一、中國的褐煤應用及干燥提質技術現狀
    褐煤是一種高揮發(fā)分、高水分、高灰分、低熱值（14MJ/kg左右）、低灰熔點、污染重且利用率相對較低的資源。目前，我國煙煤、無煙煤等優(yōu)質煤資源已被充分利用，拓展空間有限，而對褐煤的大規(guī)模開發(fā)利用剛剛開始。我國褐煤資源相對比較豐富，己探明的儲量達1303億噸，占全國煤炭儲量的13%，開采成本低，其中內蒙古占全國褐煤總儲量的77%。我國的褐煤普遍存在濕度大（30%—50%）而導致的燃點低和二氧化碳排放量大的缺點，直接燃燒未提質的褐煤原煤，會產生嚴重的環(huán)境污染問題（二氧化碳排放量比普通煙煤高15%左右），增加電廠和煤化工項目的建設和運行的成本；同時，較高的含水量導致褐煤運輸費用增  加，限制了內蒙地區(qū)豐富的褐煤資源外運至南方沿海城市利用的空間。
    提質工藝是指通過合理的干燥過程，降低褐煤的含水量，提高褐煤能量密度的技術。
    目前，國內褐煤干燥的工業(yè)應用還沒有大規(guī)模展開。國內準工業(yè)規(guī)模褐煤預脫水裝置分為：燃煤煙氣直接接觸：鏈板式，移動床式，轉筒干燥和蒸汽間接干燥：過熱蒸汽內加熱流化床, (過熱)蒸汽回轉圓筒兩種。
    國內褐煤電廠多采用高溫煙氣通過磨煤機達到干燥煤粉的目的。但高溫煙氣與煤粉直接接觸存在安全隱患、造成爐膛溫度和鍋爐效率降低，而且褐煤水分過高導致調節(jié)復雜，動力消耗和維護費用高。
    國內褐煤煤礦企業(yè)進行預干燥的提質工藝大都采用燃煤煙氣直接接觸的轉筒式干燥
氣流干燥機和鏈板式干燥機等，單機處理量小、占地面積大、投資高，污染大，不符合我國節(jié)能減排的要求。   
    國外在褐煤預干燥領域，最成熟、先進的提質工藝是過熱蒸汽流化床技術，德國RWE公司采用先進的過熱蒸汽工藝，已經在德國建成3套裝置，最大脫水能力達到110T/h。德國ZEMAG公司的間接接觸回轉干燥機也有較多應用實例，但是相比RWE技術，存在單機生產能力小，尾氣排放量大，余熱無法回收，占地面積大等缺點。
    國外在褐煤提質領域還有部分待開發(fā)技術：美國Encoal, Coaltek, K-fuel，澳大利亞Coldry，神戶鋼鐵，分別利用電廠冷凝水余熱、微波、高壓蒸汽蒸煮、溶劑油萃取等方式進行提質，但是由于裝置投資巨大、運行費用高等缺點，不能完全適應中國國情。
    二、褐煤過熱蒸汽干燥技術研究
    過熱蒸汽干燥技術簡介：
    如流程圖所示，過熱蒸汽干燥技術是利用褐煤內水分蒸發(fā)所形成的過熱蒸汽為與褐煤接觸的流化工質，通過再熱器或流化床內置換熱器間接提供干燥所需要的能量。系統閉路循環(huán)，全部為惰性無氧氣氛。干燥所產生的褐煤內水分蒸發(fā)所形成的過熱蒸汽被排出系統后，可以回收全部干燥所共給的熱量，蒸汽消耗只有常規(guī)間接蒸汽回轉干燥機的20%, 熱效率大大提高。
    過熱蒸汽內加熱流化床干燥技術作為目前的成熟技術，處理量大、生產工藝成熟、操作安全、穩(wěn)定可靠、工藝簡單、生產所帶來“三廢”污染少。完全滿足單臺年產300萬噸提質型煤、670MW發(fā)電機組、年處理量600萬噸的60萬噸甲醇以及300MW IGCC項目褐煤干燥處理的大規(guī)模工業(yè)化生產要求。
    以目前消耗量占褐煤開采量約50%的褐煤電廠為例：
    目前我國褐煤發(fā)電總裝機量為l3GW(僅統計200MW以上機組)，2010年將擴容l5GW，達到28GW，褐煤發(fā)電裝機量迅猛發(fā)展。以28GW的裝機量計，應用山東科學院的褐煤預干燥潔凈煤工藝后，發(fā)電煤耗降低10-l2g/KW.h，上網電價降低8—15元/Mw.h. 新建褐煤電廠設計規(guī)范將會被徹底顛覆，平均每臺新建670MW的發(fā)電機組的投資降低6億元，而且將實現CO2減排近600萬噸/年. 爭取CDM支持近37000 萬元/ 年。節(jié)煤1848萬噸，節(jié)約靜態(tài)電廠建設投資134.3億元。
    針對中小規(guī)模的煤炭企業(yè)和以褐煤為原料的煤化工行業(yè)推出了以過熱蒸汽為核心工藝的過熱蒸汽強化循環(huán)分級粉碎提質技術（Super-heated steam Pneumatic low-rank Coal Upgrading簡稱“SPCU”）和過熱蒸汽回轉圓筒提質技術（Super-heated steam Drum low-rank Coal Upgrading簡稱“SDCU”）。
    過熱蒸汽強化循環(huán)分級粉碎提質技術為高溫快速干燥的脈沖氣流干燥方式，可實現褐煤的快速脫水、粉化，干燥效率高，可抑制褐煤低溫熱解。適用于年產100萬噸的型煤項目。
