[发明专利]低变质煤无粘结剂热压成型方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及煤炭的成型方法及装置，更具体地说，涉及低变质煤，例如，各种高含水量低热值褐煤和低变质烟煤的无粘结剂成型方法及装置。

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。此外，作为燃料和煤化工原料，褐煤和低变质烟煤亦因其含水量大、发热量低而在开发利用方面受到很大限制。目前，国内、外均在致力于寻找改善该类煤炭实用性能的途径，并已为此进行了大量的研究工作。在诸多研究工作中，脱水成型工艺是主要研究方向之一。

煤炭成型分为粘结剂成型工艺与无粘结剂成型工艺两种。

煤炭的粘结剂成型工艺因所使用的粘结剂种类不同而分别存在着粘结剂成本高、工艺复杂、燃烧毒性，或者是防水性较差、烘干能耗高效率低，以及灰分增加热值降低等缺陷。

为克服上述缺陷，亦对煤炭的无粘结剂成型技术进行了大量的研究。方法之一为采用冲压方式成型。但该种技术只适用于年轻褐煤，且存在单台设备产量低、能耗高、灰分缸体磨损大等缺陷。最近澳大利亚等也有对泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤无粘结剂成型的专利报道，但其加工过程中需要被加工煤中含有一定的水分。煤的亲水基团并没有被破坏，因而型煤的防水性不高，并因含有一定水分而使其发热量偏低。

对于自身粘结性差的老年褐煤的无粘结剂脱水成型技术，目前尚未见有工业化生产报道。

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加工提质技术，将带来非常显著的社会和经济效益。

发明内容

本发明提供一种低变质煤无粘结剂热压成型方法，包括以下步骤：

(1)将低变质煤粉碎为粒径小于3mm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％，；

(3)将干燥后煤粉在连续进、出料操作的热反应器中加热至150-460℃；

(4)将加热后的煤粉压制成型。

在一个优选方案中，本发明方法还包括下述步骤：

(5)从步骤(3)所述连续操作的热反应器产生的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，

(6)将上述热反应器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：

(7)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。

此外，在本发明方法的步骤(1)中，优选使用粉碎机和对辊破碎机进行两级破碎，以破坏低变质煤内部的微观储水结构。

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干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℃、优选500-700℃之间。将进入流化床干燥器的烟气温度控制在150-400℃，优选200-300℃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％。

所述干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，煤粉离开热反应器时的温度控制在150-460℃，优选180-220℃。停留时间可以为10-80分钟，优选20-50分钟。

本领域技术人员都可以意识到，煤粉在所述热反应器中的加热温度及加热时间可以在保证加热后的煤粉能够被容易地压制成型煤的前提下进行调整和改变。