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民用洁净煤球前景分析
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含油污泥能不能作为粘结剂用来制作不同工艺型煤
含油污泥能不能作为粘结剂用来制作不同工艺型煤，郑州丰德设备厂家是一家国内专业的型煤设备设计生产厂家，有多年的型煤制作经验，我们厂家能针对煤粉、焦粉、煤矸石等所有种类的煤设计生产合理的型煤设备生产线，我们的型煤压球技术以冷压成型为主，又分为使用粘结剂成型和不使用粘结剂两种情况经行压球。在我们使用的粘结剂中，种类有很多，总能找到最适合您的粘结剂。近年，在国内又有人常识使用含有污泥作为型煤的粘结剂，经过长期的实验，终于取得了可喜的成绩。石子生产线,煤泥烘干机设备,&含油污泥主要来源于原油开采、油田集输、炼油厂污水处理过程，是原油开采、输运和加工过程伴随的副产品，含有大量的老化原抽、腊质、沥青质、胶体、固体悬浮物，包括在生产过程中投加的大量絮凝剂、缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂等水处理剂。含油污泥体积庞大，不仅占用大量的耕地，而且对周围的土壤、水体、空气都造成污染，同时造成石油资源浪费。近年来，国家环保法规要求不断提高，含油污泥的无害化处理与资源化利用，已成为困扰石油炼制行业的难题。无论从环境保护还是从节约能源陶瓷球磨机的角度考虑，都亟待开发含油污泥的资源化利用新技术。丰德以分离为核心的含油污泥处理工艺不同，以含油污泥和粉煤为主要原料，以粘土为固化剂制备型煤。考察了含油污泥的添加比例、干燥时间和干燥温度以及成型压力等对型煤抗压强度、热稳定性的影响作用。以含油污泥为粘结剂制备型煤，为含油污泥的资源化利用开辟了新的思路。结果表明，成型压力、干燥时间以及含油污泥的添加比例对型煤的抗压强度以及热稳定性有显著的影响;制备型煤的优化条件为:成型压力80一120MPa，干燥时间2-3h，含油污泥的添加比例不超过25%，以含油污泥为粘结剂制备的型谋符合环保标准。事实证明，含油污泥可以用于型煤设备用来环保型煤的进行生产。型煤设备:煤泥烘干机设备:陶瓷球磨机:http://www.石子生产线:
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环保在线APP由中国环保在线立足近12年网站资源优势，结合&互联网型煤包装机-大同古城平房住户买环保型煤有补贴
发布时间： 10:56
21日，记者从大同市城区古城管理处了解到，古城内平房住户从即日起，每户可限购两吨政府补贴环保型煤，政府补贴标准为低保户每吨补贴230元，非低保户每吨补贴200元。
去年冬天，大同市政府、城区政府两级财政拨款，对古城内居住的平房住户免费发放1吨暖心环保型煤，有力地推动了平房居民使用环保型煤的积极性。城区古城管理处有关负责人介绍说，目前环保型煤的市场价为每吨550元，为推动环保型煤的使用，巩固环保型煤推广成果，政府为低保户每吨补贴230元，非低保户每吨补贴200元，领取过免费“暖心环保型煤”的用户，从即日起还可限购2吨环保型煤，具体购买价格为低保户320元/吨，非低保户350元/吨。据了解，古城范围内共有平房住户6000多户，为方便广大居民就近购买，每个街道办事处都设立了固定的环保型煤销售点，随时为居民提供服务。
由大同市清洁能源技术应用研究院承担的2013年“新型环保型煤”科技攻关项目，今年落地生产并开始供给古城居民使用，并因造价低、易燃、无烟尘、热量高等特点获得好评。
据介绍，“新型环保型煤”研究项目预计明年10月全部竣工。经过近两年的用户试验和不断改进，已具备生产使用推广条件，今年由浑源县一家环保型煤公司负责生产，由大同市旺能环保型煤有限责任公司在全市推广。
项目负责人介绍，这项研究用工业锅炉回收的排放物做主要原料，用粘土、无烟煤、煤泥等作辅助材料，用植物秸秆作粘接剂。目前投放市场的有两个品种，一个是以农村秸秆为主料，热量高位达到5500大卡、低位5000大卡。另一个以浑源无烟煤、秸秆为主料，热量高位达6200大卡，低位也在5400大卡左右。产品经大同市环境监测站检测，烟（粉）尘排放浓度为每立方米63.8毫克，二氧化硫浓度为每立方米183毫克，远低于200毫克和900毫克的国家排放标准。
22日，记者从省财政厅获悉，全省煤炭开采企业自日起至日止，继续暂停提取矿山环境恢复治理保证金和煤矿转产发展资金。
据悉，“煤炭两项资金”是我省煤炭工业可持续政策措施试点中的两项经济政策，2007年10月启动实施，为我省煤炭企业生态文明建设和转型转产发展提供了大量资金。自2012年以来，煤炭市场持续低迷，我省煤炭企业面临生产经营困境。为减轻煤炭企业负担，根据省政府要求，日至日，我省煤炭企业暂停提取矿山环境恢复治理保证金和煤矿转产发展资金。
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型煤技术手册
型煤技术引 言\1 粉煤无粘结剂成型机理 赵玉兰 常鸿雁 吉登高 刘翼洲 0 引 言21 世纪是能源结构多元化时代， 煤炭在能源消费结构中的主导地位不会改变． 专家估计未来二三十年 煤炭需求量将会增加．伴随机械化采煤产生的大量粉煤需要处理，发展型煤技术势在必行．中国从 20 世纪 50 年代开始研究民用型煤，其技术已达到国际水平；60 年代开始研究工业型煤，取得了一定成果，建起了 一批型煤厂．据 1996 年煤炭部型煤技术现状调查报道，所考察的近四十家工业造气煤厂中，没有一个能正 常生产；近十几年来，型煤厂仍在低水平重复建设；型煤生产过程中诸多问题不能突破，严重制约了型煤 产业化．其主要原因是成型基础研究薄弱，正如 Druhl 所言，实践一直超越理论的发展．因此，加强粉煤 成型性能及成型机理等基础研究迫在眉睫． 粉煤成型工艺分冷压成型和热压成型，以冷压成型为主；冷压成型又分为粘结剂成型和无粘结剂成型， 以有粘结剂成型为主．根据我国国情，粉煤成型多采用添加粘结剂、中低压、免烘干、冷压成型工艺． 1 粉煤无粘结剂成型机理 粉煤无粘结剂成型是指不外加粘结剂，而是依靠煤炭自身的性质和粘结性组分，在外力作用下压制成 型煤的过程．适于无粘结剂成型的煤种为年轻褐煤． 1．1 褐煤无粘结剂成型机理 关于褐煤无粘结剂成型机理众说不一，有各种假说，如沥青、腐植酸、毛细孔、胶体、分子粘合等假 说但都认为“自身粘结剂”的存在，是褐煤无粘结剂成型的重要基础． (1)沥青假说．沥青假说是早期的假说．沥青假说认为，煤中沥青质是煤粒间粘结成型的主要物质．沥 青的软化点为 70℃～80℃．在加压成型过程中，由于煤粒间相对位移，彼此相互推挤、摩擦产生的热 量， 使沥青质软化成为具有粘结性的塑性物质，将煤粒粘结在一起成为型煤． (2)腐植酸假说．褐煤中含有游离腐植酸，游离腐植酸是一种胶体，具有强极性．在成型过程中，外力 作用使煤粒间紧密接触．具有强极性的腐植酸分子，使煤粒间相结合的分子间力得以加强而成型． (3)毛细孔假说．毛细孔假说认为，褐煤中有大量含水的毛细孔．成型时毛细孔被压溃，其中的水被挤 出，覆盖于煤粒表面形成水膜，进而充填煤粒间的空隙，呈现出相互作用的分子间力，加强了煤粒的接触 而成型． (4)胶体假说．胶体假说认为，褐煤由固相和液相两部分物质组成，固相物质是由许多极小的胶质腐植 酸颗粒构成，其粒度为 1μm 一 10nm．在成型过程中使胶粒密集而产生聚集力，形成具有一定强度的型煤． (5)分子粘合假说．分子粘合假说由那乌莫维奇提出．认为粒子间的结合是在压力作用下，由于粒子间 接触紧密而出现分子粘合的结果． 上述假说都只从某一个方面解释了成型过程中的一些现象，还有待进一步探讨． 1．2 其他煤种无粘结剂成型机理 文献[3]着重介绍了无烟煤成型试验研究结果， 分析了工业型煤无粘结剂成型的湿态粘结机理与干态粘 结机理． (1)型煤的湿态粘结机理．碎散性煤料在湿态下被压制成型的主要原因，是煤粒间存在着一定的粘结 性．煤在破碎加工过程中，其中一些桥键或晶格断裂，形成一些不饱和键，使煤粒表面产生微弱的负电荷， 极性的水分子被煤粒吸附形成水化膜，煤粒通过粘结性的水化膜连接而成型． (2)型煤的干态粘结机理．在型煤干燥过程中，随着型煤的水化膜逐渐变薄，液膜水的表面张力增大， 煤粒受力彼此靠的更近， 煤分子间的范德华力增大． 直至液膜的水蒸干， 煤分子间的范德华力达到最大． 此 外，干煤粒间摩擦阻力大，煤粒彼此镶嵌产生较大的机械啮合力．因此，干态型煤主要靠煤分子间的范德华力和煤粒间的机械啮合力使煤粒紧密粘结而成型， 笔者研究了弱粘结煤、肥煤、焦煤、无烟煤等不同煤种的无粘结剂成型．发现焦煤成型性能最好，其 型煤表面致密、光洁，抗压强度高，防水性能好；而无烟煤成型性能最差，其型煤质量低，抗压强度小．这 是由于焦煤的显微硬度小，无烟煤显微硬度大．软质煤在成型过程中易被压碎，产生更细的煤粉填充到煤 粒间隙中，达到最紧密堆积，使型煤致密光洁，抗压强度高.2 粉煤有粘结剂成型机理粉煤有粘结剂成型，是指粉煤与外加粘结剂充分混合均匀后，在一定的压力下压制成型煤的过程．有粘结 剂成型的煤种为年老褐煤、烟煤、无烟煤等；粘结剂为煤焦油、焦油沥青、石油沥青(又称石油残渣)或水 溶性粘结剂．成型煤料为-3mm(占 95％以上)的粉煤，具有类似砂土的碎散性．从热力学观点出发，粉煤成 型过程是体系的熵减小的非自发过程．欲使粉煤成为具有一定强度的型煤，外力做功和粘结剂是重要的基 础条件．粘结剂的选择关系到型煤的质量和成本，也是型煤产业化的制约因素．因此，研究粉煤成型机理， 关键是探讨煤与粘结剂间的相互作用，即作用力的类型、大小及其影响因素．搞清粉煤成型机理将为开发 型煤粘结剂、实现型煤工业化，乃至粉料成型相关领域(包括冶金、化工、建材、医药等)提供理论依据．粉 煤有粘结剂成型机理研究的文献报道甚少，相关领域如矿粉团球、压块等粉料成型机理研究也不多． 