尼亚州、俄勒冈州和华盛顿州）发现了褐煤。

2、 褐煤干燥技术

2.1干燥褐煤吸潮原因

褐煤内部存在许多毛细孔，湿褐煤就像吸足水分的海绵；而干燥（指仅脱除表面水的情况）后的褐煤就像拧干后的海绵。当干燥（指仅脱除表面水的情况）后的褐煤遇到水时，就会吸潮，与拧干后的海绵吸水的原因一样。这就是为什么干燥（指仅脱除表面水的情况）后的褐煤在放臵过久或运输过程会吸潮的原因.

2.2褐煤在干燥过程中所发生的物理和化学变化

褐煤在常温下加热到100度以上时，大部分的自由水能够被蒸发。当褐煤水分低于15%时，若需要继续干燥和脱水，即脱除结合水时，由于褐煤与结合水有较强的结合力，则需要较高的温度和能量才能够进行。当褐煤在常压下继续加热到180度以上时，褐煤结合水（内在水）能够被脱除。当褐煤温度高于150度时，羟基官能团（主要是-COOH）发生分解，析出CO2气体，同时将褐煤的结合水（内在水）排除。进一步提高温度，将导致越来越多的羟基官能团分解，从而引起褐煤的表面性质改变。

在这种干燥温度条件下，由于大量的羟基官能团分解，导致褐煤内部的毛细孔倒坍和产生交联。毛细孔倒坍可以阻止水分进入毛细孔；而交联反应则能够对毛细孔进行密封，阻止倒坍的毛细孔在吸收水分时再膨胀。另外，当褐煤温度被加热到200度以上时，其表面积会大大减少。表面积减少的主要原因是由于在高温干燥条件下引起褐煤内部的焦油的强烈迁移，

即焦油由毛细孔内部向毛细孔外部迁移。迁移到毛细孔外部的焦油在冷却过程中，由于焦油冷凝从而对毛细孔进行密封，从而一起褐煤的表面积减少。

由于上述过程，即毛细孔倒塌，交联反应和焦油迁移对毛细孔形成密封，结果褐煤变得越来越疏水，同时也能够观察到褐煤的硬化，这也导致褐煤的刚性结构的形成。其结果就是褐煤能够从软煤转换为硬煤，由亲水性转换为疏水性，从而可以实现褐煤的长途运输。

2.3干燥褐煤的毛细孔的尺寸分布

A、干燥褐煤的毛细孔的尺寸分布

通过压汞法来确定干燥褐煤的毛细孔的尺寸分布。

干燥前褐煤的毛细孔的尺寸为小于0.01µm,而干燥后褐煤的毛细孔尺寸扩大为1.0—0.01µm（而水蒸汽中水分子的动力学半径约为28×10-4µm）.

B、干燥褐煤孔隙率的变化

实验结果显示：干燥前褐煤的孔隙率为0.65CM3/G，干燥后褐煤的孔隙率为0.3CM3/G。

C、干燥褐煤表面积的变化

通过CO2吸收法来确定干燥褐煤的表面积

褐煤的表面积为280M2/G；在中温干燥条件下，褐煤的表面积为223 M2/G；而在高温条件下，褐煤的表面积为180 M2/G.引起其表面积变化的

主要原因是由于在高温干燥条件引起褐煤内部的焦油的强烈迁移，即焦油由毛细孔内部向毛细孔外部迁移。

迁移到毛细孔外部的焦油在冷却过程中，由于焦油冷凝从而对毛细孔进行密封，从而一起褐煤表面积减少。

D、化学成分的析出

当褐煤温度超过200度时，干燥尾气有焦油析出。 当褐煤温度超过150度时，干燥尾气有CO2析出。

褐煤中的羰化物的分解可降低褐煤的亲水性。另外，褐煤中CO2的形成对于褐煤中毛细孔结构中水分的脱除和焦油的迁移也起到重要作用。羟基官能团（主要是-COOH）分解所产生的气体。

根据对褐煤干燥尾气成分分析，羟基官能团分解所产生的气体的组分如下：

C7H8,C5H10O,C7H8O,C9H12,C6H6O,C7H8O,C8H10O,C8H10O2,C9H10O,C9H10O2,C9H10O3,C6H6O2,C8H10O2,C9H12O2,C10H14O,C8H10O2,C10H12O2,C10H8,C10H8,C11H10,C15H15,C15H18,C15H22,C46-62H92-104O2.

