第1期煤質(zhì)技術(shù)2006年1月粉煤成型術(shù)的研究李師侖,王京萍,楊秀琴,陳亞飛,韓錦德',李迎峰2,字黎亮1,煤炭科學(xué)研究總院北京煤化工分院,北京100013;}2.潞安礦業(yè)(集團(tuán))有限賁任公司技術(shù)中心,山西長治046204)摘要:結(jié)合潞安粉煤的特點(diǎn),研究成功一種新的復(fù)合粘結(jié)劑,制出了抗壓強(qiáng)度髙、熱穩(wěn)定性好防水性強(qiáng)的造氣型煤。型煤制備工藝簡化,不需要烘干工序。已取得了工業(yè)性成型試驗(yàn)成功,為擴(kuò)大潞安粉煤的有效利用提供了一條技術(shù)遼徑。關(guān)鍵詞:造氣型煤;復(fù)合粘結(jié)劑;鍋爐型煤中圖分類號(hào):TD536.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1007-7677(2006)01-0041-04Research on briquetting technology of luan fine coalLI Shi-lun, WANG Jing-ping, YANG Xiu-qin, CHEN Ya-fei'HAN Jin-de, LI Ying-feng, YU Li-liang2(1. Beijing Research Institute of Coal Chemistry, China Coal Research Institute. Beijing 100013, China;2. The Technical Center of Luan Coal Mining Group Corporation Ltd., Changzhi 046204, China)Abstract: According to the characteristics of Luan fine coal, a new compound binder was developed in this study. It has beentested successfully to use Luan fine coal with this binder to produce briquettes for gasification with high mechanical strength, highhermal stability and high waterproof property. The briquetting technology was simplified because of no needing of thermal dryprocess. Luan briquettes were successfully produced in an industrial test. This success provides a technical approach for expandingefficiencial utilization of luan fine coalKey words: coal briquette for gasification; compound binder; coal briqutte for boiler型煤是潔凈煤技術(shù)中的重要組成部分,但工業(yè)究,在此基礎(chǔ)上,又完成了潞安型煤的生產(chǎn)和氣化型煤發(fā)展較慢,我國生產(chǎn)工業(yè)燃料氣和民用煤氣的工業(yè)性試驗(yàn)及發(fā)展潞安型煤的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。本文煤氣發(fā)生爐,幾乎全部沿用塊煤。將礦區(qū)附近的廉著重對潞安粉煤成型技術(shù)的研究試驗(yàn)作一概述。價(jià)粉煤發(fā)展造氣型煤,代替塊煤,不僅可擴(kuò)大粉煤的有效利用,而且可以降低造氣成本,提高企業(yè)經(jīng)1潞安粉煤成型煤技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室研究濟(jì)效益。