2．1 浸(润)湿与桥接 煤粒与粘结剂间的浸湿和粘合直接影响型煤质量．以煤和焦油沥青成型为例，除煤的含水量要影响煤 粒与焦油沥青的浸湿与粘合外，沥青的粘度和组成也会影响成型过程．沥青的粘度决定型煤的冷态抗压强 度；沥青中含成焦组分的多少决定型煤的热稳定性．当沥青与低挥发分煤成型时，成焦组分在型煤结构中 形成沥青焦骨架，使型煤具有好的热稳定性．为了使沥青类粘结剂获得最合适的粘度，前苏联学者研究了 沥青的重要性质．研究发现，沥青粘度发生显著变化的两个阶段，一个是从固态向塑性状态的转变阶段； 另一个是从液态向高流动状态的转变阶段． 沥青在室温下呈固态， 只有在温度高于其软化点 20℃～25℃下， 才能与煤粒混合均匀并充分浸湿．前苏联学者采用了一种特殊的料粒抛光技术，通过显微镜观察研究了煤 与沥青粘合剂的混合料．结果表明，在成型过程中沥青粘结剂只能部分地将煤粒浸(润)湿．进入成型机的 物料内，大部分煤粒通过“粘结剂桥”连接而成型． 文献[6]研究结果表明，成型前的粘结剂应呈塑性状态并具有良好的扩展性，成型后型煤内粘结剂要尽 快固化，形成能承受机械力作用的骨架结构，以使型煤具有足够的强度．型块强度是颗粒和固化粘结剂构 成的类似混凝土结构的总体强度的体现．若成型物料的结构强度低于由粘结剂固化形成 66 骨架强度，则提 高成型物料的粉碎细度，以增加颗粒总表面积，型块强度取决于物料的结构强度． 2．2 机械结合力与物理化学结合力 文献[7]报道了褐煤成型主要工艺条件的研究结果，认为煤粒和粘结剂之间的作用过程十分复杂，包括 粘结剂与被粘结物之间的结合力， 是机械结合力与物理化学结合力的综合结果． 对 润湿、 传质、 结合等过程． 于煤这种非极性多孔物料，机械结合力起决定性作用．型煤强度是粘结剂渗入煤粒间隙中，脱水、固化产 生机械键合的结果．粘结剂脱水、硬化、固结过程中，型煤随水分蒸发而收缩，颗粒间距离减小，碎散阻 力增大，型煤强度增加． 2．3 最小接触角及最大粘结功 李登新等以型煤抗压强度定量表征煤与粘结剂间作用力的大小，即煤与粘结剂间的润湿程度．理论分 析认为粘结剂与煤粒间产生粘结的前提条件，是粘结剂润湿煤粒表面．其润湿程度可用接触角、粘结功表 示．即接触角越小，粘结功越大，润湿程度越大．利用 CD―A 型协和接触角仪、CBVD 型协和表面张力仪， 分别测量了在型煤与粘结剂间的接触角及液态粘结剂的表面张力．随着煤表面疏水基团的& 增加，煤与水 的接触角变大，煤被水润湿程度变小，型煤抗压强度小，即煤与粘结剂间的作用力小． 谌伦建，通过扫描电镜对工业型煤微观结构进行了研究，发现在煤粒表面及孔隙中均有粘结剂水化形成的 凝胶体和各种形态的结晶体．这些凝胶体和晶体将煤粒包围起来，并相互连接形成晶体网络，从而将煤粒 牢固粘结在一起成为型煤．型煤中凝胶体越多，棒状、柱状及针状晶体越发育，分布越均匀，则型煤强度越高． 笔者用同样方法观察了不同煤种与不同粘结剂的型煤微观结构，得到相同结论；并结合各型煤的红外 光谱图，定性分析比较了型煤与原煤的官能团的差异，表明在型煤中有新官能团生成，即型煤内煤粒间有 化学键力的作用． 3 有粘结剂矿粉低温固结机理研究 傅菊英等应用表面化学观点研究了有粘结剂铁精矿低温固结机理，认为低温固结是粘结剂与造块物料 间粘附力和内聚力共同作用的结果．粘附力是指粘结剂与造块物料之间的作用力；内聚力是指粘结剂或造 块物料本身分子间吸引力．当有粘结剂存在时，粘结剂对颗粒表面的润湿作用，使物料颗粒由固―固接触 变为液―固接触．因此，低温固结实质是固―液界面现象．粘附力的大小受物料颗粒的表面形状、粗糙度、 润湿性、粒度等因素影响．固结团块强度既与分子间作用力(即范德华引力)、颗粒表面凹凸不平而产生的 机械联接力有关，也与静电引力、化学键力有关． 朱德庆等从表面润湿热、表面电性及红外光谱测试人手，对粘结剂与铁矿粉表面作用机理及生球强度 的机理作了大量研究．从理论上导出了生球强度界面能综合模型；提出了含粘结剂的磁铁矿粉生球的强度 取决于颗粒间的化学作用能、粘滞作用能、毛细引力能、范德华引力能、静电作用能和磁引力能，主要由 化学作用能、粘滞作用能、毛细引力能所决定的新观点，丰富和发展了生球强度理论． 4 结束语 粉煤成型机理研究的重点是弄清型煤内煤粒之间、煤粒与粘结剂之间作用力的类型、作用力的大小及 其影响因素；其目的是为开发型煤粘结剂，加快工业型煤产业化提供理论依据．已有的研究结果表明，型 煤内煤粒之间、煤粒与粘结剂之间存在着复杂的作用力，有机械力、物理力、化学力及物理化学力．从有 关文献报道可知，此项研究定性多于定量，理论分析多于仪器测试．有待于加强仪器测试定量研究工作。3 有粘结剂矿粉低温固结机理研究\4 结束语3 有粘结剂矿粉低温固结机理研究 傅菊英等应用表面化学观点研究了有粘结剂铁精矿低温固结机理，认为低温固结是粘结剂与造块物料 间粘附力和内聚力共同作用的结果．粘附力是指粘结剂与造块物料之间的作用力；内聚力是指粘结剂或造 块物料本身分子间吸引力．当有粘结剂存在时，粘结剂对颗粒表面的润湿作用，使物料颗粒由固―固接触 变为液―固接触．因此，低温固结实质是固―液界面现象．粘附力的大小受物料颗粒的表面形状、粗糙度、 润湿性、粒度等因素影响．固结团块强度既与分子间作用力(即范德华引力)、颗粒表面凹凸不平而产生的 机械联接力有关，也与静电引力、化学键力有关． 朱德庆等从表面润湿热、表面电性及红外光谱测试人手，对粘结剂与铁矿粉表面作用机理及生球强度 的机理作了大量研究．从理论上导出了生球强度界面能综合模型；提出了含粘结剂的磁铁矿粉生球的强度 取决于颗粒间的化学作用能、粘滞作用能、毛细引力能、范德华引力能、静电作用能和磁引力能，主要由 化学作用能、粘滞作用能、毛细引力能所决定的新观点，丰富和发展了生球强度理论． 4 结束语 粉煤成型机理研究的重点是弄清型煤内煤粒之间、煤粒与粘结剂之间作用力的类型、作用力的大小及 其影响因素；其目的是为开发型煤粘结剂，加快工业型煤产业化提供理论依据．已有的研究结果表明，型 煤内煤粒之间、煤粒与粘结剂之间存在着复杂的作用力，有机械力、物理力、化学力及物理化学力．从有 关文献报道可知，此项研究定性多于定量，理论分析多于仪器测试．有待于加强仪器测试定量研究工作。 参 考 文 献 L1] 许志华．煤炭加工利用概论．徐州：中国矿业大学出版社，―119 [2] IkpoxNH B H．褐煤无粘结剂成型的理论研究．煤炭加工利用，1988(2)：53-59 [3] 周祥瑜，刘大华，宋伯云．工业型煤无粘结剂成型研究．煤炭加工与综合利用，1992(2)：33-35 [4] 赵玉兰，吉登高，王 琳．原煤成型特性研究(III)煤的硬度和脆度与成型效果的关系．煤炭转化， )：59-62Esi EllionttM A．煤利用化学：上册．北京；化学工业出版社，―540[6] 江超鸿．成型原料的粒度要求．煤炭加工利用，1986(2)：21-23 [7] 张贻儒，赵会娟，唐 珂等．褐煤型煤主要工艺条件的研究．环境保护科学，)：32― 36 [8) 李登新， 吴家珊， 宋永玮． 煤与粘结剂的相互作用和型煤抗压强度的关系． 煤炭转化， 1992， 15(4)： 76―81 [9] 谌论建，柴一言，祝朝晖．型煤微观结构的研究．煤炭学报，)：304―306 [10] 傅菊英，黄正天，王建晖．铁精矿低温固结团块的研究．烧结球团，)：9―13 [11] 朱德庆，邱冠周，傅守澄等．含粘结剂的磁铁矿生球强度机理研究．有色金属，)： 32―38&－摘自《煤炭转化》－&【用无烟粉煤成型的先进技术生产造气型煤】1 粉煤成型技术生产造气型煤的意义\2 原料煤的选择与配煤1 粉煤成型技术生产造气型煤的意义 我国化肥工业遍布全国，据有关部门统计，中、小化肥厂约有 800 多个，其中 60％以上均以无烟块煤 作为造气原料煤，每年需要块煤约 3000 万 t。由于采煤机械化程度的提高及煤田地质构造的影响，无烟块 煤的产量很低，加之，国家关闭小煤窑。因此，无烟块煤的供需矛盾日趋紧张，难以保证化肥厂造气原料 的正常供应，而大量的无烟粉煤却因利用率低，长期积压，造成了资源的浪费及环境的污染。同时，化肥 厂用块煤，由于在运输过程中的破损，也积压了一些粉煤。在化肥厂的合成氨生产中，燃料费用占生产总 成本的 1／3 以上，故利用粉煤成型技术生产造气型煤替代块煤，不仅可以缓解块煤供需矛盾，充分利用煤 炭资源，同时还可降低化肥原料成本，提高企业经济效益。随着我国成为 WTO 成员，竞争越来越激烈。因 此，开发应用造气型煤是具有重大现实意义的。 2 原料煤的选择与配煤 原料煤是制造气煤的三要素之一，它的好坏直接关系到造气型煤的质量。根据造气煤的物理和化学性 质，无烟煤是制造气型煤的极好原料。山西省晋城煤田的煤属于低灰、低硫、高发热量的煤种，是制造型 煤的最佳原料煤，用它制出的型煤硫低、固定碳高、冷强度和热强度均高，所以造气量就大，很适合作为 制造气型煤的原料。由于地质构造的不同，生成煤的情况也不同，加之机械设备和粘结剂配制对原料煤的 要求，所以对原料必须进行合理的选择和科学的配煤，才能生产出高质量的造气型煤。山西晋城距原料煤 基地也不算远，运输费用也不会高，并选择廉价的无烟粉煤，生产出的造气型煤成本一定不会太高。若生 产厂家选用的有晋城煤或阳泉煤或宁夏煤，均可以科学配比，配成制造气型煤的最佳原料煤。过去人们往 往忽略了对不同原料煤的科学配比，仅用单一品种煤或单一煤矿的煤作为制造气型煤，结果生产出的产品 很不理想，达不到化肥厂的技术和生产要求。如我们曾用晋城 3 个煤矿的煤加以合理配比制出较理想的造 气型煤。3 种无烟原料煤的煤质化验结果见下表 1。 表 1 原料煤煤质化验结果工业分析 ad% 名称 M 甲种煤 乙种煤 A V FC 0.46 0.43 3.07 13.20 7.72 76.01 2.62 19.85 6.79 70.74 ST、ad/%Qgr、V、 ad/MJ/kg 28.86 26.31灰熔点/℃80 &1500&丙种煤2.38 14.37 7.03 76.220.4228.89&1500甲、乙、丙 3 种原料煤合理配比，加粘结剂压制成型煤，其测定结果见表 2。 