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型煤生产工艺
型煤生产工艺、设备及操作参数
（2010-09-0315:
14:
36）
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杂谈
1型煤生产工艺、设备及操作参数
引言
中国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，一次能源消费结构中，煤炭占76．1％，煤炭用于燃料的部分占总产量的90％以上，其中发电占28．6％，工业锅炉、窑炉占40％，民用燃料占18．9％。
这种以煤为主的能源结构，在今后相当长的时间内仍不会改变。
由于直接燃煤每年排放到大气中的烟尘及二氧化硫量分别为l314万t及l622万t。
因此，我国大气污染主要是燃煤引起的煤烟型污染。
1995年中国环境状况公报指出，据87个城市对大气中总悬浮微粒的监测，45个城市年日均值超过国家二级标准，占监测城市数的51．7％。
据88个城市对二氧化硫的监测，超过年日均值国家二级标准的城市48个，占监测城市数的54．4％。
当前，污染物排放总量不断增加，污染范围继续扩大，环境恶化趋势仍在加剧，一些地方环境污染和生态破坏已经成为制约经济发展、影响社会稳定和威胁人民健康的重要因素。
在中国，控制煤烟型污染，改善大气环境质量，最现实可行的办法是发展洁净煤技术。
型煤技术则是投资少、见效快、符合中国国情的洁净煤技术之一。
1995年8月29日公布的《中华人民共和国大气污染防治法》明文规定，“要推广型煤的生产和使用”，“对市区内的民用炉灶，限期实现燃用固硫型煤或其他清洁燃料，逐步替代直接燃用原煤。
”因此，型煤的开发及生产技术日益得到加强及推广。
实践证明，燃用锅炉型煤可提高锅炉热效率，节煤率约20％，烟尘排放量可减少90％以上，固硫率约50％，及苯并（a）芘减少约50％以上，使环境质量有明显的改善。
随着采煤机械化程度的不断提高，粉煤占原煤总产量的比例已高达60％以上。
中国目前的小化肥厂及供燃料气的煤气发生炉均需要块煤作燃料，故块煤的供需矛盾日益加剧。
为了充分利用粉煤资源，气化型煤的开发与生产受到了用户的普遍欢迎。
实践证明，气化型煤可获得与块煤相当的产气量及气体组成，且操作稳定，技术可行，可代替块煤用于煤气发生炉中。
粉煤成型技术中粘结剂是关键技术，国内外曾开发了许多不同类型的粘结剂，我们开发的以工业废料及辅料为主要原料的粘结剂技术，已获得发明专利权和中国科学院科技发明三等奖，该技术已在生产应用中获得良好效果。
近年来我们在承担国家“七五”、“九五”关于型煤重点科技开发项目中取得一定的成果，先后开发了工业气化型煤和锅炉型煤以及民用固硫、防水洁净锅炉型煤、蜂窝煤和易燃烧烤火锅型煤，从工业性生产及燃烧试验结果看，符合国家环保指标及应用要求，被列为国家重点推广项目。
1 型煤生产工艺、设备及操作参数
1．1生产工艺流程
1．2主要设备
主要设备有：
锤式粉碎机、双轴搅拌机、皮带输送机、对辊成型机、烘干设备及粘结剂制造设备等。
1．3操作参数
粘结剂是粉煤成型的关键技术，而操作参数的选择同样也很重要，经各工艺参数的成型对比试验，型煤生产主要操作参数为表1所示。
表1型煤生产主要操作参数
原煤水分M%
煤粒度
WT%
成型总水分M%
混捏时间mim
成型压力MPa
烘干温度
及时间
型煤水分M%
<3mm
>0.833mm
C
H
<5
100
40~60
12~14
5
30
60~80
120~140
1~2
1~2
<2
2气化型煤的生产
（1）
2 气化型煤的生产
2．1测试结果
气化型煤以无烟粉煤为原料，加入热稳剂及FS粘结剂混合均匀后，经对辊成型机成型后烘干，即为型煤成品。
我们以阳泉1#阳泉2#粉煤为原料煤在工业生产线上进行了批量生产。
原料煤煤质及型煤质量测试结果见表2、表3及表4。
表2原料粉煤煤质分析结果
粉煤名称
工业分析ab,%
St,ad%
M
A
V
FC
阳泉1#
1.91
15.50
8.01
74..58
0.96
阳泉2#
1.90
23.93
9.83
64.28
1.25
粉煤名称
Qgr,v,ad
MJ/kg
灰熔点℃
DT
ST
FT
阳泉1#
——
1460
1480
1500
阳泉2#
26.0
>1500
>1500
>1500
表3气化型煤煤质分析结果
粉煤名称
工业分析ab,%
St,ad%
M
A
V
FC
阳泉1#
1.27
18.67
10.56
69.50
0.97
阳泉2#
1.05
27.98
10.59
61.17
1.02
粉煤名称
Qgr,v,ad
MJ/kg
灰熔点℃
DT
ST
FT
阳泉1#
——
1400
1440
1480
阳泉2#
24.0
>1430
>1500
>1500
2气化型煤的生产
（2）
表4气化型煤质量测试结果
样品名称
抗压强度P
N/个
热稳定性TS+6
