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[摘要]目前，褐煤的大规模开发利用越来越受到重视。本文对目前国内外主要褐煤提质工艺进行了简要介绍。
[关键词]褐煤提质工艺概述
中图分类号：TF526+.2 文献标识码：TF 文章编号：1009―914X（2013）31―0346―01
１、概述
褐煤是一种高挥发分、高水分、高灰分、低热值、低灰熔点、污染重且利用率相对较低的资源。所谓褐煤提质，是指通过合理的干燥或热解过程，降低褐煤的含水量，提高褐煤热值的过程。
目前，我国烟煤、无烟煤等优质煤资源已被充分利用，拓展空间有限，而对褐煤的大规模开发利用刚刚开始。我国褐煤资源相对比较丰富，据20世纪末的统计，全国已有探明褐煤保有储量1300亿吨，占全国煤炭总储量的13%左右。我国的褐煤普遍存在湿度大（30%—50%）而导致的燃点低和二氧化碳排放量大的缺点，直接燃烧未提质的褐煤原煤，会产生严重的环境污染问题（二氧化碳排放量比普通烟煤高15%左右），增加电厂和煤化工项目的建设和运行的成本；同时，较高的含水量导致褐煤运输费用增加，限制了褐煤的资源外运。因此，对褐煤的有效洁净利用显得日益重要和突出。
目前国内外褐煤加工提质技术众多，主要集中在褐煤的洗选、干燥、提质等方面。
2、国外工艺技术概况
美国TOSCO公司于上一世纪70年代在油页岩干馏技术基础上开发了TOSCOAL煤提质工艺。该法以瓷球为热载体，在一卧式回转炉中完成煤与瓷球的直接换热，提质温度为550℃左右，可使用包括褐煤在内的非黏结煤为原料。该技术为典型的固体热载体低温快速提质工艺，目标产品为可加工成液体燃料的煤焦油。1976年建成7500t/a中试装置并完成试验运行。80年代后由于石油价格下降，停止了应用该技术建设大型工业装置的计划。
同一期间，美国FMC公司还开发了串联（4个）流化床气－固热载体低温快速提质工艺，完成了每年1万t级中试规模开发。该工艺用于高挥发分粉状烟煤的提质加工，每吨煤可以获得焦油180公斤、煤气250Nm3。美国UCCRC研究所还开发了外热式螺旋输送提质装置，在600℃左右完成煤的提质提质，得到焦油产品和质量较好的提质煤。
澳大利亚的CSIRO于1975~1985年期间，开发了褐煤沙子炉流化床气－固热载体内热式闪裂解技术，先后建立了1g/h、100g/h、480kg/d试验装置，完成了包括褐煤在内的7个煤种试验，其加热速率达到104℃/S，主要反应过程在1S内完成，褐煤焦油产率可以达到7%左右。
法国马利偌提质工厂采用炉内挥发物燃烧、内热式气体热载体快速提质工艺加工次烟煤，生产颗粒状提质煤作为铁合金冶炼的还原剂，剩余挥发物全部通入锅炉燃烧供发电，单条生产线能力达到提质煤产量20万t/a。由于产品市场变化，该工厂于2000年前后已经停止生产。
美国MR&E公司的Encoal煤提质技术研发开始于上世纪80年代，当时SGI首先提出了LFC工艺概念，并开始了基础研究工作，1987年SMC和SGI决定合作开发LFC技术，这加速了LFC技术的开发进程。LFC技术是通过模型分析和实验逐级放大相结合的方式开发的。该工艺过程中，褐煤依次经过干燥、热解、激冷、钝化转变成稳定的提质煤；干燥及热解所需热量依赖于褐煤自身热解产生的粗煤气；干燥器、热解器等关键设备采用圆形转盘结构。
3、国内工艺技术概况
上一世纪90年代，大连理工大学开发了固体热载体中温快速提质工艺（DG工艺），该工艺以提质煤为热载体，通过双螺旋器将煤与热载体混合，然后进入移动床反应器完成提质。提质煤通过高温烟道气加热到900℃以上、同时经气体提升管提高到混合器以上作为循环热载体。目标产品为中热值煤气，同时可以获得焦油（约3%）和供电厂燃烧的提质煤。该工艺流程较短，原料煤及提质煤粒度较小。