表 2 型煤样品质量测试结果指标名称 抗压强度 N/个 落下强度&1300% 热稳定性 TS-6% 热强度 N/个 浸水强度 N/个 复干强度 N/个测试指标 820 93.4 77.0 220 150 7003 生产工艺及成型设备\4 粘结剂技术与其相关的因素3 生产工艺及成型设备 生产工艺流程的设计和成型设备的选择也是制造气型煤三要素之一。以前建型煤厂一般都是由现有的 成型设备来确定生产工艺流程，这是违背建厂程序的，应该是根据生产工艺的要求来制造或选择成型设备。 这样建起的生产线是过硬的，经得起连续生产的考验，并能产出合格的产品。 设计型煤生产工艺是选型煤设备的前提，只有根据生产流程合理地布置生产工艺流程，而且要做到各 流程的定量准确、匹配，并实行计算机控制，使各个环节畅通无误，并结合原料煤种和粘结剂特性以及生 产能力要求，算出成型机的线压力强度，小时生产能力作为选择设备的数字依据(将这些数据提供给设备制 造方)。造气型煤的生产工艺流程如图 1 所示。图 1 造气型煤生产工艺流程示意图 综图 1 所述，主原煤和配煤按比例进入原料煤仓，经磁铁选铁后进入破碎机破碎，破碎后的原料煤和 加的添加剂，通过计量器进入储存仓，储存仓的煤按生产能力定量输送到混合机和定量的水溶性粘结剂混 合输人搅拌机搅拌，然后进入对辊成型机成型，成型机下破碎料用提升机再提到搅拌机上搅拌。成型后的 湿型煤输送到烘干炉里进行干燥，干燥后合格的产品装袋运至成品库房。 4 粘结剂技术与其相关的因素型煤粘结剂是粉煤冷压、中低压成型工艺中的主要技术关键之一，它占据了型煤加工成本的主要份额， 同时粘结剂的质量是型煤质量的保证。因此，粘结剂的选择与研制特别重要。 4.1 型煤粘结剂种类 型煤粘结剂种类很多，但从广义上讲可分为 3 类：有机类、无机类、复合类。 4．1．1 有机类 (a)煤沥青、煤焦油和石油沥青及其残渣； (b)高分子聚合物――PVA、FAA、PA、PF 等； (c)淀粉类――木瓜、地瓜、土豆、玉米等淀粉和糖蜜、糖渣等， (d)植物油渣类――葵花油渣、棉子油渣、麻子油渣等； (e)动物胶类――利用工业加工后的动物皮革废料熬制的动物胶； (f)工业废弃物――纸浆废液、含油污水、废轮胎等； (g)腐植酸盐、木质纤维素。 4．1．2 无机类 (a)土――膨润土、高岭土、粘土、瓷土、白泥、河泥等： (b)水泥――系指任何能与水化合生成石状物质的水泥，包括硅酸盐水泥、水硬石灰、火山灰水泥、天 然水泥、高铝水泥、氧化镁水泥、矿渣水泥等； (c)水玻璃、生(熟)石灰、电石泥、磷酸盐、硫酸盐等； (d)有些煤矿的顶、底板泥。 4．1．3 复合类 (a)有机物与有机物复合――如煤焦油与底浆复合； (b)有机物与无机物复合――如美国用膨润土和聚丙烯酸钠和焦磷酸二氢钠复合； (c)无机物与无机物复合――如日本用铝水泥和 CaCO3、K2CO3 复合。 由于复合型粘结剂的掺料之间可起到互补作用，发挥综合效果，能提高粘结剂的多效性所以它是今后 开发新型粘结剂的一个主要方向。 4.2 对型煤粘结剂的总体要求 (1)型煤粘结剂来源要充足； (2)制备粘结剂的原料质量要相对稳定； (3)粘结剂的价格要相对稳定，并且越低越好； (4)粘结剂的制备工艺要简单。 4.3 对型煤粘结剂的质量要求 (1)用粘结剂制成的型煤要有一定的机械强度，包括初始强度和最终强度；气化型煤还必须要有一定的 热隐定性和热强度； (2)粘结剂要有一定的防潮、防水性能； (3)粘结剂的性能不影响型煤使用效果，如燃用型煤不影响燃烧性能，气化型煤不影响气化效果、煤气 质量及炉况的可操作性等； (4)粘结剂的成灰物不宜过大； (5)有粘结剂成型的型煤要考虑后处理工艺，即粘结剂的性能须考虑型煤后处理工艺要简单易行； (6)型煤粘结剂不应产生二次污染。 4．4 粘结剂的选择原则 (1)因地制宜，就地取材或就近取材； (2)针对型煤品种、煤种及煤质选用粘结剂； (3)不同性质的粘结剂要有不同的生产工艺； (4)价格合理。 4．5 型煤粘结剂的理论基础根据“七五”国家科技攻关环保项目 75--85―01、75 一新技术―082 课题的攻关技术报告，型煤粘结 剂研究的理论基础是： 4．5．1 表面化学理论和热力学原理 型煤粘结剂要对煤粒产生粘合力作用，首先必须能把煤粒进行很好地湿润，达到粘质分子和煤的真正 接触，并为它们之间产生机械结合和物理化学结合创造条件，这就涉及到热力学问题和表面化学问题，热 力学和表面化学原理认为：表面张力小的物质能很好地湿润表面张力大的物质。根据上述原理，我们可以 在型煤粘结剂中加入适量表面活性剂以降低型煤粘结剂的表面张力，提高其对煤粒的湿润能力，以便为更 好地形成机械结合和物理化学结合创造条件，对于那些疏水性粘结剂(表面张力较大)，可把煤粒干燥，使 煤粒的表面张力增大，这样两者也可以很好地接触。 4．5．2 传质理论 煤粒为粘结剂所湿润仅为产生粘合力创造了必要条件，据研究，要使煤粒与粘结剂之间产生机械和化 学物理结合，必须使它们之间的距离要小到一定程度(一般在 10A 以下)，这就要靠粘结剂分子的质量传递 ――移动、扩散和渗透。 根据传质理论，温度及外界压力能促使粘结剂分子的移动、扩散和渗透，因此，我们在研究具体某一 型煤粘结剂时可以适当地考虑一下温度、压力等外部条件，对辊成型就是这一原理的具体运用。 4．5．3 粘结剂与被粘物的粘合理论 粘结剂与被粘合物之间的结合力是机械结合和物理化学结合的综合结果，它们对总粘结强度的贡献与 被粘材料表面状态有关，对煤粒这种非极性多孔材料来说，机械结合力常起决定性作用。煤与粘结剂的机 械结合力，是粘结剂渗入煤粒孔隙内部固化后，在孔隙中产生机械键合的结果。根据上述理论，我们认为 在研究型煤粘结剂时，要更多地注意煤与粘结剂的机械结合力，而粘结剂的固化往往是产生机械结合力的 必要条件，因此对型煤的固化工艺必须有足够的重视。 型煤的结渣性(煤化学原理) 4．5．4 型煤的结渣性(煤化学原理) 型煤的结渣性直接影响型煤气化过程的正常进行以及锅炉的正常燃烧和清渣。型煤中矿物质含量及组 成，型煤的煤灰熔融温度及粘度是型煤结渣性的主要影响因素。而粘结剂的加入势必会改变上述 4 个因素， 从而影响型煤的结渣性，因此对型煤的粘结剂性质必须有足够的重视。 4．5．5 反应活性理论 型煤的反应活性是指在一定的高温条件下，型煤与 CO2、水蒸气或 O2 的相互作用的反应能力，是一项很 重要的燃烧和气化特征指标。型煤的反应活性直接关系到型煤在炉内的燃烧反应情况、耗煤量、耗氧量等。 型煤的反应活性(a 值)强，表示型煤在燃烧或气化过程中反应速度快、效率高。 型煤的反应活性与原煤的变质程度、岩相组成，型煤的物理结构、矿物质含量及化学特性有关，而粘 结剂必然会影响到型煤的矿物质含量、物理结构及化学特性，从而影响型煤的反应活性。因此，在型煤粘 结剂的研究中必须十分重视粘结剂对型煤反应活性的影响。 4．6 配制粘结剂的方法 配制粘结剂的具体方法步骤如下： 首先，根据型煤厂家提供的煤种和型煤用户对型煤的技术指标要求，并取煤样到实验室进行科学配制， 经多次反复配方和测试，得出初步的粘结剂配方。其次，将初步配制的粘结剂配方拿到型煤厂家和经过加 工的原煤科学匹配，混合搅拌，上对辊成型机加压成型，再用实验室有关仪器仪表加以测试，冷热强度、 热稳定性、防潮防水性等指标基本达到要求。最后，把型煤产品拿到用户单位进行试烧，满足用户要求后， 才算成功。此时型煤厂才可正式投入生产。 型煤用户认可的型煤产品所用的粘结剂就定为该厂生产型煤的粘结剂。型煤粘结剂对型煤质量的影响 可以说是很关键的因素，它对型煤的强度、防水防潮性、燃烧性能、气化效果、煤气质量、结渣性、反应 活性等都有直接影响。 型煤粘结剂同样对生产工艺也有一定的要求，粘结剂的制备也有一定的工艺条件。方方面面都需要以 科学态度去对待，否则就不可能生产出合格的、符合用户要求的型煤产品。造气型煤粘结剂是在 1989 年研制出的，名称为 PC 一 1 型造气型煤粘结剂，已通过山西省科委和山西 省教委鉴定，该成果发表于国家科委出版的《科学技术研究成果)1990 年第 7 期上，并用在化肥厂造气炉 上渗烧，效果很好。5 烘干技术及其应用\6 结论5 烘干技术及其应用 型煤的烘干也是生产型煤的重要环节，绝不能忽视，它直接关系到型煤产品的质量和数量。辊压成型 后的型煤到成品有 2 种方式，即免烘干和烘干形式，前者需进行养护或凉干，这就需要时间，少者 2d，多 者 3d 一 4d，且还要大的空间。由于成型后不能很快烘干，既影响型煤强度及质量，又影响产量，用这种 方法年生产 5 万 t 能力的最多生产 1 万 t。鉴于这种情况，大多数型煤厂采取上烘干设备，虽然一次投资 较大，但产量高可达到设计能力，并提高产品质量。 目前烘干技术有 3 种：第一种为隧道翻板式烘干窑炉，生产能力尚可，但由于配热风技术和工人操作 技术掌握不好，容易着火。第二种为隧道小车式烘干窑炉，此种炉产量低，用人工多，较落后。第三种为 立式干燥炉，其优点是投资少，占地面积小，无机械磨损和维修费用低，热效率高，是目前较理想的烘干 炉。我们研制的 2000-Ⅱ型工业型煤立式干燥炉，用在山西晋城天义型煤厂，效果很好，并被选人山西三 利集团 60 万 t 型煤厂的可研报告中。 6 结论 (1)利用无烟粉煤成型技术生产造气型煤，对化肥厂来说既经济又适用，符合 WTO 精神； (2)利用复合粘结剂制作造气型煤，即可解决化肥多年积压的破损的粉煤，又比化肥厂过去自己制作的 碳化型煤质量高，产气量大； (3)利用粉煤成型技术生产造气型煤，无论从粘结剂、成套设备工艺、烘干等技术均是成熟的，可以大 大降低造气成本，提高企业经济效益； (4)我们的联合体是从建厂规划设计、设备配套到安装调试等一条龙服务。