2.4褐煤干燥工艺参数的确定

根据实验研究，可以根据干燥褐煤的不同用途，确定不同的褐煤干燥工艺条件。

A、对于仅需脱除自由水（外在水）的情况 对于坑口电站，褐煤仅需脱除自由水。

多效过热蒸汽干燥工艺，干燥温度不能超过150度。否则，会有不凝气体产生，形象影响所产生的蒸汽再次利用（主要是降低干燥机的内臵换热器的传热系数）。

对于采用烟气作为干燥介质的褐煤干燥工艺，干燥温度不能超过150度。否则，会有可燃气体产生，会着火甚至发生爆炸。因此，对于采用烟气作为干燥介质的褐煤干燥工艺，必须严格控制干燥温度，避免褐煤超温，甚至局部超温。所以采用烟气作为干燥介质的褐煤干燥工艺，一般只能去除褐煤的自由水（外在水）。即使如此，由于难以避免褐煤的局部过热，干燥系统还是会发生会着火和爆炸。

B、脱除结合水（内在水），即褐煤改性

由于脱除结合水（内在水），即褐煤改性，褐煤需要达到较高的温度，以便去除脱除结合水（内在水）；同时要达到褐煤内的羟基官能团分解，毛细孔倒坍，产生交联，并且要使褐煤内部的焦油迁移，对毛细孔进行密封。在这种干燥条件下，一定会有可燃气体的释放。为了安全考虑，干燥系统最好是无氧或低氧运行，而过热蒸汽干燥则是最安全的选择。

2.5褐煤干燥工艺的优点

〃无任何爆炸的可能—由于采用冷凝式过热蒸汽干燥与煤炭非直接接触的干燥工艺，彻底杜绝爆炸问题。

〃磨损轻微—由于被干燥的煤炭在干燥机内的移动速率非常缓慢，磨损问题为所有干燥装臵中最轻。

〃单机能力大—系统简单，流程短。通过调整干燥机内换热元件的结构和布臵方式，可以直接干燥大颗粒的煤炭，干燥前，仅需粗粉硠和筛分，干燥后无需造粒。

〃运行费用低—系统压降小，电耗低。

〃一机多用—产品终水分容易调节，对于褐煤干燥，根据需求，可以仅脱除表面水，也可以同时脱除表面水和结合水。干燥改性后的褐煤由亲水性转变为疏水性，热值可达5500-6000kcal/kg，可以实现长途运输。

2.6褐煤干燥工艺简介

褐煤提质干燥后加入一定的有机粘结剂，经加工、搅拌、消化、压制成褐煤型煤产品，具有操作简单、使用方便、适合大规模年产量500-1000万吨的褐煤干燥提质成型的推广应用。

2.7LY-WS-360型全自动液压褐煤成型机

LY-WS-360全自动液压褐煤成型机是高科技褐煤成型机，成型机压力为360吨，每次可压制成型褐煤12块，年产量大于2500万块。该产品投资省、见效快，适合大规模褐煤提制干燥成型。

2.8主要技术参数

（1）公称压制力：360吨

（2）成型褐代数式块数：12块/次 （3）成型周期：10秒

（4）驱动功率：55KW(主要机功率)

