用于干燥低阶煤的 Pristine-M 工艺技术

低阶煤干燥的Pristine-M工艺技术

Clean Coal Technologies, Inc. (CCTI) 正在开发用于干燥低阶煤的 Pristine-M 工艺技术。这是一项专利技术，可将原煤转化为更清洁、燃烧更高效的燃料。它解决了对运输经济、运输稳定且不重新吸收水分的低水分煤的需求。 Pristine-M是一种低成本的煤脱水技术，它利用原料原煤释放的挥发性物质（VM）成功地对煤进行干燥和稳定。

Pristine-M 工艺可降低低阶煤的水分含量，同时还能稳定和密封处理后的煤，以防止水分再吸收和自燃。该过程还将低阶煤的热值 (CV) 提高到与烟煤相当的值。 Pristine-M 是该工艺开发的第三阶段。另外两个阶段是‘Pristine-SA’和‘Pristine’。

Pristine-SA 是一种开发阶段技术，旨在消除原料原煤中 100% 的 VM。为了实现稳定燃烧，Pristine-SA 处理过的煤将与处理过的生物质或天然气共同燃烧。该过程产生清洁燃料，消除了对排放洗涤器的需求以及有毒烟气脱硫 (FGD) 污泥的必然产生。 Pristine-SA 提供了一种用途广泛的煤炭产品，可用于生产多种非燃料产品。

CCTI 的传统技术“Pristine”旨在根据要求去除水分和 VM。决定 VM 减少的因素是锅炉设计以及需要一定量的 VM 留在煤中以确保适当燃烧。最终产品是燃烧更清洁的干煤。

CCTI 的 Pristine-M 技术是一种获得专利的低成本煤炭脱水技术。 Pristine-M 工艺从从低级煤中提取液态 VM 开始。一旦从目标煤中去除水分，液体挥发物就会通过“吸收”过程来填充已经脱水的煤的孔隙。最终结果是具有升级的 CV 含量的不渗透、稳定的煤。这种稳定的煤可以经济地运输并用于燃煤电厂。

Pristine-M 工艺技术的开发旨在解决对水分含量高（30% – 60%）但不需要减少 VM 或如果发生 VM 减少的煤脱水的经济方法的迫切需求，它使 VM 太低，以至于煤无法在煤粉 (PC) 锅炉中维持燃烧。新技术补充了现有的 Pristine 技术。它建立在强化 Pristine 工艺的科学基础之上，并结合了一种称为“气相沉积”的独特概念。

Pristine-M 技术由“温和气化”过程组成，该过程可去除水分和 VM，而无需将煤粉碎或造粒。煤在此过程中被天然涂层，因此对水分再吸收具有高度抵抗力。煤炭升级过程基于长期建立的选矿过程，并利用现成的组件和设备。该工艺可去除煤炭中多达 90% 的化学污染物，从而有助于解决影响燃煤电厂的排放问题

CCTI 于 2015 年 12 月在美国俄克拉荷马州建立了设施，用于验证 Pristine-M 技术。在该设施进行的测试已证实 (i) 煤成功脱水，(ii) 煤成功选矿（CV 值增加），(iii) 煤成功稳定，以及 (iv) 成功生产无尘，稳定的最终产品。测试设施现在搬到了怀俄明州。该测试设施是作为工艺原型设计和建造的，其规模约为商业规模的 0.1 倍。

CCTI 的工艺概念建立在使用前精炼煤的基础上。 Pristine-M 技术致力于通过在使用前去除煤炭中的污染物来精炼煤炭。这样做可以使污染物以纯净、未稀释的状态被捕获，并且体积要小得多，以便在其他地方处理或再利用。 Pristine-M 技术消除了昂贵的燃烧后污染物去除技术，例如烟气洗涤器和洗涤器废物，并减少了碳排放。

Pristine-M 工艺解决了与煤干燥相关的三个基本挑战。这些挑战是 (i) 生产不会重新吸收水分的干煤，(ii) 生产不会变得易碎的干煤，从而导致产生过多的细粉，从而可以安全运输最小的自燃风险，以及 (iii) 工艺成本低廉且经济可行。该工艺不需要对原料煤进行粉碎。处理后的煤保留了大部分的初始粒度分布，几乎没有降解。因此，最终产品不需要压块或造粒。