【浅谈型煤干燥及其干燥设备】1 型煤干燥设备的选型\2 干燥基本理论\3 型煤干燥机理\4 干燥速度在工业型煤生产过程中，以往各生产厂家大部分采用的是免烘干生产工艺，由于其受气候、场地等因 素的影响，只能间断性生产。现今，在新建的型煤生产厂中，为保证其生产线能够正常的工业化连续生产， 大部分都在自己的生产线中增加了干燥设备，过去的一些老型煤生产厂家，为适应市场发展也补增了干燥 设备。各厂所选择的干燥设备形式大部分为翻板多带式，也有选用立窑式、洞道式等。各类型干燥设备在 性能上虽各有所长，但由于不同的料对干燥设备的功能要求不同即使同一类型的干燥设备，为满足不同物 料的要求，其内部具体结构也不尽相同。为此，若在干燥设备的选型及设计中出现失误，必将会影响型煤 生产厂的正常生产，严重时还会导致事故。 目前，在各型煤生产厂所使用的干燥设备中所存在的问题主要有以下几种：一是型煤自燃，严重时烧 坏设备；二是热能利用率低，燃料消耗大；三是实际干燥能力低于设备标定能力。在 当，二是设备本身存在先天性不足。 针对以上问题，在这里我们粗略地谈一下我们对型煤干燥机及其干燥设备选型等方面的认识与看法： 1 型煤干燥设备的选型 1．1 干燥设备的分类 干燥设备以其操作压强和操作方式可分为： (1)间歇式常压干燥器：厢式干燥器等； 以上问题严重制 约着型煤生产厂家的正常生产，并遭受较大的经济损失，究其原因，主要有两方面：一是对设备的选型不(2)间歇式减压干燥器：减压干燥橱、带有搅拌器的减压干燥器等； (3)连续式常压干燥器：洞道式干燥器、多带式干燥器、多带翻板式干燥器、滚筒式干燥器、气流式干 燥器、喷雾式干燥器、双螺旋鹅掌带式干燥器、立式干燥器等； (4)连续式减压干燥器：减压滚筒干燥器等。 1．2 型煤干燥时对干燥设备的要求 (1)操作稳定，连续运行； (2)温度调节方便： (3)干燥时间调节方便； (4)热能利用率高、燃料消耗少、动力消耗少； (5)安全可靠、维护方便。 1．3 型煤的特性 (1)块度均匀、适中； (2)堆积层透气性较好； (3)高温易燃； (4)初始强度较低。 1.4 干燥器型式选择 根据型煤的特性及其对于干燥设备的要求，其干燥设备以选择连续常压类的多带翻板式和双螺旋鹅掌 带式为最佳。 2 干燥基本理论 从含有水分的固体物料中除去水分简称“去湿”，去湿的方法有以下 3 类：第一类是物理化学去湿法； 第二类是机械去湿法：第三类是热能去湿法(型煤只能采用此法)。 用热能使固体物料中水分气化排除的过程称为“干燥”。由于干燥过程系水分从固体内部借扩散作用 到达表面，并从固体表面借热能而气化，再经流动的惰性气体带走，所以干燥的整个过程是由扩散、气化、 排除三个过程来完成的。 干燥过程的本质为去除的水分从固相中转移到气相中，固相为被干燥的物料，气相为干燥介质。这个 过程的得以进行，必须使干燥物料表面上的蒸汽压强超过干燥介质(例如空气)的蒸汽压强，只有这样才能 使物料表面的水分气化，而正由于物料表面水分的不断气化，物料内部水分方可继续扩散到其表面。 干燥过程的力学与其它过程类似，也分为静力学和动力学两方面。干燥静力学是说明被干燥物料和干 燥介质的最初与最终状态间的关系。通过物料衡算和热量衡算，干燥静力学可以确定物料的干燥程度、去 除的水分量以及所需消耗的热量。干燥动力学是说明在干燥过程中物料在任一时间的温度与各种支配因素 的关系，包括两方面：一方面是物料的性质和构造以及形状和大小；另一方面是干燥介质的情况；如空气 的温度、湿度、流动方向和速度等。根据干燥动力学，可以确定物料中除去水分量与干燥时间的关系，并 可在某种固定干燥情况下预先估计物料干燥的某种程度所需的时间。 在同时明确了干燥静力学和干燥动力学以后，才可作出干燥过程的计算和干燥设备的设计。 3 型煤干燥机理 当型煤超过其平衡湿度而与热空气接触时，虽然在开始时水分系均匀地分布在型煤中，但由于湿型煤 表面间的湿度差，于是型煤内部的水分借扩散作用向其表面移动而有表面气化。由于热空气连续不断地将 此气化的水分带走，从而达到使型煤干燥的目的。 虽然型煤中水分的内部扩散与表面气化是在同时进行着， 但在干燥过程不同期间干燥机理不一定相同， 这是由于型煤的结构，性质以及温度等和周围热空气的情况的影响。因此，型煤在整个干燥过程中的机理 是非常复杂的，只在很短期间其水分的内部扩散与表面气化的速率才恰巧相等，实际上，型煤在干燥过程 前期，水分在其表面的气化速率是小于在其内部扩散速率的，而在干燥后则相反。由于物料干燥过程的主 要控制对象是速率较慢的对象，因此，型煤干燥前期主要控制气化速率，而后期主要控制扩散速率。这在 确定干燥设备的风量、风温、风速、空气流向、送风方式时要重点考虑。4 干燥速度 在热空气的温度、湿度、速度以及与型煤接触情况不变的恒定干燥情况下，为了确定型煤干燥所必须 的时间，首先要决定物料的干燥速度，干燥速度为每单位时间在每单位干燥面积上被干燥物料所能气化的 水份量。干燥所需时间与干燥速度成反比，因此干燥设备的生产能力在其它情况不变时由干燥速度来决定。 影响型煤干燥速度的因素很多，其中较为重要的有： (1)型煤的性质与形状：包括粘结剂的物理结构、化学组成、型煤的形状及大小、型煤层的厚薄，以及 水分的结合方式等。 (2)型煤的最初与最终湿含量以及其临界湿含量：此项与干燥速度随时间而降落有关。 (3)热空气的温度：热空气的温度愈高则干燥速度愈快，惟以不使型煤自燃、动力与燃料消耗恰当为原 则。 (4)热空气的温度和流动速度：热空气相对湿度愈低、水分气化愈快、在等速干燥阶段该因素影响最为 显著。增加空气的流动速度可以增加型煤的干燥速度(在干燥设备设计时，在满足其正常运行的前提下，要 尽量缩小其内部空间，以提高恒定量空气的流动速度)。 (5)空气与型煤的接触情况：接触情况主要取决于热空气的流动方向。流动方向与型煤的气化表面垂直 时，干燥速度最快，平行时则交叉。这是因为热空气流动方向成垂直时的边界层的厚度要比平行时为薄。 (6)干燥设备的结构：上述各因素，都和干燥设备的结构有关，干燥设备的构造必须针对有关型煤干燥 速度的因素而设计。 影响干燥速度的各因素之间的关系，至今还不能完整地用数学函数的形式来表达，因此，在设计型煤 干燥设备时，只能根据型煤的特性，选用适合其特性的实验数据作为计算依据。5 型煤干燥温度\6 型煤干燥设备典型问题分析\7 结语5 型煤干燥温度 型煤的燃点根据其煤质情况，一般为 400℃～500℃，由于热能积聚，型煤在低于此温度的环境中停留 时间达一定长度后，仍可引起自燃，根据实验和生产操作经验，型煤在干燥温度超过 250℃时一旦停留时 间过长就有引起自燃的可能，再则，干燥设备内部的运动部件均由钢材制成，钢材在 200℃左右时其强度 最高，因此，型煤干燥温度选择 180℃～220℃为最佳。 6 型煤干燥设备典型问题分析 以某型煤厂所使用的一台带式翻板机中所存在的问题为例，作如下分析： 6．1 所存在问题 (1)实际干燥量达不到标定能力，使生产不能正常连续进行。 (2)型煤多次自燃。 6．2 设备结构概况及基本技术参数 该机为两层翻板式，单层长度 45m，带宽 1．6m，层距 0．8m，热空气由机头下部引入，机尾上部排出， 型煤由机尾上部进入上层，热空气对上层型煤以平行逆流方式流动设计干燥量为 8t／h，风机功率 22kW， 风量 1m ／h，风压 2lOOPa 一 1400Pa，干燥室截面积约 6m ，室内总―体积 300m ，料层厚度约 150―200mm。 6．3 实际操作效果 该机在使用中的实际效果如下： (1)进风温度 320℃，出风温度 120℃，型煤干燥 2 小时后，心部存在可见湿度，平均水分含量 7％。 (2)进风温度 200℃，出风温度 90℃―100℃。型煤干燥 2h 后，心部有 50％体积的可见湿度，平均水 分含量 11％。 (3)进风温度 200℃，出风温度 90℃～100℃，型煤干燥 2．5 小时后，心部仍有杏核大可见湿，平均水 分含量 9％。3 2 36．4 问题分析 从该机的结构和实际操作情况来看，该机设计上存在以下几方面失误： (1)热空气流动方向：该机热空气流动方向采用的是与型煤平行流动的方式上层逆流下层并流。 在逆流干燥时，要求湿物料进入时的温度决不能低于热空气在出口时的露点，由于型煤在进入该机时 的温度是常温，而该机热空气在出口时的露点又在很大程度上高于常温、因而型煤进入该机后，在相当的 一段区域内，被湿热空气将其中水蒸汽部分地冷凝在自身上，在这一区域内，型煤不但没有被除去水分， 反而增加了水分，该机总长度虽为 90m，但真正的有效工作长度是低于这一长度。 在采用平行逆，并流空气流动方向设计干燥设备时，为提高干燥设备的平均干燥推动力，应将热空气 进出口选择为两端同时进人中间排出或与此相反的方式，而该机的设计确违背了这一原则。 (2)风速、风量、风温。风速风量风温是型煤干燥过程的主要因素，在多带式干燥设备中，要求风速在 3m／s 以上，而该机的风速却仅有 0．7m／s～1．4m／s。 使用风温为 200℃的多带式干燥机，干燥型煤的能力若要达到 8t／h，在其结构设计合理的前提下，每 小时需耗风量最少也在 40000m ，而该机所使用的风机其风量仅为 15500m ～31000m ，与实际需要量相差较 大(因进、出口温差而导致进口风量增加，而因阻力漏风等因素又会导致进口风量减少，两者在此视为相互 抵消)。 该机所使用风温最高已达 320℃这是引起型煤自燃的主要因素。 6.5 结论 以该机的现状综合分析计算， 该机在风温为 200℃时型煤的实际干燥能力最多只能达到 4t／h～5t／h， 相差几乎一半。 7 结语 在型煤干燥方面、干燥设备的使用和生产起步都较晚，至今对其认识可能还存在一定差距，有一些刚 介人型煤事业的人，对此无法作出正确的判断。导致在实践中走了许多的弯路，甚至浪费了大量的人力、 财力。