低阶原煤的提质技术综述(之六,结束篇)_沉舟侧畔半枯人_新浪博客
采用“Tempura Tech”技术将印尼煤转化为能源

    (2009年1月9日,共同社Christine T. Tjandraningsih在印尼的SATUI报道)褐煤提质技术“Tempura Tech”的发明人Takuo Shigehisa说他酷爱烹饪,天麸罗(Tempura)则是他最喜爱的菜肴之一,所以将这项技术命名为“Tempura Technology”。但已经53岁的Shigehisa永远不会期望:曾经启发他采用与烹饪相似原理而成功发明的技术工艺,采用这项技术制造的、提质后的印尼低阶褐煤产品在用到发电行业时,也象他制作的天麸罗菜肴那样“松脆”。

    Shigehisa在尝试削减褐煤水分含量的试验成功之后,于1993年完成了他的发明。刚开始时他将煤放入含盐水中煮沸,但这只能使煤溶化并与水混合形成黑色的粥样物。接着,他试图在煤油中对原煤进行油炸处理,就象他在制作天麸罗糊时油炸海鲜或蔬菜时的做法一样。原煤在煤油中未发生混合或溶化,变成了“松脆状”的、有进一步利用可能的状态。

    “由于煤未发生溶化,所以煤油可重复性地对煤炭进行油煎处理”,Shigehisa这样做解释。

    正当他为这一发现而兴奋时,他家庭的其他成员却非常恼火,原因是这些试验都是在他的家里进行的。

    Shigehisa说:“我的家人对我的试验抱怨很多,原因是当我在厨房里‘烹调’煤炭时会产生很浓的烟雾。我将试验转移到家里的阳台,但随后又受到邻居们的责备。”

    他的努力获得了回报,依靠家庭的厨房和阳台取得的技术进展,Shigehisa在神户钢铁公司由他主持的煤炭和能源技术部门中完成了全部的技术开发工作。

    采用Shigehisa的“Tempura Technology”,公司在印尼位于西Java省和中Java省边界地区的Palimanan村建设了一个中试工厂。

    目前已启动了一个印尼和日本间的{gjj}合作项目,该项目受到了日本经济贸易和产业部煤炭能源中心、以及印尼能源和矿产资源部所属能源及矿产资源研发司的支持。从12月4日起,位于南Kalimantan省Satui村的褐煤提质示范工厂已开始运行。

    据位于伦敦的独立机构世界煤炭协会统计,印尼已探明的煤炭总储量约为49.7亿吨,是亚太地区第四大煤炭资源国家,其煤炭资源主要分布在Sumatra和Kalimantan岛。但是,印尼煤储量中的58%属于褐煤煤种,水分含量高(在20%到40%之间)、热值低,是低阶煤炭品种。还具有自燃倾向,这会引发与装运和贮存相关的问题。这些缺陷意谓着褐煤的使用困难很大。

    另一方面,印尼的褐煤又具有低灰低硫特点,这使它比其它煤种更具备环境友好特性。

    采用tempura技术,通过轻质油来脱除褐煤的水分、提高其热值,使褐煤提质。提质褐煤的热值比原煤高1.5倍,从4873kcal/kg提高到与高阶烟煤同一水平的6251kcal/kg。通过该工艺还可使原煤的自燃倾向得以控制。

    该工艺采用140℃较低的加工温度和较低的操作压力,不苛刻的工艺条件要求可使生产设备顺利实现工业规模、并可有效降低投资成本。另外,由于低温低压条件要求,且在加工过程中不发生化学反应,所以可减轻水和空气的污染。

    “提质煤技术可褐煤这种在印尼还没有得到应用的资源得以有效利用”,神户钢铁公司董事长Yasuo Inubushi说,“同时,提质煤生产技术也是可缓减原材料和能源需求的有效途径。”

    按照印尼能源和矿产资源研究开发司负责人Bukin Daulay的说法,煤炭提质后将可以省去发电厂和其它用煤工业安装昂贵的污染控制装备的费用。他说:“如此以来,提质煤技术可用以提供一种清洁的、投资较低的、具有可持续使用的新能源”。