1987~1993年，煤科总院北京煤化所开发出多段回转炉气体热载体内外热式低中温快速提质工艺（MRF工艺）。该工艺将褐煤干燥、提质、提质煤冷却分3个回转炉进行，干燥段采用烟道气内热式，提质段采用外加热式，提质煤冷却采用内冷式。
近几年来，中科院过程研究所提出了下行床循环流态化固体热载体快速提质工艺，建成处理煤量为8kg/h的开发装置，目前正在进行25~50t/d工业试验装置建设。该工艺与循环流化床锅炉耦合，利用循环热灰作热载体，提质煤作锅炉燃料；气态挥发物经气固分离后用油水喷洒快速冷凝冷却，分离后回收焦油，气体为中热值煤气。
对近年来发展的国内褐煤提质提质工艺开发现状及发展趋势总结如下：
（1）大多褐煤提质提质工艺与电站燃煤耦合、提质煤作锅炉燃料。以优质气化原料为目标的褐煤提质工艺已经引起有关企业和地方的关注，正在进行相关新工艺研发。
（2）国内结合褐煤质量特点，开展了大量基础研究。可以认为，褐煤提质已有较充分的技术基础支持，新工艺开发的重点应该是设计基础工艺路线，对关键技术和关键装备实施重点研究和工业技术开发。
（3）褐煤热稳定性差、粉尘率高、重焦油黏度大，挥发物热态气固分离难度大，是工业放大的关键问题，也是国内外以往许多工艺开发的重要遗留难题，所以也是新工艺技术和装备开发的重点。
（4）自80年代以来国内开发的煤提质提质工艺基本都曾申报专利并有授权，如DG工艺、MRF工艺等。随着技术进步和工艺多样化发展，在该领域还将会有大量关于工艺和装备的创新成果出现。
4、结论
目前，国内外褐煤提质工艺众多。国外褐煤提质技术包括美国TOSCOAL煤提质工艺、美国FMC流化床气－固热载体低温快速提质工艺、澳大利亚的CSIRO流化床气－固热载体内热式闪裂解技术、美国MR&E公司的Encoal煤提质技术等；国内褐煤提质技术包括大连理工大学固体热载体中温快速提质工艺、煤科总院北京煤化所开发的多段回转炉气体热载体内外热式低中温快速提质工艺、中科院过程研究所提出的下行床循环流态化固体热载体快速提质工艺等。
[关键词]褐煤提质工艺概述
中图分类号：TF526+.2 文献标识码：TF 文章编号：1009―914X（2013）31―0346―01
１、概述
褐煤是一种高挥发分、高水分、高灰分、低热值、低灰熔点、污染重且利用率相对较低的资源。所谓褐煤提质，是指通过合理的干燥或热解过程，降低褐煤的含水量，提高褐煤热值的过程。
目前，我国烟煤、无烟煤等优质煤资源已被充分利用，拓展空间有限，而对褐煤的大规模开发利用刚刚开始。我国褐煤资源相对比较丰富，据20世纪末的统计，全国已有探明褐煤保有储量1300亿吨，占全国煤炭总储量的13%左右。我国的褐煤普遍存在湿度大（30%—50%）而导致的燃点低和二氧化碳排放量大的缺点，直接燃烧未提质的褐煤原煤，会产生严重的环境污染问题（二氧化碳排放量比普通烟煤高15%左右），增加电厂和煤化工项目的建设和运行的成本；同时，较高的含水量导致褐煤运输费用增加，限制了褐煤的资源外运。因此，对褐煤的有效洁净利用显得日益重要和突出。
目前国内外褐煤加工提质技术众多，主要集中在褐煤的洗选、干燥、提质等方面。
2、国外工艺技术概况
美国TOSCO公司于上一世纪70年代在油页岩干馏技术基础上开发了TOSCOAL煤提质工艺。该法以瓷球为热载体，在一卧式回转炉中完成煤与瓷球的直接换热，提质温度为550℃左右，可使用包括褐煤在内的非黏结煤为原料。该技术为典型的固体热载体低温快速提质工艺，目标产品为可加工成液体燃料的煤焦油。1976年建成7500t/a中试装置并完成试验运行。80年代后由于石油价格下降，停止了应用该技术建设大型工业装置的计划。
