关于水热处理制备高浓度褐煤水煤浆技术研究进展及展望

水热法提高褐煤成浆性的机理分析如图1所示。

图1水热法提高褐煤成浆性的机理分析

通过机理分析可知,水热处理提高褐煤成浆性是模拟自然界煤化过程中高温高压和水等作用条件,提高褐煤的变质程度,进而提高褐煤成浆性的一种方法。

具体来说,是将褐煤与水按一定比例置于反应器中,煤、水在较高温度和压力下发生温和热解反应,褐煤的微孔结构收缩坍塌,亲水含氧官能团分解,由亲水性向疏水性转变,不可逆地去除褐煤中大量内在水分,从而提高褐煤的成浆性[13]。

2水热处理制备高浓度褐煤水煤浆技术研究进展

国内外对水热法制备高浓度褐煤水煤浆工艺技术的开发已有数十年,成功将褐煤的成浆浓度提高10%以上。最具代表性的技术有美国北达科他州大学能源与环境研究中心(EERC)开发的HWD(hot-waterdrying)工艺、澳大利亚Exergen公司开发的与HWD相似的CHTD(continuoushydrothermaldewate-ring)工艺[14]、日本日挥公司开发的JGC(Japangaso-linecompany)技术和大唐国际化工技术研究院有限公司(简称大唐化工院)开发的THTT工艺。

20世纪70年代,美国EERC研究人员采用水热处理方式使褐煤中内水永久性脱除,提高了褐煤的成浆浓度,并建立了7.5t/d规模的中试厂,连续运转约80d,完成了中试试验,将褐煤成浆浓度由36%~40%提高至53%~60%,流程如图2所示。20世纪90年代,泰国多次送样至美国开展水热制浆试验,并筹备商业化示范装置,生产锅炉燃料用浆[15]。

图2：HWD工艺流程示意

澳大利亚Exergen公司CHTD技术工艺流程与美国EERC开发的HWD技术工艺流程相似,已建立了4t/h中试装置,当前正建设50t/h示范装置,并规划建造4000t/h商业化装置。

20世纪90年代,日本日挥公司(JGC)开始水热处理提高低阶煤成浆浓度的研究,并于1995年建成3500t/a的实验室装置,2010年在印度尼西亚建成1万t/a的中试装置,将印度尼西亚褐煤的成浆浓度由37%~45%提高至57%~65%[16],并计划在印度尼西亚建设100万t/a示范厂,生产电厂锅炉用燃料浆,流程如图3所示。

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