我國工業(yè)鍋爐年耗煤4億t左右,仍以燃1.1試驗(yàn)用煤用散煤為主,造成嚴(yán)重的大氣污染和能源上的浪潞安現(xiàn)有5個(gè)生產(chǎn)礦井,其中石圪節(jié)礦、五陽費(fèi),為此,也必須加快發(fā)展鍋爐用型煤。礦和漳村礦產(chǎn)煤為瘦煤,其主要的合理用途應(yīng)是作潞安礦區(qū)生產(chǎn)的貧瘦煤比較適合作煤氣發(fā)生爐煉焦配煤。而另外的兩個(gè)礦即王莊礦、常村礦的產(chǎn)氣化原料和鍋爐燃料,潞安煤低灰、低硫、高發(fā)熱煤為貧瘦煤,由于其粘結(jié)性弱,可用來研制鍋爐型量、高灰熔融性是發(fā)展工業(yè)型煤的優(yōu)勢。201年煤和生產(chǎn)燃料氣的造氣型煤,因此采集了這兩礦的潞安礦業(yè)集團(tuán)有限公司決定進(jìn)行潞安型煤技術(shù)經(jīng)濟(jì)煤樣供作試驗(yàn),表1列出了煤質(zhì)化驗(yàn)數(shù)據(jù)研究,接受該公司的委托,煤科總院煤化工分院會(huì)1.2試驗(yàn)用粘結(jié)劑同潞安礦業(yè)集團(tuán)公司技術(shù)中心成立了課題組,開展通過多次成型試驗(yàn),研制成一種新的復(fù)合粘結(jié)了本項(xiàng)目的研究試驗(yàn)工作,先后完成了型煤市場的劑,該粘結(jié)劑由無機(jī)物R及有機(jī)物O組成。調(diào)查、粘結(jié)劑的研制及型煤配方的優(yōu)化等實(shí)驗(yàn)室研1.3試驗(yàn)工藝條件表1試驗(yàn)用煤分析數(shù)據(jù)灰分揮發(fā)分固定炭CR發(fā)熱量粘結(jié)性灰熔融性/℃Md/%Aad/%Va/%FCad/%1~8S.4/%Qa,d/MJ·kg-1指數(shù)莊粉煤0.5951380>1450常村粉煤0.5112.831.3913801450煤質(zhì)技術(shù)2006年1月將原料煤與粘結(jié)劑R按比例摻混均勻后(圖表2型煤技術(shù)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)1),再添加溶于水的有機(jī)粘結(jié)劑O,經(jīng)攪拌均勻后鍋爐、窯爐型煤技術(shù)造氣型煤技術(shù)在壓力機(jī)上單球成型,單球重量50g。試驗(yàn)成型壓參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)力為50~60kN,壓出的煤球呈扁圓形,經(jīng)自然干抗壓強(qiáng)度/kg·個(gè)球-1落下強(qiáng)度(>13mm)/%燥3~4天后,進(jìn)行型煤冷、熱強(qiáng)度等各種性能的水浸強(qiáng)度/kg·個(gè)球1復(fù)干強(qiáng)度/kg·個(gè)球測定。熱強(qiáng)度/kg·個(gè)球-1熱穩(wěn)定性/90005百機(jī)枯結(jié)水溶液煤灰熔融性溫度ST/℃1250>1250計(jì)量原料煤,《3mm-計(jì)量研究項(xiàng)目對型煤質(zhì)量提出的計(jì)劃目標(biāo):無機(jī)粘結(jié)劑一計(jì)量攪壓力成機(jī)(1)造氣型煤。冷強(qiáng)度大于60kg/球,熱強(qiáng)圍煤產(chǎn)品-自然千燠度大于40kg/球,熱穩(wěn)定性大于80%,型煤浸水圖1成型試驗(yàn)工藝流程示意24h不碎不散,浸水強(qiáng)度大于30kg/球。1.4對型煤的質(zhì)量要求(2)鍋爐型煤。冷強(qiáng)度大于34kg/球,型煤該型煤計(jì)劃在礦區(qū)附近生產(chǎn),然后銷往近、中浸水24h不碎不散,浸水強(qiáng)度大于15kg/球。距離的城市,供作生產(chǎn)燃料氣的造氣原料、鍋爐燃1.5潞安粉煤制備型煤的試驗(yàn)結(jié)果料。因此本型煤必須具備高強(qiáng)度和防水性。由于造用新開發(fā)的R,O復(fù)合粘結(jié)劑,對王莊、常村氣型煤在氣化爐內(nèi)堆積的料層高,停留時(shí)間長,反粉煤進(jìn)行了成型試驗(yàn)和技術(shù)方案優(yōu)選。研制出性能應(yīng)溫度高,型煤承受料層的壓力大,并長期受到高較佳的造氣型煤,其試驗(yàn)結(jié)果見表3,型煤的煤質(zhì)溫、高速氣流沖刷,因此要求造氣型煤要有高的熱分析數(shù)據(jù)列入表4。