免不了会出现这样那样的失误，出现了失误并不可怕，就怕没有恒心。我们希望大家共同携起手来， 相互交流，取长补短，共同发展，在型煤产业这块天地里，我们相信大家都会成功的。3 3 3【无烟煤型煤生产工艺流程及设备配置】1 型煤生产工艺路线由于无烟煤属高变质程度煤种，其具有的强度高、可塑性差、热态下不软化等特别性质，导致型煤生 产过程中的难度也较大。该问题受到业内人士的广泛关注。有关院所对此做过专门的研究、探索。晋城市 洁净煤技术研究所地处晋城无烟煤海，有着得天独厚的地理优势，在长期致力于煤炭转化产品的研究、开 发、利用中，取得了一些成绩。先后研制出两种性能较优越、可操作性强的型煤粘结剂(已申请国家发明专 利其中一项已通过省级科技成果鉴定)，新开发研制的 FG 系列型煤干燥机较好地解决了型煤干燥过程中的 几个难题，使用效果很好。许多生产厂家都片面地将型煤质量不好，归结为粘结剂问题，而忽略了设备、 工艺的不足或缺陷，走了许多弯路。现就型煤生产工艺路线及设备配置方面谈一些切身经验和体会，以供 参考。 1 型煤生产工艺路线 比较合理的工艺路线如图 1 所示。图 1 型煤生产工艺以此工艺路线采用低压冷成型方式进行型煤生产是比较合理的。在目前的型煤生产厂家中大部分都没 有烘干系统，特别是原料煤的烘干原料煤含水量的多少，直接影响型煤生产的连续性和液体粘结剂的加入 量，对质量的影响自然很大。无烟粉煤加入粘结剂后的含水率在 8％一 10％左右时成型性能为佳，而有的 进厂原料煤的含水量可高达 12％以上，像这样的高水分原料煤，除非加入粉状粘结剂，否则根本无法成型。 所以原料煤在成型前进行干燥是必不可少的。 型煤成型后的干燥装置也必不可少(不易烘干的和炉前成型除 外)。如果型煤不能够在数小时内基本干燥，那么连续的大量生产就行不通。对于免烘干粘结剂来说，能够 在保证型煤的冷、热强度高、灰分增加量少、具备一定的耐潮防水性，而且价格较低、原材料来源又广的 快速自硬式粘结剂的生产是相当困难的，也可以说在目前条件下是根本不可能的。所以型煤成型后的烘干 是非常必要的。 型煤在成型过程中，必将有少量的小块及粉状物科需返回重新成型。目前，在晋城市范围内的型煤厂 都是将这部分物料返回在混碾后的新料中一起重新进入成型机的。将这部分返回物料返回到混碾机中再进 行一下混碾是比较合适的，只有这样才能真正保证型煤的强度均衡。 目前，部分对辊成型机增加了预压装置，但有些预压装置设计很不合理，对型煤的成型过程不仅起不 到好的作用，反而产生不良因素。在晋城市的一些型煤厂中就有这样的情况产生。实践证明，生产无烟煤 型煤过程中，增加预压装置是没有必要的，而应当增加的是松料装置。型煤在对辊成型过程中，在成型机 压力恒定的情况下，其随物料压缩的变化而增减，物料的压缩比又随两辊外圆相切所形成的夹角区的截面 积的大小和物料干湿程度而变化，夹角区的截面积又随筒直径的大小而变化。所以型煤的强度在压力恒定、 粘结剂恒定的情况下，主要取决于辊筒的直径、物料的添充量和型煤的块厚。中、小块度型煤是没有必要 进行预压的。型煤的成的现有冶金机械、矿山机械、化工机械及铸造机械并进行合理的有机组合，就可达 到一条完美的型煤生产线。每条线的生产能力最大不宜超过型压力以 300kg／cm ~50kg／cm 为佳。压力与 压缩的关系如图 2 所示。2 2图 2 成型压力与型煤压缩程度曲线2 设备的选择与配置2 设备的选择与配置 型煤生产设备的配置，只需选择早已定型 10 万 t，对于 10 万 t 以上的大型厂，建议采用多线并联交 替维修的方式进行生产为好，因为这样既可保障工厂生产的连续性，又可使现有机电设备满足型煤生产线 能力的要求。 在型煤生产过程中，设备上与粉煤物料接触的零部件要尽量避免滑动摩擦，以此来减少设备磨损，提 高设备寿命。在型煤设备的选择上要重点考虑这一问题。对于那些绝对不可避免的滑动摩擦，其易损件必 须能够易于更换，最大限度地减少设备的停机时间。至于设备的选型和布局连接，笔者建议如下： (1)设备的布局及连接如图 3 所示。 (2)设备的选型：型煤生产中的各种设备，其煤处理能力若能达到 l0t／h，每天按 20h 开机，每年按 251 个工作日计，其年生产能力就可以达到 5 万 t；若按每年 300 个工作日计，其煤处理能力只需 8t／h。 成型机由于其模板的磨损，成球块度将会逐步增大，其生产能力也随之增大。所以，成型机的前置设备必 须具备不少于 20％的高调量的功能。年产 5 万 t 和 10 万 t 型煤的设备选择见表 1。 冷却、缓解仓及成型机料仓的上下限料位也可采用气囊一微动开关控制灯光、报警器来实现料位的控 制。 以上设备经合理组合后所形成的生产线，只需在中央控制室集中统一控制便可进行生产，若引人微机 控制系统，便可全面实现自动化生产。太阳石实业有限公司有足够的技术力量对此生产线进行组合设计和 自动化控制设计。3 粘结剂 太阳石实业有限公司对粘结剂的研制，主要是针对无烟煤气化型煤的。在目前的研究成果中，性能较 为优良有 TGN 型和 TFA 型两种，用这两种粘结剂生产的型煤都具有很好的冷、热强度和防水性及热稳定性， 其灰分增加量只有 2．5％一 6％。TGN 型煤总成本为 30―40 元/t，TGA 型煤的总成本更低，只需 20～30 元 ／t。TFN 型粘结剂现已用于规模化生产。TFA 型粘结剂由于受设备条件的限制，现在未能直接进入生产应 用。太阳石实业有限公司现在已进行设备补充，短期内将会在生产线上得以应用。这两种粘结剂的最大特 点就是在保证型煤其它质量指标的前提下，着重提高了型煤的热强度。 以上是太阳石实业有限公司对型煤生产工艺、设备配置的经验看法和认识，为了使即将上马项目的企 业少走弯路，顺利投产，创造效益，笔者建议做好以下几方面的前期工作： (1)首先必须明确要成型的煤种和生产何种型煤； (2)根据实际情况确定生产规模； (3)根据自己的场地、地形及周边环境，合理设计出工艺流程： (4)设备选型要慎重，多实地考察、多比较， (5)设备的安装、配置要合理，尽量少走或不走弯路，注意生产过程中的自伤。 只要工艺合理，设备选型配置得当，再配以相应的粘结剂，必然会生产出质量好的型煤。【关于型煤发展若干问题的探讨 】0 引言\1 政策导向\2 经济方面0 引言 众所周知，型煤生产及应用是我国洁净煤技术的主要组成部分之一。型煤用于燃烧，可节能降耗，减 少环境污染。型煤用于造气，能解决无烟粉煤大量积压、资源浪费、块煤短缺的问题。然而型煤发展 20 多 年，燃用型煤除蜂窝煤达到普及应用外，其它燃用型煤均没有得到长足的发展。造气型煤除化肥厂就地成 型解决无烟粉煤的利用，从而降低生产成本外，一些专业造气型煤生产厂均不能满负荷生产。纵观山西的 型煤生产状况，90％以上生产厂不赢利或停产。我国的经济已经进入市场经济，政策的制定及企业的经营 必须按照市场经济规律来进行。分析型煤发展缓慢的原因，主要有政策、经济、技术、市场等 4 个方面。 1 政策导向 《中华人民共和国大气污染防治法》第二章第七条规定，“国务院有关部门和地方各级人民政府应当 采取措施推广成型煤和低污染燃烧技术，逐步限制散烧煤”，国务院《关于结合技术改造防治工业污染的 几项规定，第八条指出：“为了减少城市的大气污染，要先把低硫、低挥发分煤炭供应民用，并尽快普及 烧型煤”；国务院环委会《城市烟尘控制区管理办法，第四条第六款指出，“大力推广民用型煤，积极发 展工业型煤”；国务院环委会《关于防治煤烟型污染技术政策的规定》的“煤炭加工技术政策”中明确指 出：“煤炭销售前要进行筛选，粉煤要加工成型煤出售，以提高热效率和减少二次扬尘”；1992 年环发大 会后，中国制定的 21 世纪的十大对策第四条指出，要提高能源利用效率，改善能源结构。一些大、中城市 也相应制定了许多政策法规，如北京、天津、烟台等地已制定了旨在减少城市煤烟型污染的地方性政策法 规。从上述情况看，国家与地方对型煤的生产与应用，都从政策上进行了积极的支持，对型煤发展具有一 定的推动作用。然而也有不足之处，例如至今国家没有制定不同煤种、不同用途型煤的产品标准，致使型 煤生产无规可循，型煤用户对产品不知伪劣。至今没有一条有关推广或改造适合型煤燃烧的燃烧器(除蜂窝 煤外)的报导，结果使型煤在现有燃烧器中燃烧效果不佳，如点火难、火焰短、烧不透等。因此我们认为今 后型煤发展从政策导向上要注意下面几个方面： (1)从煤的综合利用方面考虑，型煤生产原料应放在非炼焦煤(如无烟煤、贫煤、半焦粉等) 方面，而 不应采用炼焦煤来生产型煤。二者从价格上相差较多，采用炼焦煤生产型煤，不仅烟大，而且成本高。 (2)要尽快制定不同类型型煤的国家标准。例如，从能源角度出发，首先应限制型煤的挥发分含量，其 大小影响到燃烧过程的点火难易、火焰长度、传热类型及调火方式；其次应限制型煤的固定碳含量，其大小直接影响到型煤的发热量，即用户的利益。而从型煤用作造气原料方面考虑，主要应限制影响造气工艺 参数的不利因素，如型煤的冷、热强度，挥发分含量、硫含量及固定碳含量，它们直接影响到造气过程中 透气性的好坏、气体中有害物的多少及产气量的大小，也就是说，直接影响到化肥厂的造气成本。 (3)要从政策上鼓励、 资金上支持型煤燃烧器的研制开发。 例如， 燃用型煤的锅炉的研制与生产， 100％ 造气型煤的造气示范，进而获得型煤造气的合理的工艺参数对造气型煤的要求，同时制定出国家标准；要 从政策上鼓励以无烟粉煤生产造气型煤，解决无烟粉煤大量积压的问题。如山西省晋城市型煤出省免收 20 元能源基金、10 元生产补贴款和 5 元专向维简费，大大推动了无烟粉煤生产造气型煤的发展，对无烟粉煤 的综合利用起到了积极的推动作用。 2 经济方面 从型煤生产厂家来讲，其生产目的是为了赢利，即型煤的出厂价必须高于型煤生产的总成本，否则将 造成亏损、停产。而型煤生产成本大体由原料价格(包括煤价、粘结剂价格)、生产费用(包括工人工资、电 费、水费、设备折旧费等)及管理费用组成，对于不同的生产厂家来说，生产费用和管理费用两项基本上差 别不大，因而型煤成本决定于原料价格，即煤价和粘结剂价。