    从2004年起印尼就已成为一个石油的净进口国,可预见其在未来对电力的需求量将剧烈增长。“提质褐煤技术为煤炭生产国提供了一个增加低阶煤价值的路径”,Inubushi说,“而对煤炭应用国来说,则可以帮助他们满足能源需求”。

    为实施煤炭提质项目,神户钢铁公司已与自然资源投资企业PT Bumi Resources Tbk及其煤炭开采子公司PT Arutmin Indonesia签署了合作协议。

    建设于Satui煤矿所在地的、产能为600吨提质煤压块制品/天的示范工厂将连续运行到2010年3月份。制造的提质煤大样将提供给用户进行试用,这些用户主要是日本和印尼的发电企业。该项目的总投资预计将达80亿日元,其中的一半将由日本经济贸易产业省提供。

    “如果该项目在技术和经济性方面得以成功,有希望在2010年实现商业化推广”,印尼的能源和矿产资源部部长Purnomo Yusgiantoro说,“我们的设想是商业工厂的规模达到目前示范工厂的五倍”。

与低阶煤提质相关的技术进展情况

HyperCoal(HPC)无灰煤制造工艺

论文摘要:将HPC工艺用于褐煤提质过程的研究

Noriyuki Okuyamaa; Nobuyuki Komatsua; Takuo Shigehisaa; Takao Kanekob;Shigeru Tsuruyac

a :Coal & Energy Project Department, Technical Development Group, KOBE Steel, Ltd., Hyogo, Japan

b:Science Technology Research Center, Mitsubishi Chemical Corporation, Yokohama, Japan

c:The Graduate School of Science and Technology, Kobe University, Kobe, Japan

摘要

    Hyper-coal(HPC)工艺是一个煤炭的精制加工技术,采用热抽提及固液分离技术来制备无灰煤产品。本文叙述了将HPC工艺用于褐煤提质加工的研究过程。选择了不同种类的烟煤、次烟煤和褐煤为原料,使用一台高温抽提/分离装置,选用1-甲基萘为抽提溶剂,对原料煤进行热抽提处理。试验结果表明,HPC对烟煤的处理收率高于60%(质量比,干基),但对褐煤的处理收率则低于30%(质量比,干基)。经HPC工艺处理得到的产品煤仅含有微量的灰分(小于500ppm)、热值很高(大于8000kcal/kg)。此外,产品煤的热塑性{jj0},可用于冶金用途,比如可用作焦炭的粘合剂。至于褐煤的情况,由于母体原煤灰含量仅有3%,故不溶性残留煤结构中灰质成分低于5%(原文如此,似乎应为5ppm)。而且,含氧官能团的xx反应使得热值得以提高。因此,HPC工艺是一个褐煤提质的有效途径,不仅可以制造出无灰煤,还可用来制备低灰高热值煤炭制品。

关键词

褐煤;Hyper-coal工艺;热塑性

论文摘要:碳酸预处理对低阶煤制备无灰煤的影响

Kensuke Masaki, Nao Kashimura, Toshimasa Takanohashi, Shinya Sato, Akimitsu Matsumura, and Ikuo Saito

Energy Technology Research Institute, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST), 16-1 Onogawa, Tsukuba 3058569, Japan

摘要

    将HyperCoal即无灰煤用作燃气轮机的原料时,可在低二氧化碳排放前提下获得更高的净能输出量。备用原料HyperCoal的制备是在惰性气氛中采用工业有机溶剂对低阶煤进行热抽提处理而得到的。试验结果表明,当采取相对较低的二氧化碳压力(0.1到0.5MPa)时,采用碳酸(将二氧化碳溶解到水中而获得)对低阶煤预处理可使HyperCoal收率大幅提高;预处理之后再于360℃进行热抽提处理,则抽提收率可增加7%到15%,Wyodak次烟煤和Beulah-Zap褐煤的最终处理收率分别达到52%和45%。在320℃到360℃操作温度范围内,经过预处理的Wyodak煤再采用粗甲基萘油(CMNO)抽提,其收率显著提高了4%到11%(与未经预处理的原煤直接进行热抽提处理的结果相比)。这些低阶煤抽提收率的增加应归功于:碳酸预处理破坏了阳离子桥接xx联作用,以及CMNO抽提使氢键作用被xx。