強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性,防止發(fā)生潰散現(xiàn)象表3、表4的數(shù)據(jù)表明:方案1,2制出的型煤冷我國尚未制定型煤質(zhì)量的統(tǒng)一國家標(biāo)準(zhǔn),只有強(qiáng)度大于80kg/球,熱強(qiáng)度在72kg/球以上,落下少數(shù)地方標(biāo)準(zhǔn),2001年山西省能源研究會(huì)煤轉(zhuǎn)化強(qiáng)度及熱穩(wěn)定性都達(dá)到99%以上,方案1型煤的煤委員會(huì)吸收專家意見制定并公布了一個(gè)型煤技術(shù)參灰熔融性溫度達(dá)1380℃,以上指標(biāo)超過了該項(xiàng)目的數(shù)標(biāo)準(zhǔn)(表2)計(jì)劃目標(biāo)達(dá)到了優(yōu)質(zhì)造氣型煤的質(zhì)量指標(biāo)表3制備燃料氣造氣型煤的試驗(yàn)結(jié)果原料配比方案冷強(qiáng)度粘結(jié)劑落下強(qiáng)度/%熱強(qiáng)度熱穩(wěn)定性/%浸水強(qiáng)度編號(hào)王莊煤/kg·球-1(>13mm)13mm)/kg·球-10.15>10099.20.1081.5表4型煤的煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)方案水分揮發(fā)分固定炭粘結(jié)性編號(hào)M/%AM/%Va/%FCw/%1~8S,d/%指數(shù)1.6024.5914.1559.664525123013801390139023.7表5列出了用王莊煤、常村煤制備鍋爐型煤的添加量降為0.1%,型煤冷強(qiáng)度為64kg/球,熱強(qiáng)試驗(yàn)結(jié)果。從中看出,方案3,4與表3中方案1,度、熱穩(wěn)定性仍較髙,該型煤既可作鍋爐型煤也可2采用同樣的復(fù)合粘結(jié)劑,只是添加量有所降低。作造氣型煤。方案4以常村煤為原料,型煤的冷強(qiáng)方案3以王莊粉煤為原料,R添加量降為5%,O度60kg/球,符合鍋爐型煤的質(zhì)量條件。表5制備鍋爐型煤的試驗(yàn)結(jié)果原料配比/%粘結(jié)劑冷強(qiáng)度落下強(qiáng)度/%熱強(qiáng)度熱穩(wěn)定性/%浸水強(qiáng)度編號(hào)王莊煤常村煤(>13mkg·球-1(>13mm94.90.1094.9第1期煤質(zhì)技術(shù)2006年1月新開發(fā)的復(fù)合粘結(jié)劑不僅粘結(jié)力強(qiáng),而且防水表8兩種干燥方式對比性能優(yōu)越,濕球的抗壓強(qiáng)度(浸水強(qiáng)度)達(dá)44方案原料配比/%干后自然于燥,冷強(qiáng)度/kg·球84kg/球,為型煤的露天存貯和長途運(yùn)輸創(chuàng)造了有冷強(qiáng)度自干自千自干自干編號(hào)千莊煤RO/kg·球1天2天3天4天利條件19370.15665760>100>100有機(jī)物O作為粘結(jié)劑的一種組分,增粘作用29550.104539566464明顯,方案1中O添加量比方案2中O只高出0.05個(gè)百分點(diǎn),冷強(qiáng)度增加20kg/球以上,方案5配方方案2采用烘干方法制出的型煤冷強(qiáng)度為對比試驗(yàn)用)只加7%的R,未加O,型煤的冷kg/球,自千3天,冷強(qiáng)度達(dá)64kg/球強(qiáng)度只有30kg/球。3)型煤在民用煤球爐上試燒。型煤用于煤氣型煤的灰分與原料煤相比增加不多,方案1、爐氣化,因爐溫很高,要求型煤必須具備較高的熱方案2制備的造氣型煤灰分增加量為7%左右,方穩(wěn)定性,但是我國現(xiàn)有的測定型煤熱性能的項(xiàng)目案3,4制備的鍋爐型煤灰分增加量不超過5%。如熱強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性都是在850℃下測定的,難于型煤的反應(yīng)性好,從表6列出的測定結(jié)果看,反映型煤進(jìn)入煤氣爐1000~1300℃高溫帶的實(shí)際王莊型煤(其配比見方案1)的反應(yīng)性明顯地高于熱性能。