Pristine-M 工艺是一个由三个独立阶段组成的连续工艺。它们是 (i) 干燥器、(ii) 脱挥发分剂和 (iii) 稳定剂。该工艺利用脱挥发分装置产生气体，用于工艺加热以及稳定干煤。只有一小部分原料原煤（通常低于 7%）脱挥发分。工艺参数被优化以便为上述目的仅产生足够的挥发性气体。在这个过程中液体副产物是不可取的。多余的脱挥发分煤在过程结束时与干燥稳定的煤混合，因此不会损失。

三个阶段的工艺流程图如图1所示。

图1 Pristine-M流程流程图

第一阶段包括一个干燥器，该干燥器使用一种技术以最小的占地面积保持最佳的热交换。干燥在 120 摄氏度左右进行，该温度足以驱除固有水分，去除程度（例如，低至 15% 或 10% 或 5%）是停留时间、床层深度和温度的函数。某些类型的煤倾向于根据原料原煤的干燥程度而降解成细粉。在这种情况下，水分的去除会减少，否则需要对干煤进行压块。当进料煤中存在过多的细粉（平均粒径 <6 毫米的煤颗粒）时，可以单独处理细粉或燃烧以提供工艺热量，无论哪种选择被证明对特定应用最经济可行。

在该过程的第二阶段，来自干燥器的脱湿煤的滑流（通常为 5% 至 10%）从主流中去除并送至脱挥发分器。脱挥发分器在 400 摄氏度至 450 摄氏度的温度下运行，以对煤的滑流进行脱挥发分。所有逸出的气体都被送到第三阶段（稳定器），而所有不凝性气体都被燃烧以获取工艺热量。该工艺经过优化，只产生足够的气体和蒸汽用于工艺加热和稳定除湿煤。如果需要，脱挥发分器的产品可以与除湿和稳定的煤混合回。

在工艺的第三阶段，即稳定化/气相沉积阶段，VM 被送入一个专门设计的容器中，使 VM 从第一阶段被吸收到除湿煤的孔隙中。挥发性蒸气渗入因水分流失而腾出的煤孔中，并覆盖在煤的表面。这种作用密封了煤的表面，从而防止任何水分再吸收、自燃和任何分解的趋势。为了达到预期的效果，根据原料原煤的化学成分建立稳定参数。

Pristine-M 工艺使煤不透水。此外，煤的结构完整性得到保持，其热值可以提高到超过仅去除水分所达到的值。产品煤的哈德格罗夫可磨性指数 (HGI) 与原料煤的保持相同。干燥后的煤在运输过程中没有破裂的趋势，并且还具有足够长的保质期以维持远洋或地面运输以及在煤场中长时间暴露在恶劣环境中。干煤样品在户外无遮蔽地保存了 6 个多月，没有重新吸收水分。

Pristine-M 工艺是模块化的。一个商业模块设计为每小时 30 吨的进料量并处理含水量为 50% 的原料煤，每年可生产约 160,000 吨干煤。基于 Pristine-M 工艺的 100 万吨/年工厂由 6 个此类模块组成。该过程是连续的，驻留时间估计约为 15 分钟，具体取决于水分去除程度和煤中的固有水分。该装置在 1 个大气压的压力下运行。

Pristine-M 过程模块被配置为独立运行且彼此并行运行，从而允许各个模块离线进行计划/计划外维护或计划外故障，而不会中断其他模块。在需要时通过附加模块提供附加容量。通过结合市售的现成组件，该设计避免了对增加工厂资本成本的定制设备的需求。该工厂通过复杂的过程控制系统进行控制和操作。

当进料煤（结构、化学或固有水分）存在显着变化时，Pristine-M 干燥设备旨在处理不同的煤。工厂控制系统会在有限的范围内自动调整差异。也可以同时运行不同特性的煤，使用能够适当解决差异的单独模块。

Pristine-M 工艺的优势

以下是Pristine-M工艺的优点。

工艺优势 – 其中包括 (i) 处理时间短，介于 5 分钟到 10 分钟之间，(ii) 可调整的产品规格，(iii) 可以处理各种原料煤，因为通过基于知识的可编程逻辑控制器 (PLC) 进行过程控制和优化), (iv) 适用于 0 mm 至 50 mm 的进料煤, (v) 工艺在大气压力下运行, (vi) 该工艺具有模块化和可扩展的设计。

产品优势 – 这些包括 (i) 没有水分再吸收，(ii) 产品煤没有自燃，(iii) 没有尺寸降解，(iv) 产品煤是理想的气化器原料，(v)产品煤具有最佳的 VM 水平以最大限度地燃烧，(vi) 产品煤无尘，因此在运输煤炭时减少煤尘污染，(vii) 减少二氧化碳和有害污染物，以及 (viii) 低资本和运营成本.