论文摘要:无灰煤制备过程中可燃组分所含汞物质的脱除

Ryo Yoshiie, Hajime Watanabe, Shigeyuki Uemiya, Atsushi Furuya, Noriyuki Okuyama and Nobuyuki Komatsu

a:Department of Mechanical Science and Engineering, Nagoya University, Furo-cho, Chikusa-ku, Nagoya 464-8603, Japan

b:Department of Materials Science and Technology, Gifu University, Yanagido 1-1, Gifu 501-1193, Japan

c:Coal and Energy Technology Department, Technical Development Group, Kobe Steel Ltd., Shinhama 2-3-1, Arai-cho, Takasago, Hyogo 676-8670, Japan

摘要

    一个基于煤炭液化技术而发展起来的、被称为Hyper-Coal(HPC)的新工艺,被用来通过有机溶剂抽提法制备无灰煤。通过633K温度条件下1-甲基萘的溶解作用,原煤中可燃性组分的70%可被抽提出来,同时煤中的灰成分及碱性组分可分别被削减到1000ppm和0.5ppm。这一工艺也有希望成为在燃烧之前分离煤中可燃组分中有毒害的痕量元素的技术方法。由于燃煤过程引起的汞排放气相污染已变成一个世界性煤炭应用领域的严重问题,使得汞成为受到xx的有毒痕量元素之一。因此在本研究中,选择HPC制备过程的不同中间产物(如煤和有机溶剂组成的浆液)做为研究试样,通过检测汞的含量以调查在加工过程中汞的质量平衡和分布行为。结果发现大部分的汞可从燃煤中分离出来,并作为可溶性物质在溶剂中重新被检出。但因为在试验过程中溶剂未经任何净化处理就被回用于煤的抽提过程,造成可溶性汞在HPC制备过程中总量呈不断上涨趋势。虽然如此,与原煤中汞含量相比,HPC中的汞含量仍然下降了80%甚至更多一些。

关键词

    煤炭洁净化、汞、溶剂抽提

ENCOAL工艺:BCB工艺的进一步发展

    低阶原煤如次烟煤和褐煤等,经过BCB工艺处理之后,转化为低水分含量、高热值的压块成型状煤炭制品;再经过低温干馏(或称低温热解)处理,转化为半焦制品,同时回收低温焦油(轻质煤焦油)。

    也有将低阶原煤直接进行低温干馏加工,转化成半焦制品,同时回收蒸发冷凝水及轻质煤焦油副产品的相关报道。

    上述两条途径均可视为BCB低阶煤提质工艺的进一步发展,被称之为“ENCOAL”低阶煤提质工艺。

    经过这一工艺制成的半焦制品,可通过破碎、筛选之后,直接进行活化制造活性炭产品;亦可通过磨粉并添加适当的粘合剂,经压块或挤条成型制成成型料,再经由常规煤基活性炭生产工艺制造成型活性炭产品。

LFC/ENCOAL低阶煤提质工艺

    煤热解提取液相物质工艺[Liquids from Coal (LFC) Pyrolysis Process] 已列入美国洁净煤技术示范计划,目前正在进行工艺优化研究,目的是采用低阶煤为原料,同时生产高级固体燃料和液相燃料。

    原煤的加工工序有三个:在可控条件下干燥、热解(干馏)、在惰性气氛中冷却(同时进行喷水抑尘)。

    液相物质采用急冷塔和静电除尘器收集,分离的低热值燃气通过燃烧供给加工过程所需的热能。

    对含水分58.7%的波兰褐煤提质加工工艺的经济性评估已完成,评估是基于实用化技术,评估结果是FLC加工工艺的资金成本占总成本的10%。其成本计算的依据如下:

    (1)年产400万吨半焦(热值为28GJ/kg)的工厂,总投资为5.6亿美元,生产的半焦可供应四台360MW级发电机组;

    (2)销售收入的估算基准为每GJ热能的半焦和油类产品的销售价格为0.95美元(不包括原料煤成本);

    (3)半焦产品的能量回收率为原料褐煤热值的77%,油品的能量回收率为原料褐煤热值的8%。

    FLC工艺又称ENCOAL工艺。

 

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