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

大唐化工院建成了干煤处理量为200kg/d水热处理制浆连续性试验装置,如图4所示,累积运行约2000h,完成了胜利褐煤(SL)、东明褐煤(DM)等多地褐煤的水热处理制浆试验,成功将成浆浓度提高至58%以上,比原煤成浆浓度提升8%~10%,满足了水煤浆气化需求,典型的试验数据见表1。

图4：THTT连续试验装置

表1：200kg/d连续性试验典型数据

大唐化工院基于200kg/d中试装置取得的运行成果,在借鉴氧化铝行业成熟的套管加热和高压闪蒸技术的基础上,开发了THTT工艺[17],工艺流程如图5所示。原煤经破碎、湿法磨矿后制成浓度为30%~35%的原始水煤浆,经高压煤浆泵送入预热系统套管式换热器的管程中,与壳层内回收利用的闪蒸乏汽实现间接换热,将原始水煤浆预热至一定温度,之后进入新蒸汽套管换热器中与外界提供的高压饱和新蒸汽继续换热升温至反应温度,再进入保温停留罐中反应一定时间,反应后的料浆经闪蒸降温、降压后排出系统,经适当脱水后即可直接剪切制浆,送往气化单元。

闪蒸系统回收的乏汽供预热套管换热器逐级利用后与压滤系统滤液一起返回磨浆系统,新蒸汽套管换热器的热源根据实际情况可选用导热油、熔盐等多种形式。该技术已完成规模50万t/a的THTT工艺包。

图5THTT工艺流程示意

3工业化前景分析

以THTT工艺技术为例,从技术角度和经济角度两方面来分析水热处理制备高浓度褐煤水煤浆技术在褐煤制浆气化工业化应用中的前景。

3.1技术分析

由THTT技术的工艺流程特点可见,该工艺在技术上具有以下特点:

1)安全环保。该工艺全过程物料均为水煤浆状态,避免了粉尘燃爆等安全问题和扬尘等环保问题,同时水热废水经压滤系统收集后回用于原始浆的制备,实现了废水零排放。

2)可靠性强。该工艺所有的设备、阀门和控制仪表件等均有工业化成熟应用,不存在自行开发的专有设备,工业化放大可靠性强;采用套管式换热器有效阻止了水煤浆物料在换热器中的沉降堵塞问题,使工业化放大可靠性增强。

3)原料煤要求低。粉煤也可应用于该工艺中,对原料煤的粒度和水分没有严格要求,适用范围广。

4)能效高。多级套管换热与多级闪蒸技术的耦合使用,实现了热量的循环回收利用,提高了该工艺的整体能效,降低了工艺能耗,采用该工艺处理1t原煤(热值约15.05MJ/kg)约消耗原煤60.4kg(折合标煤约31.1kg)。

5)节约水资源。煤中水分在水热处理过程中以“液体自由水”的形式与制浆加入水混合,并在压滤系统中随滤液一起进入磨浆系统回用,实现了煤中水分的回收利用。

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