（5）主机外形尺寸：700mm×2025mm×4050mm

2.9应用领域

〃褐煤干燥提质 〃煤调湿（CMC） 〃煤泥干燥

3、 媒体关注

为保存优质煤炭资源，提高能源利用效率，山东省科学院正着手推广褐煤干燥技术，使经过处理的劣质煤炭发热量达到标准煤水平。这一技术对国家能源储备、经济发展和节能环保具有重要意义。

近十多年来，我国火力发电中的煤电比重一直保持在９０％以上，用于发电的煤炭占全国煤炭产量的比重在６０％以上。但是，中国能源储备以及环保节能、发展低碳经济的要求，已不允许再大规模地利用优质煤炭资源。

褐煤是一种高挥发分、高水分、高灰分、低热值、污染重、利用率相对较低的劣质煤。我国褐煤储量占全国煤炭储量的１３％，普遍存在湿度大、燃点低和二氧化碳排放量大等缺点。用于发电，会增加电厂装臵建设和运行成本，较高的含水量使褐煤燃烧中容易发生爆炸，也会由于水分蒸发带走大量热能，降低热效率。

针对这些问题，山东省科学院和山东天力干燥设备公司首创褐煤干燥提质和褐煤洁净燃烧成套工艺技术和装臵，并向国内褐煤电厂推广。通过对褐煤预处理工艺进行技术改造升级，提高褐煤能量密度，降低水分含量，可明显减少二氧化

碳排放和燃料消耗，降低电厂配套系统的损耗，提高发电效率。

以我国褐煤发电总装机量扩容后的２８ＧＷ（十亿瓦特）计算，应用褐煤预干燥洁净煤工艺后，发电煤耗每度电降低１０克－１２克，平均每台新建６７０ＭＷ（兆瓦）的发电机组投资降低６亿元，实现二氧化碳减排６００万吨／年，年节煤１８４８万吨。

广东益建投资有限公司和美国COALTEK煤炭技术公司签订合作协议，引进“褐煤低温微波脱水提质新技术”，计划两年内投资2亿美元，将这一技术落户内蒙古褐煤产区，每年提质生产1000万吨褐煤和相应数量的煤泥成型产品。随着技术的成熟和进一步产业化，双方还将建立有关设备制造基地。据介绍，内蒙古自治区褐煤储量超过1500多亿吨，且含硫量只有0.3%。但由于水分高、热值低，脱水提质技术落后，制约了其在全国煤电市场的大规模利用。

内蒙古自治区发展和改革委员会以《内蒙古发展改革委关于大唐华银锡林浩特褐煤干燥试验项目备案的通知》(内发改能源字„2008‟307号)，核准了大唐华银锡林浩特褐煤干燥试验项目。该项目将在取得环评、水保、安全、土地、节能、项目规划选址等行政许可后，开工建设。

褐煤是一种高挥发分、高水分、高灰分、低热值（14MJ/kg左右）、低灰熔点、污染重、利用率低的资源。我国褐煤资源丰富，己探明的保有储量达1303亿吨，占全国煤炭储量的13，其中内蒙古的褐煤储量最大，占全国褐煤储量的77。

大唐华银锡林浩特褐煤干燥项目原料由内蒙古锡林郭勒盟胜利煤田东二号露天供给。总投资254588万元，其中项目资本金87476万元，由大唐华银电力股

份有限公司自有资金解决，剩余部分资金167112万元申请银行贷款。该项目顺应国家石油能源安全政策，对提高褐煤的品质和综合利用率及扩大应用领域，改善我国化工生产、电力行业和冶金行业的原料结构具有积极意义，是环境友好性、水资源节约型、清洁煤技术项目。

本项目是我国建设一定规模的褐煤干燥提质示范项目。项目投产后，年处理褐煤500万吨，年产半焦（PDF）238.61万吨、低温煤焦油(CDL)24.31万吨，年均销售收入为130249万元（含税），年均销售税金12912万元，年均利润总额33254万元。