    過熱蒸汽回轉圓筒提質技術為低溫蒸汽回轉干燥方式，對原料的含水量（35-50%）和粒度（0.5-35mm) 適應性廣，通過采用氮氣保護工藝，可實現安全的深度脫水（成品褐煤含水量低于2%），適用于年處理量50萬噸的煤化工項目和150MW的發(fā)電機組褐煤預干燥工程。
    三、先進的過熱蒸汽內加熱流化床褐煤干燥技術
    1.系統概況
    褐煤過熱蒸汽高床層內加熱流化床干煤系統以飽和蒸汽作為熱源，用來干燥平均粒徑小于3mm的褐煤. 針對用戶為燃燒褐煤的電廠和具有蒸汽熱源條件的煤礦。
    熱源飽和蒸汽由電廠汽輪機的抽氣系統得到。飽和蒸汽送入干燥床中特殊設計的內加熱管，實現與高水分褐煤的熱交換后，形成冷凝水，由疏水閥排出干燥系統，引回鍋爐系統。
    高水分褐煤經過進料閥及褐煤進料機送入干燥床. 在過熱蒸汽環(huán)境下，在流態(tài)化狀態(tài)與內置的多層換熱管實現與管內飽和蒸汽的傳熱過程. 達到脫除水分的目的后，由干燥床下部排料閥排出干燥系統，進入電廠磨煤系統，也可以接擠壓成型工藝，加工型煤外運。
    由褐煤中脫出的水分形成過熱蒸汽，排出干燥機后，進入二級除塵系統除塵合格后，通過循環(huán)風機將一部分過熱蒸汽送回干燥床參與干燥循環(huán)，其余過熱蒸汽引出干燥系統，進入電廠余熱回收系統再利用。
    2.技術特點
    安全：過熱蒸汽系統內部為無氧環(huán)境，而且屬于低溫干燥，無熱解過程，干燥過程安全可靠。無著火和爆炸危險，特別對于易燃易爆物料，優(yōu)勢明顯。
    節(jié)能：系統能耗明顯降低，和其它干燥技術相比，可通過回收循環(huán)系統中抽出的蒸汽熱量，節(jié)能50-70%。通過蒸汽余熱全部重新利用，綜合耗能僅為1t水/0.3t蒸汽。
    環(huán)保：和熱風干燥相比，干燥過程中不產生的有害易燃氣體，灰塵通過回收冷凝的方式去除，無污染尾氣排放。
    干燥速度高：相比自然空氣，具有較高的比熱容，隨著溫度的升高，干燥速率優(yōu)勢明顯。
    節(jié)水：蒸發(fā)出的水分全部回收利用，大大節(jié)約水資源。
    減排：單位褐煤的發(fā)熱量增加到原煤的1.4倍，燃料消耗減少3-5%. 燃燒效率提高1.2-2%，發(fā)電效率提高1.2%，二氧化碳減少0.03-0.08噸/Mw.h，即減少5-15%，可獲得CDM支持。
    經濟：過熱蒸汽內加熱流化床干燥高床層內加熱流化床干燥潔凈煤技術已獲專利授權，此工藝產能比RWE技術高2-3倍，投資節(jié)省60%。而且，可以降低磨煤系統的消耗和磨損，能極好得實現與現有電廠鍋爐系統的無縫連接。
    過熱蒸汽干燥出來的褐煤有利于后期的擠壓成型：系統干燥之后的褐煤溫度高于100℃、粒度小、煤粉在加入對輥擠壓的過程中繼續(xù)釋放水蒸汽，使得煤粉進入擠壓機時，被90---100%的水蒸汽包圍。水蒸汽阻止了周圍空氣對煤的氧化。擠壓時，煤中水蒸汽在高壓下冷凝液化，使氣壓減小，減少了型煤中氣孔的形成，也防止了煤粉擠壓時發(fā)生的爆炸，型煤產品強度高。
    四、結論
    大力發(fā)展和推廣SCU節(jié)能褐煤預干燥和擠壓成型新工藝是煤炭、電力行業(yè)節(jié)能減排工藝革新重要而現實的途徑。過熱蒸汽煤過熱蒸汽預干燥潔凈煤新技術在安全生產、節(jié)能降耗和節(jié)約水資源方面具有巨大優(yōu)勢。對我國褐煤干燥提質工業(yè)化進程的發(fā)展、褐煤資源清潔高效利用領域的開拓具有重要的意義。符合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和節(jié)能減排的要求，將對我國煤炭、電力行業(yè)的技術的升級革新起到重大推動作用。
    在我國以煤炭為主要能源的戰(zhàn)略背景下，中國政府承諾2020年單位國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降40-45%，針對我國褐煤發(fā)電比例的快速增長、西電東送和高效環(huán)保機組投入加大的發(fā)展趨勢，推廣山東科學院褐煤過熱蒸汽預干燥這一潔凈新技術，符合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和節(jié)能減排的要求。對我國褐煤干燥提質工業(yè)化進程的發(fā)展、褐煤資源清潔高效利用領域的開拓具有重要的意義。不但對我國煤炭、電力行業(yè)的節(jié)能減排起到巨大的帶動效應，而且對我國煤炭、電力能源基礎行業(yè)的綠色技術升級革新起到重要地推動作用，可使我國在該領域迅速達到國際先進乃至國際領先水平，實現跨越式發(fā)展。

(王瑗整理)