不同的煤种、煤质，不同的粘结剂，使型煤 的成本不同，产品质量不同，造成产品的市场竞争力和经济效益不同，因而型煤生产要因地制宜，不宜一 哄而上。 从用户来讲，型煤用于燃烧除了满足环保要求外，性能上要求热值高、易燃烧。造气用户要求型煤固 定碳含量高，产气量大，因而原料灰分高、粘结剂增灰大，型煤固定碳含量低的型煤是没有市场竞争力的， 因而也无效益可言。 总之，型煤售价与原煤价格相比，无论就地转化还是远距离销售，型煤价格是原料价格(粉煤)的 2～3 倍，在经济还不发达的地方无疑增加了用户的负担。因而，从环保角度出发，型煤应在人口密集、经济相 对发达的大、中城市推广，并给予政策上的扶持。3 技术方面\4 结论3 技术方面 3．1 工艺设备主要存在的问题 经考察，目前型煤生产工艺及设备存在如下问题。 (1)没有一个厂有煤料的烘干装置，致使在一定的成型水分要求下液体粘结剂加入受到限制。型煤含水 量过大，会使型煤成球量降低、初始强度减小，后续型煤烘干负荷较大、烘干时间长、生产率低，并且使 型煤在烘干过程中形成裂纹，气孑 L 率增加，降低型煤的强度。原料煤含水量较大，会使一些有机粘结剂 不易润湿煤粒表面，致使粘结性变差，影响了型煤的强度。此外，原料煤含水较大，还造成煤料堆比重减 小，成型压力降低，直接影响型煤的强度。 (2)一些生产厂家未安装原料计量装置， 特别是液体粘结剂计量装置， 影响了配料的准确性和型煤的冷、 热强度。 (3)成型机的压力较小，型煤的强度主要是由粘结剂的性能及配入量决定的。此外，国内较大重量的型 煤还不能生产，即辊径大于 2mm 的成型机还未研究出；还没有一台能生产不同重量混合球的成型机来满足 燃烧与造气要求。笔者认为，均匀的球对燃烧和造气不一定是好事。大小球配合可使造气过程中较易起火， 且减少了吹气过程中粉尘的吹出，大小球配合可使床层相对稳定，不像均匀球造气时同时烧烬，造成床层 同时塌落，气体携带物增加。有较大的球配合，在高风时不致使床层吹翻，甚至将型煤吹出。上述观点有 待进一步的工业验证，以便早日实现 100％型煤造气的愿望。 (4)型煤原料的混合与搅拌需要优化。目前，生产厂家搅拌工序主要分为间隙搅拌和连续搅拌两种。间 隙搅拌能控制搅拌时间，搅拌相对均匀，且配料相对准确，但需多套设备才能使成型连续化。连续搅拌一 般为两个卧式搅拌机相串联或一个卧式搅拌机串联一个立式搅拌机。实践证明，后者搅拌效果较好，但立 式搅拌的动力需求较大，立轴易断，维修费较高。搅拌设备及工艺选择的好坏，直接影响到煤料的均化、型煤的质量及产量，应引起设计单位和生产厂家的重视。 (5)经考察，目前生产厂家使用的型煤烘干炉存在着许多问题。一是加热速度过快，造成型煤裂缝，强 度降低，二是加热温度过高，发生型煤燃烧，烧坏设备；三是气流速度小，致使干燥速度慢，影响生产量。 可见，烘干炉性能好坏直接影响到型煤厂的产量及产品质量，因而有必要对型煤的干燥原理与干燥设备进 行分析。 型煤的干燥过程主要以热空气或热烟气为干燥介质，热气体主要以对流方式进行传热。型煤的干燥过 程既是传热过程，也是传质过程，传热过程与传质过程又是相互联系的。型煤的干燥不仅需要型煤中水分 自内部向表面移动，还需要吸收热量使水分气化。因此，干燥过程的条件是：型煤获得热量，型煤表面所 产生的水蒸汽分压大于干燥介质中水蒸汽的分压，压差越大，干燥进行得越迅速。在干燥过程中，当型煤 表面水蒸汽的分压等于周围介质的水蒸汽分压时，型煤中的水分不能够再排除，水分的蒸发处于动态平衡 状态。因而干燥介质必须及时地将气化的水蒸汽带走；型煤中的水分不断地由内部向表面移动。整个干燥 过程由内扩散、蒸发及外扩散等过程组成，它包括了热的交换和物质和传递，是传热、传质过程的综合。 为了提高干燥速率可采取如下方法： 首先是加速传热过程： 一是提高干燥介质的温度，增大温差，这有利于加快传热。但介质温度过高易使型煤表面温度迅速提 高，型煤表面水分与中心水分浓度差太大，型煤表面受张，内部受压，易使型煤变形或裂开。 二是提高干燥介质的流速，加快传热过程。 三是增加传热面积。 其次是加速传质过程： 一是外扩散过程。型煤表面水分的扩散与型煤表面边界层的厚度及型煤表面水蒸汽的分压和干燥介质 的水蒸汽分压有关。增加干燥介质的流速，可减薄边界层的厚度，有利于水气的扩散，可加快干燥速率； 此外，降低干燥介质的水蒸汽分压，也可加快干燥速率。 二是内扩散过程。型煤内部水分移动的动力有两种：一种是由于型煤内部存在水分梯度而引起的水分 移动，称为湿扩散。水分自型煤内部移动到表面主要靠扩散渗透力和毛细管力的作用，并遵循扩散定律。 另一种是由于型煤内部，温度梯度而引起的水分移动，称为热扩散。引起水分移动的原因有：水分子在高 温处的动能大于低温处的动能；毛细管中水在高温处的表面张力小于低温处；毛细管中或空隙中温度高处 的空气压强大于低处。上述种种情况使型煤体内的水分由高温处向低温处移动。 经调查，目前型煤烘干主要采用隧道式烘干炉、链式烘干炉和直立式烘干炉。隧道式烘干炉可连续生 产，且产量大，热耗低，干燥制度稳定，易于控制与调节，劳动条件好。但由于隧道内气体流动方式类似 于水平流动，因此易产生气体分层现象，造成上下温差，使干燥不均匀。此外，隧道式烘干炉占地较大， 机械投资较多。 为使隧道烘干炉内温度均匀，可采取的措施有：控制气流方向，送风口设在上部，排风口设在下部， 适当增加气流速度，以减少几何压头的影响；干燥介质循环，自下部抽出，上部打人，使气体产生扰动； 装车时尽量上密下疏，减少与顶部的间隙，以增加上部气流的阻力；干燥炉应严密，防止漏气。 在一般链式烘干炉中，干燥介质的流速很小(1m／s 以下)，对流换热系数很小，传热慢，并且水气化 后外扩散过程也慢，使干燥速度的提高受到限制。为使烘干炉内温度均匀，干燥介质应从顶部集中或分散 鼓人，废气由底部集中或分散抽出。为利用余热及调节干燥介质的温度、湿度，可采用部分废气循环。应 特别注意，型煤人口端温度过高时，会造成型煤干燥剧烈，使型煤形成较多裂纹，降低型煤的强度。 立式烘干炉与隧道式烘干炉相比，气体流动方式较合理，型煤球自上而下运行，热气体由下往上流动， 两者逆向换热，炉内温差较小，型煤干燥均匀。根据烘干方式的需要，热气体可以在烘干炉中下部一次导 人，也可分段多处导人，烘干后的废气可从不同部位导出。内热直立炉生产能力大，加热速度快，热利用 率高，操作环境好。型煤自动下行，具有动力消耗低、机械投资少、占地面积小、无机械磨损等优点。存 在的缺点是炉容有限，生产率较低，需多座炉来适应生产需要。 3．2 粘结剂方面粘结剂技术是型煤生产过程中的关键技术，也是制约发展的关键因素之一。纵观目前生产厂家使用的 粘结剂大体分为无机、有机、有机无机复合三大类，但从型煤冷强度、热强度、耐水性、固定碳、经济性 的指标要求看，还没有一种十全十美的理想粘结剂品种。 无机粘结剂经济性能好，冷、热强度较好，有些能耐水(如水硬性粘结剂)，大部分不耐水(如粘土类)， 最大的缺陷是型煤增加灰分大、固定碳低，不能满足用户对于热值或产气率的要求。而一些水硬性粘结剂， 不宜烘干，只能凉干，影响产量。且免烘干型煤在加热过程中一些无机化合物会分解、释放出有害化合物， 对用户的燃烧、造气造成危害，特别是无机物的加入影响了灰熔点，破坏了结渣性，对造气尤为不利。要 想解决结渣性问题，满足造气过程既要灰熔点高，又要灰渣不散，减少气体中灰尘带出物，技术难度大。 有机粘结剂燃烧性能好，型煤固定碳含量高，但粘结剂价格高，大部分热强度不高，燃烧与造气过程中型 煤溃散使气体中灰尘携带物增加，燃烧时达不到环保标准，造气后处理麻烦。有机无机复配，能在一定程 度上弥补各自的缺陷，但在技术和生产上难度较大，工艺复杂，成本也相应提高。因此，粘结剂的选择不 要理想化，每类粘结剂均有它的优点和缺陷，只能根据用户的要求来选择和复配经济性适合的粘结剂． 4 结论 综上所述，型煤生产与应用发展至今，还存在着较多的问题，我们要正确认识，分析对待，不能理想 化。型煤性能虽好，但不能与块煤相比，二倍于原煤的价格是型煤推广的一大障碍。没有一种粘结剂是万 能的，能同时满足型煤生产厂与用户双方的要求。因而笔者建议： (1)型煤用料鼓励采用大量积压的无烟粉煤、贫煤、半焦粉等非炼焦煤，降低型煤生产成本。 (2)鼓励就地成型，降低型煤生产的成本和性能要求(如耐水性)，特别是采用粘土类无机粘结剂生产型 煤，更应就地成型，减少无用灰分的运输。 (3)进一步完善型煤生产工艺， 特别是生产大块型煤成型机的研制， 烘干炉结构的改进， 粘结剂的定量， 搅拌捏合的均匀性的改善等。 (4)积极研制型煤燃烧器，完善型煤应用。 (5)国外的型煤灰分很低，约 5％～8％，发热量一般是 30 000kJ／kg，我们应向国际要求看齐，采用 具有粘结性的碳质原料做粘结组分，如焦油沥青类、糖浆类、聚乙烯醇类、淀粉类生产型煤，改善型煤的 性能，提高型煤的热值。此外，还可对原煤通过洗选，以降低煤的灰分，提高型煤的固定碳含量。 (6)型煤产品是一种环保产品，生产厂家利润很小，用户成本高，政府要在政策上继续给予支持。 (7)型焦是满足造气要求的理想原料，以沥青为粘结剂经冷压成型后的型煤经进一步氧化、炭化处理生 产型焦，或以无烟粉煤、半焦粉和部分粘结性煤热压成型后经热处理，炭化处理生产型焦，可提高型煤质 量和利用范围，扩大炼焦原料，是型煤发展的趋势。【炉前成型工业型煤的发展现状和前景】1 固硫洁净型煤技术的发展\2 炉前成型机械的发展我国自 80 年代初开始大力发展工业型煤，当时提出有两条技术路线。一条路线是集中成型生产出一定 规格的型煤供应企业用户， 另一条路线是采用炉前成型的方法来解决各工矿企业锅炉烧散煤的问题。 “七 在 五”期间由国家物资部燃料司组织实施了《工业型煤开发》的国家“七五”科技攻关课题。其中的“工业 型煤炉前成型”子课题是由浙江大学燃料利用研究所作为技术负责单位完成的。