褐煤脱水提质初步研究

2013-08-15崔开岩邓运成

山东工业技术 2013年8期

崔开岩邓运成

（1.肥城矿业集团菏泽聚隆能源有限公司，山东，菏泽274000；2.枣庄矿业集团盛源宏达化工有限公司，山东滕州277519）

0 概述

本文采用热压脱水工艺过程，通过热压系统对褐煤原煤进行脱水提质研究，旨在脱除褐煤的高水分，提高褐煤单位热值，由此解决褐煤的高水分、易自燃、难运输的问题。采用热压脱水方法对褐煤脱水，这种方法它兼有热脱水和机械脱水二者的优点，水是以液态形式移除，能耗低。经处理的褐煤水分低，不易重新吸潮。

通过正交试验优化了工艺条件，对压力、温度和保压时间等因素的研究，发现当机械压力为P=4MPa，温度T=210℃，扎赉诺尔褐煤脱水效果最好。当压力为P=16MPa，温度T=210℃，小龙潭褐煤脱水效果最好。

1 温度对褐煤脱水效果的影响

根据褐煤热压脱水机的最高设计温度和相关文献资料,在d≤3mm；P=14Mpa；t =15min 不变的条件下，选取五点。

由于褐煤的胶态结构，在可能的条件下，热脱水时用物力和化学方法抽出煤中的水是有效的。加热至150℃的煤基本上是以物理效应排出水的，均匀加热是靠煤水同时热膨胀而导致煤的收缩脱水的。

温度升高，两种褐煤的脱水效果显著。当温度由110℃升高至160℃，此时水是通过水的热膨胀和固相物质的收缩导致孔隙体积减小这样的物理变化作用而释放的。在温度继续升高至200℃时，根据有关文献资料，此时发生的是含氧官能团的化学分解附加效应，在孔隙和毛细管中的反应产物形成的二氧化碳取代了煤中的水。煤表面特性的改变，使其疏水性增强。水的粘度、密度和表面张力的减少，也促进了从煤的孔隙中去除水。随着温度的升高，含水量均降低。从经济效益考虑最佳温度为160℃左右。实际生产中根据工业需要选择温度条件。

2 压力对褐煤脱水效果的影响

根据相关文献资料，在T=140℃，t =15min，d≤3mm 不变的条件下，实验压力选择在4MPa～16MPa 之间，选取五点，但得到的实验结果没有规律推测可能由于褐煤温度太低，于是重新选择温度，在T=170℃，t=15min，d≤3mm 条件下，压力在4MPa～18MPa 之间对小龙潭褐煤重新实验。

扎赉诺尔褐煤在4MPa 时脱水率就达20.56%，在7MPa时脱水率达到53.02%。但是当压力继续升高到10MPa 时脱水率反而降低，分析原因可能是压力在小于10MPa 时，煤中的毛细孔收缩严重，凝胶结构改变大，在密闭的空间内水分脱除明显，当压力继续升高时，其收缩性已达极限，压力的增高不能在有效地降低含水量。所以，由此可知热压工艺对扎赉诺尔褐煤的作用，水分并不是随着压力的增加而降低，而是压力有个最佳值。在实际生产中可根据需要确定实际压力。

小龙潭褐煤在4MPa 时脱水率为78.18%，提高压力到8MPa 时，脱水率为83.23%，随着压力的增大，脱水率也随之增大，当压力达15MPa 时，脱水率已达87.9%，效果非常显著，相比4MPa 脱水率增加了9.72%。说明压力的增大提高脱水率，原因是压力使煤中的毛细孔压制收缩，凝胶结构发生改变，使水脱除。当压力继续升高时，煤中毛细孔已达极限，不能在脱除水分。所以，此过程最佳工艺压力是12MPa 左右。