為了彌補(bǔ)這個(gè)不足,采用民用煤球爐對型原煤,在1100℃溫度下,型煤的CO2轉(zhuǎn)化率達(dá)煤進(jìn)行了試燒,煤球爐的燃燒高溫區(qū)可在1000℃61.8%而原煤的轉(zhuǎn)化率只有232%。由此分析,無以上機(jī)粘結(jié)劑R中的某些組分對氣化反應(yīng)有催化作用型煤試燒共進(jìn)行兩次,第一次在煤球爐底用細(xì)表6不同溫度下反應(yīng)性測定結(jié)果%吹風(fēng)管加入空氣鼓風(fēng),以增加煤球的燃燒強(qiáng)度及溫溫度/℃度;第二次不加鼓風(fēng),完全靠自然通風(fēng)。8008509009501000105011每次試燒燃用型煤1.5kg,共30余個(gè)煤球,王莊型煤3.45.612.816.732.145.461.8先用小木塊引火,作底層,再加入要燒的全部煤王莊原煤1.33.86.59.111.315.023.2球,然后精心地觀察型煤由底層向上層延續(xù)燃燒的1.6其他相關(guān)試驗(yàn)工作各種狀況,特別是型煤燃燒過程中的型體變化情為選擇較佳的型煤配方及制備工藝,進(jìn)行了況,并有時(shí)用一條直徑約6mm的細(xì)鐵混插入爐內(nèi)些對比試驗(yàn)工作。敲擊型煤單體,查看型煤耐熱、抗擊性能(1)變動(dòng)粘結(jié)劑試驗(yàn)。在選定粘結(jié)劑過程中,燃燒試驗(yàn)表明:不論是自然通風(fēng)或是強(qiáng)力通風(fēng)還研究試驗(yàn)其他復(fù)合粘結(jié)劑的成型性能(見表7),方式,型煤在爐中都能正常燃燒,不碎、不散,保但其冷強(qiáng)度較低,被淘汰。持球體完整,直至燃盡;型煤易引燃,著火快,火7其他粘結(jié)劑的試驗(yàn)結(jié)果焰高,飛灰析出量很少。在型煤開始著火后不久,原料配比/%煤球表面產(chǎn)生幾條裂紋,但仍保持一個(gè)堅(jiān)固的整粘結(jié)劑王莊煤/kg·球-}/kg·球1體,形成所謂的“開花煤球”,在用細(xì)鐵棍的一般91R77性敲擊下也不破碎。上述現(xiàn)象表明,該型煤處在20.21000℃~1200℃的爐溫下,仍具有較好的熱穩(wěn)定20.1549(2)改進(jìn)干燥工藝條件試驗(yàn)。傳統(tǒng)的型煤生產(chǎn)2型煤生產(chǎn)工業(yè)性試驗(yàn)工藝都有烘干設(shè)備,本項(xiàng)目結(jié)合本復(fù)合粘結(jié)劑的特點(diǎn)進(jìn)行以自然干燥代替烘干的研究試驗(yàn),以王莊粉成型工業(yè)性試驗(yàn)在山西中新型煤有限公司屯留煤為原料,壓出的生球分二批,一批在烘箱中100型煤廠進(jìn)行,該廠距王莊煤礦只有3km,于2000~110℃條件下烘干,測定其冷強(qiáng)度,另一批自然年建成,生產(chǎn)規(guī)模為10萬t/a。型煤氣化工業(yè)性試干燥1~4天,并且在不同時(shí)間段測定其冷強(qiáng)度驗(yàn)將在王莊煤礦煤氣站進(jìn)行,該次成型試驗(yàn)是以生試驗(yàn)結(jié)果見表8。產(chǎn)造氣型煤為目標(biāo)由表8看出,配方方案1采用加熱烘干方法制2.1成型工業(yè)性試驗(yàn)用煤的準(zhǔn)備出的型煤冷強(qiáng)度為66kg/球,采用自然干燥3天制試驗(yàn)用煤是王莊煤礦新生產(chǎn)出來的混煤,其煤出的型煤冷強(qiáng)度超過100kg/球,說明本復(fù)合粘結(jié)質(zhì)分析結(jié)果列于表9劑更適合于自然干燥的方式。22粘結(jié)劑的準(zhǔn)備43第1期煤質(zhì)技術(shù)2006年1月表9成型用煤分析數(shù)據(jù)煤樣揮發(fā)分固定炭發(fā)熱量粘結(jié)指數(shù)名稱And/%v. /% FC.d/%S1,n/%Qm,M/M·kg-王莊混煤17.5512.9368.8229.27復(fù)合粘結(jié)劑中的R與O都是在附近的城市購合料的水分為14%~15%。