自2006年7月开始跟踪褐煤干燥技术以来，在集团公司及地方各级政府的关心和支持下，大唐华银电力股份有限公司全体干部员工携手团结，积极主动地开展该项目前期工作，克服了各种困难和阻力，经过艰苦努力，终于取得该项目核准，达到预期目的。

4、烘干企业技术介绍

4.1山东天力褐煤干燥工艺流程图

流化床干燥机

规模：可非标设计，最大做到300万吨/年处理量 应用领域：大型火力发电厂制粉系统前 能耗：饱和蒸汽+电耗

以1台100t/h处理量的设备来讲，设备投资2000万元，吨煤耗能费用20元/吨以下，煤粉粒度达到3mm以下，水分5%以下。

4.2辽宁中田干燥设备制造有限公司多迴程滚筒式褐煤干燥机

http://www.ztgz.cn/index.asp

一、技术简介

SHYG、SHLG和SHDG型系列多迴程滚筒式褐煤干燥机，在充分总结国内外现有干燥技术基础上，针对褐煤湿基水分大、燃点低、结构水脱出困难等物质特性，通过专题研发的“智能干燥速率曲线分析仪”（沈阳产品质量监督检验院鉴定合格，其编号为：2007501WSMZ00717）绘制的曲线图谱,揭示褐煤降水的特性规律，采用自有知识产权独有技术《CN101216240》、《CN101216241》、《200410021533.4》和《200720185221.6》、《200720185222.0》，运用“传热学”和“干燥动力学”基本原理，采用“多单元”、“多腔体”设备结构，“多迴程变温干燥”新工艺新技术，增加了物料受烘时间，提高了降水能力，产量高、质量好、排出的废气温度接近或略高于露点，湿度近饱和状态，从而提高热效率，达到了节能减耗的目的。与现有单层滚筒干燥机相比较，其容积装满率提高2-3倍，产量提高3倍多，一次降水幅度提高4-5倍，节能达37%以上。

二、应用领域

1、主要应用于煤气化工程的褐煤、长焰煤、煤粉等物料的脱水干燥。

2、化工行业：磷肥、硫铵、尿素、草酸、重铬酸钾、丙酸钙、活性白土、磁粉、石墨、碳酸钙等物料。

3、矿产品：高炉矿渣、煤泥、电石渣、金属粉、膨润土、铝土矿、锰矿、硫铁矿、石灰石。饲料行业：牛骨粒、药渣、酒糟渣、活性淤泥。 4、其 他：铁粉、垃圾磨料、火柴棒、木肖、酒糟。

二、工作原理

物料经锁风加料器进入内层滚筒，均料抛撒器不断地托起、提升、抛撒，弥散在多个腔体的整个容积空间，形成料幕，该料幕的完整度及其均匀度决定了热介质的传递与交换、也关系着热效率、降水能力和产出量。热介质在穿透料幕的过程中与物料进行较强烈的热和质的传递与交换，表面游离水不断的被蒸发汽化，颗粒体内含的结构水、化合水也不断的外溢蒸发，螺旋推进式排列的均料抛撒器实现了新物料的不断补充、受烘物料不停的向前移动换位，经下一个干燥单元的低温干燥，再经锁风出料器进入下一级流程环节，高质

量的完成了烘干全过程。

三、技术特点

1、干燥机水平置放，零推力，无轴向力负担。有效减少了托轮、托圈的环向锥度磨损，延

长了轴承的使用寿命，降低了事故率，提高了设备开动率，减少了维修费用。 2、均料抛撒器使料幕更加完整，热湿交换充分，单位热耗指标明显低于1200kcal/kg·H2O,

因此节能。

3、排出的废气温度接近或略高于露点，湿度近饱和状态，也显著降低了消耗。

4、多迴程干燥机的运动是重心在中心的周向运动，因此，配备的功率小，消耗的动力低，节省

能源。

5、高湿物料的表面游离水采用中温处理；而低湿物料的结构水、化合水则采用低温处理，充分利用“热”和“湿”两种物质潜在势能为动力，即不会引起金属热变形，又节省了能源，使设备运行更加安全。

