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本文由 马后炮化工论坛 转载自互联网
浅谈型煤的生产
作者：赵功远，汪洪波(湖北三盟机械制造有限公司，湖北 松滋 434200 )
我国优质块煤资源日趋紧张，块煤价格不断攀升。目前已经达到了800元/t左右。给我国中小型合成氨生产厂家带来了较大的影响，严重制约了企业的进一步发展。原料如何本地化及就地取材问题是长期困扰企业发展的障碍，用廉价粉煤来替代高价块煤，降低生产成本，提高企业的经济效益，成为我国中小氮肥企业亟待解决的问题。采用煤末资源加工成型煤，来代替块煤制气是我国煤气化工艺演进升级的重要趋势。
型煤就是把粉煤通过粘合，经机械压制成不同形状的块煤。从工艺上看似简单，并不复杂，经过粉碎的原煤通过加液搅拌、存贮，然后经煤棒机成型即可。其实制作煤棒包含了几大学科的内容。特别是化工行业的造气型煤，它要求煤的化学反应良好、热稳定性要好，所以我们要根据煤的水分（W）、灰分（A）、挥发分（V）、固定碳（CGD）及灰熔点[ST（T2）]五个指标来配制液，因为它直接影响将来的燃烧效果。众所周知，煤的水分由外表的吸附游离水与存在于煤矿物质中的结晶水组成，在燃烧过程中，过高的挥发分与结晶水的急剧析出，将破坏型煤的热稳定性与热强度，造成型煤在炉中塌陷与粉化。
在粉煤中添加粘结剂以保证型煤的冷强度与热稳定性、热强与活性。而能使煤粒之间互相粘连的介质必定对煤粒表面有一定的浸润性。型煤粘结剂要对煤粒产生粘合作用，首先必须将煤粒进行很好的湿润，让粘质分子和煤分子真正接触，才能为机械结合和物理化学结合创造条件。现多采用腐殖酸作为型煤的粘结剂。
1 腐殖酸钠粘合剂配制的工艺流程
褐煤—粉碎机—加水、纯碱、开蒸汽在提取桶不停搅拌—待用。
腐殖酸钠作为煤棒（成型）的粘合剂，加入煤末后经一段时间的沤制容易挤压成型。粘接耐热1360℃，其粘合剂本身就是一种煤炭，其加入量的多少不会引起型煤中固定碳含量太大的变化。因为煤棒中固定碳的含量是直接影响煤气炉气量的主要因素之一，对煤棒来讲，固定碳含量越高越好。粘合剂含量的高低、其质量的优劣是决定煤棒质量的关健。用纯碱或烧碱溶液抽取褐煤中所含的腐殖酸，通过碱和酸中和成腐殖酸钠盐，溶于水中作为粘合剂，其化学反应式为；
R（COOH）n+nNaOH→R（COONa）n+nH2O
通过复分解反应，腐殖酸变成钠盐溶于水中，而碳酸根则和钙离子结合生成碳酸钙沉淀。对于泥炭，为避免木质素溶解，Na2CO3是泥炭腐殖酸较理想的萃取剂。
要根据褐煤的腐殖酸含量来确定配液比例。先加水后加碱，开蒸汽搅拌升温90 ℃，加褐煤搅拌2h。一般每一方水加褐煤0.8t、纯碱50kg；按100t原煤，配4t含30%以上的腐殖酸褐煤；粘合剂配制好后要及时使用。
腐殖酸粘结剂加入量视原料情况变化，腐殖酸钠溶液要在一定的浓度下才能发挥作用，太稀的腐殖酸钠溶液只是一种表面活性剂。提取的腐殖酸钠溶液应为褐色，手触有粘性，无明显碱滑感，用棒插试，提起时粘合剂缓缓地沿棒下流。
2 粉煤成型的工艺流程
原煤—机械筛—粉碎—加入腐殖酸钠溶液—搅拌—存贮堆沤—二次搅拌—挤压成型—自然凉干或烘干。
