一种新型低氮碳排放的雾化煤粉清洁燃料及其加工方法与流程

本发明涉及新能源领域，特别涉及一种以褐煤为原料加工的低氮碳排放新型雾化燃烧清洁燃料，以及该燃料的加工方法。

背景技术：

我国天然气等清洁能源储量无法满足我国巨大的产业需求，煤炭还会在长时间内作为我国的主要能源原料。但现有的煤炭燃烧技术和设备，会产生大量氧化氮、二氧化碳等有害气体排放，能造成极大的空气污染，已成为制约我国经济可持续发展的主要障碍。因此，开发能够大幅降低氧化氮和二氧化碳排放的全新煤炭燃烧技术及设备，以及生产能够满足低氮、低碳排放需要的新型煤炭燃料，是国家极其重视的产业发展方向。煤炭雾化燃烧是世界最新的煤炭燃烧技术，1200目以下的极细煤粉，在高速气流雾化状态下，99%以上燃尽率的燃烧温度可低于1000度，对应常规锅炉1400度的燃尽温度，雾化燃烧方式可减少氧化氮排放50%以上，因此是当前最有发展前途的煤炭燃烧技术。

由于雾化燃烧技术对雾化煤粉的粒度、挥发份和含水量有特定的技术要求，其中挥发份最好在35%以上，尤其是含水量不得大于2%。如含水大于2%时，不但煤粉难以充分雾化，甚至会造成煤粉结团堵塞气流输送管道，生产无法顺利进行。由于高挥发份的煤炭普遍含有较高比例的内部结晶态结构水（内水），需要在250度以上的高温状态下才能快速从内部热解逸出，而高挥发份煤炭的燃点低于270度，因此理想的脱水加热温度在250~270度之间。现在我国洗煤厂常用700度热风干燥技术加热水洗煤，但用于加工挥发份接近50%的褐煤极易产生产生燃爆事故；而电厂常用的低温蒸汽列管干燥技术由于受蒸汽旋转接头密封工艺的限制，蒸汽温度限制在180度以下，主要用于脱除表面水和间隙水，无法深度脱除煤炭结晶态内水，所以不能用于雾化煤粉的加工。所以当前国内雾化煤粉主要采用结晶态内水较低的烟煤作为原料，并且由于内水脱水、干燥困难，雾化煤粉价格比普通煤高50%以上，造成了雾化燃烧新技术难以在市场中大规模推广应用。因此，开发能够用于煤炭安全、高效和深度脱水的新技术，并能大规模生产低成本的低氮、低碳排放新型雾化燃料，对煤炭的清洁化应用和保证国民经济的可持续发展具有重大的社会、经济效益。

技术实现要素：

针对上述技术问题，我们开发了一种旋转导热油锅炉列管干燥器一体化的煤炭深度脱水、干燥设备，并以低成本褐煤作为原料，加工出工业排放可以接近于天然气的新型低成本清洁燃料。

褐煤的挥发份高达35-50%，这部分可挥发成分是与天然气近似的氢基化合物，燃烧后以水蒸汽方式排出；褐煤的固定碳含量远低于其他煤种，燃烧后二氧化碳排放量比其他煤种低20-50%；褐煤的含水量高达35-50%，其中一半是极难脱除的结晶态内水。如将褐煤内水深度脱除，并将含水量降到2%以下，将会成为所有煤炭中燃尽温度最低、碳排放量最低的清洁燃料，因此褐煤深度脱水技术是世界各国都在积极开发的高难度技术。

在现有的技术中，700度热风直接加热干燥技术由于存在燃爆风险不能在褐煤脱水干燥中使用；国外煤化工常采用向高压釜内注入高压过饱和蒸汽方法热解褐煤内部结晶态水，然后在高压釜外用挤压、蒸发的方法脱除褐煤内水，这种方法设备投资大、生产成本高因此无法在常规产业中普及应用；国内、外电厂因拥有发电后排放的大量过热蒸汽资源，所以大量采用低温蒸汽列管干燥器间接加温技术降低煤炭含水量，但因向列管干燥器输送蒸汽的旋转接头无法承受180度以上的蒸汽压力，所以只能采用低温干燥工艺，无法深度脱除褐煤内水。

为把褐煤加工成新型的高清洁雾化燃烧原料，我们开发出新型旋转导热油锅炉列管干燥器一体化设备，并用以该设备为核心设备的加工系统，用褐煤生产出一种新型的低氮碳排放的雾化煤粉清洁燃料。本发明的燃料和燃料的加工方法特征如下：

1.本发明用旋转导热油锅炉列管干燥器一体化设备为核心的脱水、干燥系统加工褐煤的方法，其特征如下：用煤粉、燃油、燃气燃烧器的其中一种，将旋转导热油锅炉中的导热油油加热到300度；用导热油循环泵将加热后的导热油注入同步旋转的列管干燥器列管内；粉碎后的原料褐煤通过褐煤给料装置送入列管干燥器内，在列管干燥器的转动过程中，褐煤被充分搅拌并加热到250-270度；列管干燥器内褐煤所含水分被充分热解、挥发后，通过卸料口、超细磨粉机的进料口进入超细磨粉机细磨；磨好的雾化煤粉通过气流输送管送入布袋收料装置；布袋收料装置将脱水、细磨后的煤粉送入充氮及产品罐装装置，完成褐煤的脱水、细磨加工；氮气发生器及输气装置向列管干燥器、超细磨、罐装设备中输送氮气，保彰系统内氧含量低于安全生产所需的限制性指标。