6、“多迴程变温干燥”新工艺新技术，完全适合颗粒体褐煤降水的特性规律，运行温度低于燃点温度，即使无惰性气体置换，也不会引起火灾。

7、多腔体多单元干燥于一体，增加了物料停留和受烘时间，降水幅度大、产量高。一台套机组工作，相当于现有传统技术单层滚筒干燥机3-4台套机组串联能力的总合，因此，节省了一次性投资，降低了运行成本。

8、先进的迷宫式密封和进出料锁风系统，有效的控制了粉尘外溢和杂质气体的干扰，使环境更加干净整洁。

9、领先水平HMI数字化智能控制系统，设有DCS通讯接口，方便操作员管理和联网自动控制。

10、优秀的变频调控系统完全保证：①供热温度可调可控；②处理量可调可控；③降水能力可调可控。

11、传动系统保险系数分别放大了20-30倍，完全适应煤气化工全天候长时间连续运转，

为其高产、稳产提供足额裕量的标准水分干煤。

12、SHLG和SHDG系列多迴程滚筒式褐煤干燥机依据流体动力学基本原理进行的结构设计，

抛撒器壁光滑，接点无死角，并充分考虑了湿煤粉中的粘性物质沾壁的可能性、预留了

足够的检修通道，运行中绝不会因物料堵塞而停产，敬请用户放心。

四、主要技术经济指标

1、单迴程滚筒式褐煤干燥机 规格 型号 (φm×m) SHYG-20型 SHYG-40型 SHYG-60型 SHYG-80型

φ2.4×30 φ3.0×30 φ3.6×30 φ4.2×30 处理量(T/h) 一次降水(%) 最高加热温度(℃) ＜300 最低加热温度(℃) -- 98 55 水平 水平 水平 水平 2-12 顺或逆 总重(T) 配备功率(kw) 斜度 转数(r/min) 传热方式 ≤20 ≤14 ≤40 ≤14 ＜300 -- 137 75 2-12 顺或逆 ≤60 ≤14 ＜300 -- 166 110 2-12 顺或逆 ≤80 ≤14 ＜300 -- 197 132 2-12 顺或逆 2、双迴程滚筒式褐煤干燥机 规格 型号 (φm×m) SHLG-25型 SHLG-45型 SHLG-65型 SHLG-85型

φ2.4×26 φ3.0×26 φ3.6×26 φ4.2×26 处理量(T/h) 一次降水(%) 最高加热温度(℃) 最低加热温度(℃) 总重(T) 配备功率(kw) 斜度 转数(r/min) 传热方式 ≥25 ≥23 ＜300 100-150 169 75 水平 水平 水平 水平 2-12 顺逆 ≥45 ≥23 ＜300 100-150 212 90 2-12 顺逆 ≥65 ≥23 ＜300 100-150 261 132 2-12 顺逆 ≥85 ≥23 ＜300 100-150 316 160 2-12 顺逆 3、三迴程滚筒式褐煤干燥机 规格 型号 (φm×m) SHDG-25型 SHDG-45型 φ2.4×24 φ3.0×24 处理量(T/h) 一次降水(%) 最高加热温度(℃) 最低加热温度(℃) 总重(T) 配备功率(kw) 斜度 转数(r/min) 传热方式 ＞25 ＞32 ＜300 100-150 215 110 水平 水平 2-12 逆顺逆 ＞45 ＞32 ＜300 100-150 261 132 2-12 逆顺逆 SHDG-65型 SHDG-85型 φ3.6×24 φ4.2×24 ＞65 ＞32 ＜300 100-150 313 160 水平 水平 2-12 逆顺逆 ＞85 ＞32 ＜300 100-150 378 200 2-12 逆顺逆