粉煤的粒度、水分、配液的比例、搅拌程度、沤制时间等都要注意把握。(1)原料越细，制成的煤棒内表面积越大，气化反应速度越快。原煤粉碎粒度应控制在3mm以内。(2)粘结剂加入煤粉中后，应在挤压前让煤粉进行堆沤熟化，一方面可使粘结剂均匀渗透，另一方面让加入热粘结剂后的煤粉有一个熟化发酵的过程，有利于挤压成型，提高煤棒的强度，一般沤制时间要在24h以上。(3)搅拌是使粘结剂均匀分布到原料煤中，搅拌越均匀，制出的煤棒强度越好。（4）混合后的煤含水在13%左右，混合后的煤干湿度以手捏成团，松开略散为宜。
开机前要调整好煤棒机的间隙，叶轮与煤棒机头进煤孔之间的间隙，一般在2mm左右；叶轮与走料简的径向间隙在18mm左右；检查沤制煤的干湿度，先加少量的水后开棒机，进煤量要小；电流是衡量设备负荷和煤棒挤紧程度的主要参数，是操作者控制设备的主要依据，MBJ45煤棒机要控制电流280~350A；进煤量一般不超过搅拌机主轴，搅拌机转速控制在750转左右。
MBJ45煤棒机在-30~+45℃气温下，1小时均可生产11t左右圆棒或梅花状的煤棒。用肉眼观察，煤棒外观光洁、不粗糙，有一定的长度。一般说来煤棒的长度在200~300mm为宜。新生的煤棒有一定强度，在2m高自由落下，75%不碎，含水量在13%左右。煤棒的强度过高或过低都影响炉况的稳定，把煤棒握在手中用力捏，以不碎为宜。刚出来的煤棒质软，冷却2~4h，自然蒸发一部分水后，煤棒逐渐变硬，煤棒的冷态强度可达50kg以上。热态强度高可保证在制气过程中煤棒不破不裂不粉化；固定碳含量与原煤相比下降4%左右；灰熔点与原煤无异。其渣呈疏松、多孔及轻质状态，渣块一般在100mm左右。残碳率小于8%。煤棒热态强度好，受热后也不粉碎不破裂。这种型煤有较高的孔隙率，干燥后形成多孔结构，其化学活性较高，能较好地与蒸汽空气产生化学反应。
从目前来看，型煤制气可分为两种，煤球和煤棒。煤棒、煤球制气哪个更好？颇有争议。笔者认为:虽然煤球干燥后比煤棒冷强度更好，然而煤球一般是采取机械对辊挤压，一般生产的煤球内部结构疏松，热稳定性远不如煤棒好。入炉后很容易粉化、爆裂。煤气炉床层阻力大，负荷加不上。并且煤球还停留在伴烧的阶段，煤球与块煤两者孔隙率不一致，不能实现全部燃烧，这样由于反应速度不一致对煤气炉操作有一定的影响。
煤棒机制造腐殖酸煤棒工艺，是让经过堆沤熟化的原料煤在煤棒机里成型，通过螺旋叶片、走料筒应用挤压原理与煤磨擦发热产生高温，析出了一部分的挥发分并使煤中的结晶水与煤表面吸附的游离水析出，改变了其原有的理化特性。由于强力挤压改变了以往型煤冷强度低粘合力不够的问题，增加了原料煤本身的粘结性，使煤棒内部结合致密。其成型机理决定了煤棒的热稳定性好，具有高温不产生爆裂、塌陷、粉化的特点。煤棒制气使造气炉炉况更稳定。
腐殖酸煤棒经过近几年的快速发展，无论是成套设备、制棒技术还是造气工艺均已成熟，宜化集团当属成功典范之一，吨氨煤棒消耗可达1.6t。每年仅原煤一项就节约成本近1.8亿元。它是目前我国采用煤棒制气规模最大的企业，全集团合成氨能力1500kt，现在已完全放弃块煤而烧棒，其各项性能指标均达到国内领先水平。可以预见，随着型煤的推广运用，为企业的节能降耗提供了可靠的保障，其在中小氮肥厂的发展前景广阔。 |
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发表于 2013-11-9 21:51:58
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