同一期间，美国FMC公司还开发了串联（4个）流化床气－固热载体低温快速提质工艺，完成了每年1万t级中试规模开发。该工艺用于高挥发分粉状烟煤的提质加工，每吨煤可以获得焦油180公斤、煤气250Nm3。美国UCCRC研究所还开发了外热式螺旋输送提质装置，在600℃左右完成煤的提质提质，得到焦油产品和质量较好的提质煤。
澳大利亚的CSIRO于1975~1985年期间，开发了褐煤沙子炉流化床气－固热载体内热式闪裂解技术，先后建立了1g/h、100g/h、480kg/d试验装置，完成了包括褐煤在内的7个煤种试验，其加热速率达到104℃/S，主要反应过程在1S内完成，褐煤焦油产率可以达到7%左右。
法国马利偌提质工厂采用炉内挥发物燃烧、内热式气体热载体快速提质工艺加工次烟煤，生产颗粒状提质煤作为铁合金冶炼的还原剂，剩余挥发物全部通入锅炉燃烧供发电，单条生产线能力达到提质煤产量20万t/a。由于产品市场变化，该工厂于2000年前后已经停止生产。
美国MR&E公司的Encoal煤提质技术研发开始于上世纪80年代，当时SGI首先提出了LFC工艺概念，并开始了基础研究工作，1987年SMC和SGI决定合作开发LFC技术，这加速了LFC技术的开发进程。LFC技术是通过模型分析和实验逐级放大相结合的方式开发的。该工艺过程中，褐煤依次经过干燥、热解、激冷、钝化转变成稳定的提质煤；干燥及热解所需热量依赖于褐煤自身热解产生的粗煤气；干燥器、热解器等关键设备采用圆形转盘结构。
3、国内工艺技术概况
上一世纪90年代，大连理工大学开发了固体热载体中温快速提质工艺（DG工艺），该工艺以提质煤为热载体，通过双螺旋器将煤与热载体混合，然后进入移动床反应器完成提质。提质煤通过高温烟道气加热到900℃以上、同时经气体提升管提高到混合器以上作为循环热载体。目标产品为中热值煤气，同时可以获得焦油（约3%）和供电厂燃烧的提质煤。该工艺流程较短，原料煤及提质煤粒度较小。
1987~1993年，煤科总院北京煤化所开发出多段回转炉气体热载体内外热式低中温快速提质工艺（MRF工艺）。该工艺将褐煤干燥、提质、提质煤冷却分3个回转炉进行，干燥段采用烟道气内热式，提质段采用外加热式，提质煤冷却采用内冷式。
近几年来，中科院过程研究所提出了下行床循环流态化固体热载体快速提质工艺，建成处理煤量为8kg/h的开发装置，目前正在进行25~50t/d工业试验装置建设。该工艺与循环流化床锅炉耦合，利用循环热灰作热载体，提质煤作锅炉燃料；气态挥发物经气固分离后用油水喷洒快速冷凝冷却，分离后回收焦油，气体为中热值煤气。
对近年来发展的国内褐煤提质提质工艺开发现状及发展趋势总结如下：
（1）大多褐煤提质提质工艺与电站燃煤耦合、提质煤作锅炉燃料。以优质气化原料为目标的褐煤提质工艺已经引起有关企业和地方的关注，正在进行相关新工艺研发。
（2）国内结合褐煤质量特点，开展了大量基础研究。可以认为，褐煤提质已有较充分的技术基础支持，新工艺开发的重点应该是设计基础工艺路线，对关键技术和关键装备实施重点研究和工业技术开发。
（3）褐煤热稳定性差、粉尘率高、重焦油黏度大，挥发物热态气固分离难度大，是工业放大的关键问题，也是国内外以往许多工艺开发的重要遗留难题，所以也是新工艺技术和装备开发的重点。
（4）自80年代以来国内开发的煤提质提质工艺基本都曾申报专利并有授权，如DG工艺、MRF工艺等。随着技术进步和工艺多样化发展，在该领域还将会有大量关于工艺和装备的创新成果出现。
4、结论
目前，国内外褐煤提质工艺众多。国外褐煤提质技术包括美国TOSCOAL煤提质工艺、美国FMC流化床气－固热载体低温快速提质工艺、澳大利亚的CSIRO流化床气－固热载体内热式闪裂解技术、美国MR&E公司的Encoal煤提质技术等；国内褐煤提质技术包括大连理工大学固体热载体中温快速提质工艺、煤科总院北京煤化所开发的多段回转炉气体热载体内外热式低中温快速提质工艺、中科院过程研究所提出的下行床循环流态化固体热载体快速提质工艺等。