该课题的完成为燃用工业 型煤提出了一个工艺简单可行、便于推广的技术。近 9 年来，炉前成型工业型煤取得了显著的发展，炉前 成型机械在全国各地都有生产，现已有各种不同的结构特性。固硫洁净型煤的推广应用更是近年来发展的 主要成果。为此，我们对近年来发展的现状和前景作一次回顾和展望。 1 固硫洁净型煤技术的发展 “七五”科技攻关课题中实施的工业型煤炉前成型技术是国内外首先使用的技术，为此该技术获得了 国家发明奖。当初燃用型煤的目的是为了提高锅炉效率和减少烟尘排放。近年来随着环保意识的不断加强，作为洁净煤技术之一的工业型煤得到了越来越广泛的重视，固硫洁净型煤的推出也就成了历史的必然。所 谓固硫洁净型煤就是在型煤原料煤配煤过程中加入复合添加剂。杭州市燃料公司采用统一配制、分散成型 的方案，即由煤炭供应部门根据用户需求集中对煤炭进行筛选、配制、加入固硫剂和添加剂，用户只需在 煤斗中安装成型机，即可实现炉前成型。为保证产品质量，杭州市燃料供应单位还根据 1992 年 3 月制定的 《浙江省商品煤监督检查细则(试行)》制定了相应的企业标准。重庆市南桐矿务局由于高硫煤的禁止使用， 也把洗煤、选煤和加复合固硫剂结合起来生产出了洁净煤。 统配洁净型煤技术经过大量的实验研究，目前已进入应用阶段。现在杭州市应用该项洁净煤技术的单 位有 30 家，已被环保部门列入限期改用洁净型煤的单位还有 30 多家。1997 年我们在杭州五丰冷食有限公 司一台 DZL4―13 链条炉上进行了工业试验， 市环境监测中心站和市节能技术服务中心对使用原煤和洁净型 煤的效果进行了对比测试，各项指标均达到环保要求。之后，白天鹅宾馆、灵峰山庄、省中医院和近江大 酒店等单位的 2t／h～6t／h 链条炉也相继采用了该技术。 在试验研究中我们发现不同煤种之间的差异比较 大，一种添加剂不可能适用于所有煤种。为满足不同用户的需要，我们把众多煤种分为几类，选出具有代 表性的煤样，经过大量的试验确定其添加剂的配比。有了这些数据，我们就可以根据用户用煤的性质划分 其类别，然后选择添加剂的种类。我们配制洁净煤的原料煤对杭州地区来说主要来自淮南、兖州、大屯、 枣庄、渑池、长广和晋城等地。另外有两种添加剂用于重庆地区的高硫煤，其煤种选择于东林、红岩、砚 矿、鱼矿、乙精和煤泥等。 表 1 列出了两年以来在杭州、重庆几个单位燃用固硫洁净型煤的主要环保试验的结果。 对于燃用固硫洁净型煤的锅炉除进行环保测试外，还进行热工测试以测量锅炉效率的变化，主要测试 结果见表 2。 现在我们开发的固硫洁净型煤又推广到江西南昌市和广西柳州市。 杭州市已建成年产 30 万吨的洁净煤 生产线，南昌市也将筹建年产 15 万吨的洁净煤生产线。 2 炉前成型机械的发展 1987 年生产投用的第一台炉前成型机是辊式椭球形型煤成型机械，目前在杭州市市场上供应的该种成 型机是由杭州绿环生化机械厂生产。除此以外，重庆、柳州市市场上还有一种正交弧槽式型煤成型机，该 机械是由重庆南桐矿务局机械制造厂生产。与前者相比，它的脱模效果好，成形率高，而且结构新颖合理， 性能稳定可靠。上述两种不同型号的炉前成型机均为浙江大学燃料利用研究所设计；现通过广大用户单位 的使用，在洁净型煤的推广中，获得了令人满意的效果。3 工业型煤的发展前景(1)3 工业型煤的发展前景 到目前为止，工业型煤在整个工业锅炉中燃用的比例还是很低的。这说明这方面还有大量的工作需要 做。但要认为型煤燃烧的比例大于散煤燃烧的比例也是不现实的。首先尽管现在机械化开采的程度提高， 粉煤的占有率也不断提高，但总还有 40％左右的块煤，把块煤破碎来加工制造型煤是不科学的。此外对于 10t／h 以上的大型链条锅炉，使用炉前成型机械也有一定的困难和问题。但只要各地各级领导和企业管理 人员重视，达到 20％的型煤燃用比例在 10 年内也是可以实现的。到那时将达到全国每年燃用 120Mt 左右 的工业型煤。 现在是发展工业型煤的大好时机。各地都在为解决酸雨问题考虑积极发展固硫洁净型煤。只要进行统 一规划，制定和完善一套兼顾环境和经济效益的产业政策、经济政策，建立扶持、奖励和惩罚政策，以经 济、行政和法律手段进行宏观引导和调控，就可以迎来工业型煤大发展的明天。 表 1 工业锅炉燃用洁净型煤环保测试3序号测试日期测试地点锅炉出 力 t/hSO2 排放量 mg/Nm 原煤脱硫率 *%洁净型煤1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
浙大校内招待所 杭州新桥饭店 浙大校内招待所 杭州五丰冷食公司 杭州五丰冷食公司 杭州五丰冷食公司 南桐矿务局发电厂 南桐矿务局发电厂 杭州空军疗养院 杭州估康食品集团公司 杭州下水热电厂 杭州康源热能公司 南桐矿务局发电厂1 4 1 4 2 4 5 5 4 4 4 2 58.1 6.00 0.0 0.98 2.98 1.22836.84 779.38 5.00 872.00 1
.76 .9229.98 44.25 27.17 49.17 30.5 41.03 47 40 31.82 24.77 45.13 30 88.5**该脱硫率包括洗选加工3 工业型煤的发展前景(2)表 2 燃用原煤与固硫洁净型煤的热工测试比较原煤锅炉效 锅炉 序号 测试日期 测试地点 出力 t/h 杭州市节能 1
杭州五丰冷食公司 4 技术设计研 63.01 究所 杭州市能源 2
杭州康源热能公司 2 -测试单位 率型煤锅炉效率正平 反平 正平 衡 衡 衡反平衡68.14--利用监测中 73.26 71.27 75.23 74.81 心 重庆西南节3南桐矿务局发电厂5能技术服务 53.08 48.28 65.26 69.43 中心发展新型煤化工，建设煤炭―能源化工产业 发展新型煤化工，建设煤炭―能源化工产业杜铭华 摘 要徐振刚郭治（煤炭科学研究总院北京煤化学研究所，北京市和平里，100013） 新型煤化工发展以洁净能源和化学品为目标产品， 应用煤转化高新技术，建成未来新兴煤炭 －能源化工产业；结合煤炭资源开发和煤炭生产建 设的发展，建成若干大型产业基地或基地群。新型煤化 工是煤炭工业调整产业结构，走新型 工业化道路的战略方向。 关键词 新型煤化工 洁净能源 化学品 煤炭 我国煤炭资源丰富，煤种齐全，发展煤炭液化、气化等现代煤转化技术，对发挥资源优势、 优化终端 能源结构、大规模补充国内石油供需缺口有现实和长远的意义，国家“十五”能源 科技和能源建设计划对 发展煤化工给予充分的重视，煤化工在我国面临新的市场需求和发展 机遇。本文根据近年来国内外煤化工 发展的特点，提出“新型煤化工”的概念。与传统煤化 工不同 ，新型煤化工将形成具有中国特色的煤炭 ―能源化工新产业，是我国煤炭工业结构调整、实 现可持续发展的战略方向，对未来能源建设和能源技术 的发展将有重要影响。 1 新型煤化工的主要特点 (1)以清洁能源为主要产品。新型煤化工以生产洁净能源和可替代石油化工产品为主，如柴 油、汽油、 航空煤油、液化石油气、乙烯原料、聚丙烯原料、替代燃料（甲醇、二甲醚）、 电力、热力等，以及煤化 工独具优势的特有化工产品，如芳香烃类产品。? (2) 煤炭―能源化工一体化。新型煤化工是未来中国能源技术发展的战略方向，紧密依托于 煤炭资源 的开发，并与其它能源、化工技术结合，形成煤炭―能源化工一体化的新兴产业。 (3)高新技术及优化集成。新型煤化工根据煤种、煤质特点及目标产品不同，采用不同煤转 化高新技 术，并在能源梯级利用、产品结构方面对不同工艺优化集成，提高整体经济效益， 如煤焦化―煤直接液化 联产、煤焦化―化工合成联产、煤气化合成―电力联产、煤层气开 发与化工利用、煤化工与矿物加工联产 等。 同时，新型煤化工可以通过信息技术的广泛利用，推动现代煤化工技术在高起点上迅速发展 和产业化 建设。 (4)建设大型企业和产业基地。新型煤化工发展将以建设大型企业为主，包括采用大型反应 器和建设 大型现代化单元工厂，如百万吨级以上的煤直接液化、煤间接液化工厂以及大型联 产系统等。? 在建设大型企业的基础上，形成新型煤化工产业基地及基地群。每个产业基地包括若干不同 的大型工 厂，相近的几个基地组成基地群，成为国内新的重要能源产业。? (5)有效利用煤炭资源。新型煤化工注重煤的洁净、高效利用，如高硫煤或高活性低变质煤 作化工原 料煤，在一个工厂用不同的技术加工不同煤种并使各种技术得到集成和互补，使各 种煤炭达到物尽其用， 充分发挥煤种、煤质特点，实现不同质量煤炭资源的合理、有效利用 。新型煤化工强化对副产煤气、合成 尾气、煤气化及燃烧灰渣等废物和余能的利用。? (6)经济效益最大化。通过建设大型工厂，应用高新技术，发挥资源与价格优势，资源优化 配置，技 术优化集成，资源、能源的高效合理利用等措施，减少工程建设的资金投入，降低 生产成本，提高综合经 济效益。? (7)环境友好。通过资源的充分利用及污染的集中治理，达到减少污染物排放，实现环境友 好。? (8)人力资源得到发挥。通过新型煤化工产业建设，带动煤炭开采业及其加工业、运输业、 建筑业、 装备制造业、服务业等发展，扩大就业，充分发挥我国人力资源丰富的优势。 2 新型煤化工核心技术 (1)煤直接液化。 煤直接液化是煤化工领域的高新技术。该技术将煤制成油煤浆，于 450℃左右和 10～30MPa 压 力下催 化加氢， 获得液化油， 并进一步加工成汽油、 柴油及其它化工产品。 该技术开发始于 20 世纪 20 年代， 30～ 40 年代曾在德国实现工业化；70 年代国外又进行新工艺、新技术开发， 2000 年后开发工作基本结束，但没有大规模工业化应用实例。国内神华集团正在引进国外核 心技术建设示范工厂；国内有关研发机构跟踪 研究已有 20 多年，目前正在开发具有自主知识 产权的煤炭直接液化新工艺以及专用高效催化剂等关键技 术。? (2)煤间接液化。 煤间接液化是将煤气化并制得合成气（CO、H ? 2），然后通过 F－T 合成，得到发动机燃料油 和 其 它化工产品的过程。