2.由于褐煤内水难以脱除并且热值低，业界普遍采用烟煤作为生产雾化煤粉的原料。本发明加工方法的其特征是以褐煤作为原料加工的雾化煤粉。褐煤挥发份最高可达50%，是挥发份含量最高的煤种，也是燃尽率温度最低的煤种，在1200目以及更细的粒度下，可在900度的燃烧温度下达到99%以上的燃尽率，因氮气在1000度以下氧化率大幅下降，因此以褐煤为原料的雾化煤粉可以降低氧化氮排放量50%以上；褐煤的固定碳比烟煤、无烟煤低20~40，可以降低二氧化碳排放量30以上；褐煤属低成本低阶煤种，有利于降低雾化煤粉的生产成本。

本发明的有益效果是：

1.本发明用旋转导热油锅炉列管干燥器一体化设备为核心的脱水、干燥系统加工褐煤的方法，其特征是采取间接加热工艺，可以避免产生高温热气直接加热褐煤造成的燃爆安全隐患。

2.本发明用旋转导热油锅炉列管干燥器一体化设备为核心的脱水、干燥系统加工褐煤的方法，其特征是锅炉、列管干燥器一体化，可以大幅简化褐煤脱水系统的设备和场地建设投资。3.本发明用旋转导热油锅炉列管干燥器一体化设备为核心的脱水、干燥系统加工褐煤的方法，其特征是锅炉、列管干燥器直接连接，提高热能利用率10%。

4.本发明用旋转导热油锅炉列管干燥器一体化设备为核心的脱水、干燥系统加工褐煤的方法，其特征是采用导热油作为传热介质，可以在常压下保持300度加热温度，降低列管干燥器的制造成本和系统投资成本，并且节省软水制作及补水成本。

5.本发明用旋转导热油锅炉列管干燥器一体化设备为核心的脱水、干燥系统加工的褐煤雾化煤粉，其特征是氮排放量比烟煤、无烟煤雾化煤粉低20~40%。

6.本发明用旋转导热油锅炉列管干燥器一体化设备为核心的脱水、干燥系统加工的褐煤雾化煤粉，其特征是二氧化碳排放量比烟煤、无烟煤雾化煤粉低30~50%。

7.本发明用旋转导热油锅炉列管干燥器一体化设备为核心的脱水、干燥系统加工的褐煤雾化煤粉，其特征是采用低阶褐煤作为原料，原料产地靠近沿海工业区，原料及运输成本可以降低50%。

附图说明

图1为本发明所述的一种新型低氮碳排放的雾化煤粉清洁燃料及其加工方法示意图

其中：1-燃烧器，2-旋转导热油锅炉，3-列管干燥器，4-褐煤给料装置，5-卸料口，6-缓冲料仓，7-超细磨进料管道，8-超细磨粉机，9-气流输送管，10-布袋收料装置，11-充氮及产品罐装装置，12-氮气输气管道，13氮气发生器及输气装置。

具体实施方式

为了了解本发明的技术工艺特征，现结合附图图1对本发明的具体实施方式以及用本方法生产的新型低氮碳排放的雾化煤粉清洁燃料具有的特征进行阐述。

1.新型低氮碳排放的雾化煤粉清洁燃料的加工方法如下：用煤粉、燃油、燃气其中一种作为燃料，使用燃烧器（1）将旋转导热油锅炉（2）中的导热油油加热到300度；用导热油循环泵将加热后的导热油注入同步旋转的列管干燥器（3）列管内；粉碎后的原料褐煤通过褐煤给料装置（4）送入列管干燥器（3）内，在列管干燥器（3）的转动过程中，褐煤被充分搅拌并加热到250-270度；列管干燥器（3）内褐煤所含水分被充分热解、挥发后，通过卸料口（5）、缓冲料仓（6）、超细磨进料管道（7）进入超细磨粉机（8）细磨；磨好的雾化煤粉通过气流输送管（9）送入布袋收料装置（10）；布袋收料装置（10）将脱水、细磨后的煤粉送入充氮及产品罐装装置（11）完成褐煤的脱水、细磨和产品包装；氮气发生器及输气装置（12）通过氮气输气管道（13）向列管干燥器、超细磨、罐装设备中输送氮气，保彰系统内氧含量低于安全生产所需的限制性指标。

2.用本方法生产的新型低氮碳排放的雾化煤粉清洁燃料具有的特征如下：因褐煤内水难以脱除并且热值低，业界普遍采用烟煤作为生产雾化煤粉的原料，本发明的特征是以低阶褐煤作为原料加工雾化煤粉。褐煤挥发份最高可达50%，是挥发份含量最高的煤种，也是燃尽率温度最低的煤种，在1200目以及更细的粒度下，可在900度的燃烧温度下达到99%以上的燃尽率，因氮气在1000度以下氧化率大幅下降，所以以褐煤为原料的雾化煤粉可以降低氧化氮排放量50%以上；褐煤的固定碳比烟煤、无烟煤低20~40，可以降低二氧化碳排放量30以上；褐煤属低成本低阶煤种，有利于降低雾化煤粉的生产成本。