壓出的煤球輸經(jīng)固定進(jìn),供應(yīng)條件方便篩,篩上的型煤裝入貯料車,篩下的散煤返回對輥2.3成型工業(yè)流程成型機(jī)成型。裝入貯料車的型煤在車上停留1~2成型工業(yè)性試驗(yàn)在屯留型煤廠成套生產(chǎn)裝置上天后,再堆放在場地,繼續(xù)自然干燥1~2天,即進(jìn)行,其工藝流程見圖2。粒度<13mm的王莊原具有較高的抗壓強(qiáng)度,可供外輸使用煤送至鼠籠式粉碎機(jī),破碎至3mm以下,再經(jīng)皮2.4成型工業(yè)性試驗(yàn)的過程及型煤質(zhì)量帶輸送至料倉,由料倉按預(yù)定的重量進(jìn)入行星強(qiáng)制成型工業(yè)試驗(yàn)歷時(shí)一周,以現(xiàn)有的型煤生產(chǎn)線攪拌機(jī),在粉煤被攪拌的過程中,R呈粉狀先摻入共加工型煤65t,粘結(jié)劑的摻入比例R為7%,O煤料中,稍后,加入溶有O的水溶液。為0.15%。型煤壓出之后,成球率較高,堆放計(jì)量}提升輸送機(jī)粉碎機(jī)粉碎至(3天后,冷強(qiáng)度升至30kg/球左右,再堆放2~3天匚軸攪拌機(jī)-式輸送機(jī)-拌機(jī)-國倉-[帶式輸送機(jī)后,分批運(yùn)往王莊煤礦煤氣廠儲(chǔ)存。型煤在裝卸、運(yùn)輸過程中,能保持球體完整,破碎率很低。對輥成型機(jī)型煤產(chǎn)品經(jīng)過自然干燥的型煤,進(jìn)行了分析與質(zhì)量測圖2型煤生產(chǎn)工藝流程示意定,見表10、表11型煤混合料經(jīng)強(qiáng)制攪拌機(jī)及三軸攪拌機(jī)攪拌摻表10型煤的分析數(shù)據(jù)混均勻后,輸入對輥成型機(jī)壓制成型煤,其形狀為灰分揮發(fā)分固定炭CRC發(fā)熱量Qa,全硫中間凸出的扁球體,直徑為50mm,中心高度為A/%V/%FC/%1~8/MJ·kg-1S.M/%25mm。成型壓力為350kg/cm2,成型前型煤混2.2623.7914.4959.46425.560.47表11型煤質(zhì)量測試結(jié)果原料配比/%粘結(jié)劑冷強(qiáng)度落下強(qiáng)度/%熱強(qiáng)度穩(wěn)定性/%浸水強(qiáng)度王莊粉煤(>13mm)/kg·球“1>13mm)99.2從表11看出,型煤的機(jī)械強(qiáng)度髙,冷強(qiáng)度大高,熱穩(wěn)定性好,防水性強(qiáng),與原料煤相比,型煤于100kg/球,熱穩(wěn)定性在99%以上。型煤的防水的灰分增加量為7%左右,本型煤具有適應(yīng)露天存性強(qiáng),浸入水中24h后,濕球的抗壓強(qiáng)度為53貯及長途運(yùn)輸?shù)挠欣麠l件。kg/球(2)型煤制備工藝簡單,采用自然干燥方式,該次成型工業(yè)性試驗(yàn)表明,以王莊粉煤為原免去了烘干工序,降低了生產(chǎn)成本和建廠投資。料,采用R,O復(fù)合粘結(jié)劑,可以制出性能優(yōu)越的參考文獻(xiàn):型煤。其質(zhì)量指標(biāo)不僅超過本項(xiàng)目預(yù)定的目標(biāo),而且全部達(dá)到2001年山西省能源研究會(huì)煤轉(zhuǎn)化委員[1]李師侖,韓錦德,徐桂芹,工業(yè)型煤的發(fā)展現(xiàn)狀及研究動(dòng)向[冂],煤炭加工與綜合利用,2000(2)會(huì)公布的型煤技術(shù)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。6~10[2]曹征彥.中國潔凈煤技術(shù)[M].北京:中國物質(zhì)出版社,1998:71~72.(1)以潞安粉煤為原料,采用新研制的R,O作者簡介;李師侖(1929-),男,山東人,高級(jí)工程師復(fù)合粘結(jié)劑,在實(shí)驗(yàn)室制出了性能較好的造氣型(教授級(jí)),長期從事煤炭氣化、粉煤成型技術(shù)及煤炭合理利用途徑的研究,發(fā)表論著40余篇煤、鍋爐型煤,還在型煤工業(yè)生產(chǎn)線上完成了生產(chǎn)造氣型煤的工業(yè)性試驗(yàn),制出的型煤冷、熱強(qiáng)度(收稿日期:2005-12-12)44