南非于 20 世纪 50 年代开始建设商业化工厂，目前已形成年产 700 万 t 产 品的生产能 力。国内对间接液化技术的开发已有 20 年的历史，目前正在开发浆态床低 温合成工艺及专用催化剂；另 外进行了引进国外技术建设工业示范厂的前期研究。? (3)大型先进煤气化。 煤气化是发展新型煤化工的重要单元技术。国内大型先进煤气化技术与国外相比虽有一定差 距，但近 年来加快了开发速度。“十五”期间，分别对具有自主知识产权的多喷嘴水煤浆气 化、干煤粉气流床气化 技术进行工业示范开发和放大研究。考虑国内煤种、煤质的多样性， 目前亟待研究开发适合灰熔点高、中 强粘结性煤种的气化技术。 ? (4)一步法合成二甲醚技术。 二甲醚可以代替柴油用作发动机燃料，也可以作为民用燃料替代 LPG ??［1］?。与甲醇为 原料两 步 法制取二甲醚相比，以合成气为原料通过一步法合成二甲醚的技术具有效率高、工艺环节少 、生产成 本低的优点。国内正在研究开发一步法合成二甲醚技术。 (5)煤化工联产系统。 煤化工联产系统是新型煤化工发展的重要方向，联产的基本原则是利用不同技术途径的优势 和互补 性，将不同工艺优化集成，达到资源、能源的综合利用，减少工程建设投资，降低生 产成本，减少污染物 或废弃物排放。如 F－T 合成与甲醇合成联产、煤焦化与直接液化联产等 。 (6)以煤气化为核心的多联产系统。 以煤气化为核心的多联产系统是新型煤化工发展的主要内容，并有多种形式，其要点是以煤 （或石油 焦、渣油等）为气化原料，生产的煤气作为合成液体燃料、化工品及发电的原料或 燃料，通过多种产品生 产过程的优化集成，达到减少建设投资和运行费用，实现环境保护的 目的。目前，国内正在进行多联产系 统的优化集成模拟软件开发和关键技术的研究。? (7)其它先进煤化工技术。 新型煤化工发展还涉及其它单元工艺技术的研发和应用，如高效气体净化和分离技术，大型 高效合成 技术，适应不同热值的燃气轮机发电技术等。 3 3.1 煤炭开发生产与发展新型煤化工 煤炭资源是发展新型煤化工的基础发展新型煤化工产业将不断扩大煤炭的消费量，拉动煤炭生产，但同时必须兼顾国民经济发 展对煤炭 的需求，不能影响能源供需的整体格局。为此，应将煤炭资源的开发与新型煤化工 产业的建设紧密结合。球状空腔型煤一、 项目简介 煤炭能否作为可持续发展的主要能源，取决于环保制约。煤的气化是煤炭转换为二次能源的重要方式，可 以显著提高燃烧效率，有效减少环境污染。因此，固定床煤气发生炉在工业领域有着广泛用途，国内各地 区在用数量有上万台。按每台年平均用煤 6 千吨计，总需求块煤近亿吨。但工业煤气发生炉对燃用块煤的 粒度分级有较高要求，通常难以满足。本项目球状空腔型煤依据 GB9143-88 质量标准，可以替代煤气发生 炉用块煤，能有效降低生产成本，节煤率超过 20%。 本项目技术的先进性，是在球煤制作成型同时于球体中间穿透形成一圆孔，从而成为球状空腔型煤。球状空腔型煤与相同体积的实芯型煤比较，燃烧表面积增加 20%；通孔的风道效应使型煤内外表面同时燃烧， 火焰长，出力大，燃烧过程反应活性显著提高。彻底解决现有各种实芯型煤和块煤残余煤渣核问题，不结 渣，燃尽度接近 100%，残碳率趋于零。实现完全清洁燃烧。是结构新颖、价格低廉、燃烧性能优越、洁净 节能效果明显的新一代工业型煤。 本项目技术属国内外首创，拥有七项自主知识产权： （一）对辊成型的型煤及其制造设备（发明专利） （二）型煤制造装置用液压同步机构（实用新型专利） （三）型煤制造装置用 U 型双输出轴减速器（实用新型专利） （四）型煤制造装置用弯角预压送料机构（实用新型专利） （五）型煤制造装置用辊套无键联接机构（实用新型专利） （六）型煤制造装置用料斗旋转机构（实用新型专利） （七）型煤制造装置用余料清除机构（实用新型专利） 本项目已完成前期研发，并经上海市科委技术成果鉴定，被列为科技部创新基金项目。经某钢厂硅钢片轧 制车间试用球状空腔型煤替代块煤，用于制作工业煤气，燃烧效率大为提高，炉膛温度显著上升，节煤效 果明显，产气质量远超过相同种类块煤。 二、投资效益和社会效益分析 本项目的实施和推广， 将对我国保护环境和节约煤炭资源产生积极效果。 按球状空腔型煤的最低节煤率 20% 计，如建成 50 万吨/年产球状空腔型煤生产规模，每年可节煤 10 万吨。以块煤 600 元/吨计，其节煤产生 的经济效益为 6000 万元。对改善大气环境污染所带来的生态效益，可减少烟尘排放量 2.23 万吨，减少 SO2 排放量 0.87 万吨。 球状空腔型煤的出口市场前景相当可观。烟气循环流化床脱硫技术的试验研究前言 烟气循环流化床脱硫是八十年代后期开发的一种新的脱硫技术，该技术具有投资少、占地小、结构简单、 易于操作，兼有高效除尘和烟气净化功能，运行费用低等特点，因而，国内外许多研究单位对该技术的反 应机理、反应过程的数学模型等进行了理论和实验研究[1-4]。为了尽快把烟气循环流化床脱硫技术进行国 产化，用于中国燃煤炭电站烟气脱硫，在国家电站燃烧工程技术研究中心建立了烟气循环流化床脱硫热态 试验装置。通过把（CRF）燃烧试验装置与烟气循环流化床脱硫热态试验装置相结合就可以对不同煤炭种 的烟气循环流化床脱硫进行试验研究。本文利用实际煤炭种燃烧所产生的烟气，通过试验研究的方法对脱 硫剂的不同加入方式、不同脱硫剂、反应器内温度、反应器内循环灰物料浓度、钙硫比以及反应器内流速 等因素对脱硫率的影响进行了研究，在试验研究的基础上，找出影响脱硫效率的主要因素，给出最佳的脱 硫工艺路线，为大型热态试验以及实际工程设计提供数据。 2 试验系统 烟气循环流化床脱硫试验系统由烟气源的煤炭粉燃烧装置 CRF（Combustion Research Facility）和循环流 化床脱硫烟气（FGD-CFB）试验装置组成。煤炭粉燃烧装置是用来对试验煤炭种进行燃烧来产生所需要的 烟气，该燃烧装置可以提供烟气量为 300―600Nm3/h、温度为 140-180℃的烟气。煤炭粉燃烧装置主要由制 粉系统、燃烧系统、数据采集和控制系统以及烟气取样在线系统组成，通过对煤炭粉燃烧装置进行调节来 满足烟气循环流化床脱硫试验的要求。 烟气循环流化床脱硫试验装置系统示意图如图 1 所示，主要包括： 1) 循环流化床反应器，循环流化床反应器高度为 16m，直径为 160mm； 2) 由引风机、调节风门和管道组成的烟气引风系统； 3) 由两级旋风分离器、布袋除尘器、锁气器和管道组成的物料分离系统；4) 由循环灰斗、星型给料机和反应剂螺旋给料机组成的物料回送及填料系统； 5) 由水槽、浆槽、计量泵、软管泵、空压机及喷嘴等组成的喷水雾化系统； 6) 由在线烟气成分分析系统、温度测量、压力测量、PLC、工业计算机组成的数据采集系统。 从煤炭粉燃烧装置产生的实际烟气通过引风机进入反应器，再经过一级、二级旋风除尘器，最后通过引 风机从烟囱排出。脱硫剂为从回转窑生产的高品质石灰粉，用螺旋给粉机按给定的钙硫比连续加入。旋风 除尘器除下的一部分脱硫灰经循环灰斗和螺旋给灰机进入反应器中再循环。 在文丘里管中有喷水雾化装置， 通过调节水量来控制反应器内温度。 脱硫系统的压力损失由布置在反应器入口前、旋风除尘器后以及反应器内的压力传感器进行在线测量， 利用布置在反应器内不同高度、反应器入口和出口的温度传感器进行整个系统的温度测量；试验过程中， 采用德国 TESTO 公司生产的 TESTO350 烟气成分分析仪测量进口烟气成分 （烟气成分包括 SO2、 CO、 NO、 和 O2） ，采用德国西门子公司生产的 U-23 在线分析仪测量出口烟气成分。整个系统的脱硫效率定义为为在 特定含氧量条件下， 进出反应系统的烟气中的 SO2 折算浓度之差与进入系统的烟气中的 SO2 折算浓度之比。 采用的干脱硫剂有生石灰（CaO）和熟石灰（Ca(OH)2） ，脱硫剂的加入方法均采用变频调速螺旋加入和计 量。干脱硫剂螺旋给料量标定结果如图 2 所示。 在本试验中，循环物料的浓度通过控制循环物料返回系统的流量来控制，固体循环床料螺旋标定结果如 图 3 所示。 3 试验结果及分析 试验过程用燃煤炭为合山煤炭与抚顺煤炭的混煤炭，其混合比例为 2：1，混煤炭的煤炭质分析如表 1 所 示。试验过程中，反应器入口烟气温度控制在 160~180℃，烟气量为 400~600Nm3/h，入口烟气二氧化硫浓 度为 mg/m3（O2=10%左右时） 。 试验过程中，对烟气循环流化床脱硫系统进行了阻力测试，并在该试验装置上，对反应器内温度（喷水 量） 、钙硫比、循环灰浓度、烟气流速影响脱硫效率的因素进行了多工况的试验，也对在反应器内加入不同 脱硫剂和循环灰并喷雾增湿及喷浆脱硫方法进行了比较试验。下面分别对上述试验结果进行讨论。 3.1 烟气循环流化床脱硫系统阻力 在烟气循环流化床脱硫试验装置上对单相和两相流动阻力进行了试验，反应器底部为 Y 型排渣装置，其 系统阻力试验结果如图 4 所示。由图可以看出，单相流动时，其系统压力损失随着流量的增加而增大，系 统压力损失与流量基本为二次方关系。对于两相流动，随着流量的增加，其系统阻力增大。当流量相同时， 系统两相流动阻力要比单相系统阻力大。 3.2 各种因素对脱硫效率的影响 图 5 是以活性石灰为脱硫剂，采用喷水降温，在钙硫比、反应器内流速一定时，反应器内循环物料浓度 时分别为 1500g/m3，1700g/m3，2000g/m3 时的脱硫效率与反应温度之间的关系曲线。由图 5 可以看出， 当钙硫比、 循环物料浓度一定时， 脱硫效率随着反应器内温度的下降而上升 （或随着喷水量的增加而增大） 。 反应器内温度对脱硫效率的影响实际上是通过系统出口烟气温度与绝热饱和温度的差值 T 来实现的。T 在 很大程度上决定了液膜的蒸发干燥特性和脱硫特性，从脱硫角度来看，T 越小越好，因为液膜蒸发缓慢， 存在时间延长，SO2 与脱硫剂的反应时间增加，脱硫剂利用率}