%
落下强度DS
%
阳泉1#
676
76.2
97.6
阳泉2#
899
65.3
95.6
2．2燃烧结果与讨论
阳泉1#气化型煤在3M一21型及TG一3MI型两种煤气发生炉中进行了燃烧试验。
阳泉2#气化型煤在Φ2．4m的半水煤气发生炉中进行了造气试验。
试验结果见表5、表6。
从表5及表6的结果可看出，燃用气化型煤时的产气量、煤气热值及气体组分与燃用相应的块煤基本相同。
运行中炉况正常，未出现吹翻、风洞、偏流现象。
炉渣可燃物分析结果表明，烧型煤时残碳含量较低，即碳转化率较高，对产气量有利。
目前，块煤与粉煤的差价一般在80～100元以上，扣除每吨加工费用计55元，每吨气化型煤可获利税25～45元．按年生产3万吨型煤计，年利税可达75万～135万元，约一年时间即可收回建厂投资，是一项投资少、见效快的适用技术。
另外，我们也对我省的资源进行了考查，并有针对性地进行了应用性试验，对粉焦、半焦、煤泥等资源都作了成型试验，有的还作了工业性燃烧试验。
表6直径为2.4m炉造气结果
原料名称
炉号
制气循环时间，S
气体组分，%
炉渣可燃物%
吹风
上吹
下吹
二上吹
吹净
CO2
O2
CO
H2
N2
阳泉块煤
1
41
37
55
10
7
6.0
0.4
35.6
35.0
23.0
23.30
7.4
0.4
32.6
41.8
17.8
（平均）
5.8
0.4
32.6
38.0
23.2
6.4
0.4
33.6
38.2
21.3
阳泉型煤
5
44
38
51
10
7
7.4
0.4
27.6
45.2
20.0
15.32
42
40
51
10
7
9.6
0.4
29.2
42.8
18.0
（平均）
6.8
0.4
28.0
40.0
24.8
7.9
0.4
28.3
42.7
20.9
2气化型煤的生产（3）
工业型煤技术的开发
表5直径为3mm炉内的造气结果
测试项目
3M-21型炉TG-3MI型炉
阳泉块煤
阳泉型煤
阳泉型煤
炉底压力Pa
3800~4200
3000~4400
6000
炉底风量Nm3/h
2400~2800
2600~3200
2500~3300
炉出压力Pa
1600~1850
1200~1450
1500~2500
炉出温度℃
620~720
620~680
400~500
饱和温度℃
28~45
26~38
60~70
煤气产量.Nm3/h
4213~4253
4192~4359
5114~5111
煤气组成%
--
CO
25~29
22~27
22~27
CO2
4~6
4~6
6~9
O2
0.4~0.8
0.4~0.8
0.2~0.6
N2
45~52
49~58
48~51
H2
15~17
11~14
13~17
CH4
1.6~2.4
1.2~2.4
2~3.5
低位热值MJ/Nm3
4.9~6.1
5.0~5.4
5.4~6.0
*产量由炉底风量N2%计算面得。
3固硫、防水锅炉型煤
3 固硫、防水锅炉型煤
3．1原料煤及固硫、防水型煤质量
在普通锅炉型煤开发的基础上，为了降低S02对大气的污染，开发了固硫、防水锅炉型煤，原料煤采用了高硫烟煤，其煤质分析结果列于表7。
在<3mm的粉煤中分别加入了钙系固硫剂、助燃催化剂、防水剂及FS粘结剂，按前述的生产工艺生产出固硫、防水锅炉型煤产品，其煤质分析结果及质量测试结果列于表7、表8。
3．2锅炉型煤的质量测定
委托山西省产品质量监督检验所对锅炉型煤的质量进行了检验，其测定结果与我们测定的结果汇总列于表9。
表7原料煤质分析
名称
工业分析ar,%
元素分析ar,%
M
A
V
FC
C
H
O
N
St
烟煤
2.10
17.77
12.84
67.29
69.81
3.34
3.18
0.99
2.81
名称
发热量,MJ.kg-1
灰熔点，℃
Qnet,ar
DT
ST
FT
烟煤
27.50
1460
<1500
<1500
表8锅炉型煤的煤质化验结果
名称
工业分析ar,%
元素分析ar,%
M
A
V
FC
C
H
O
N
St
烟煤
1.30
30.99
12.10
55.61
57.76
2.99
3.84
0.88
2.24
名称
发热量,MJ.kg-1
灰熔点，℃
Qnet,ar
DT
ST
FT
烟煤
23.26
1220
1280
1290
4锅炉型煤的燃烧试验
（1）
4 锅炉型煤的燃烧试验
4．1燃烧试验及热工，环保测试
在工业生产线上批量加工了固硫、防水锅炉型煤约150多t，在DZL4—1.25一A型4t／h链条锅炉中进行了型煤与原煤的对比燃烧试验。
燃烧试验连续进行了半个月。
试验期间，由山西省节能监测中心分别对型煤和原煤散烧进行了热工测试，环保项目的测试由中国核工业总公司理化工程研究院承担。
热工测试结果汇总于表10，锅炉燃烧环保项目的测试结果列于表11。
4．2分析与讨论
（1）节煤。
从热工测试结果中可以看出，燃用原煤时，锅炉的热效率低于型煤。
其主要原因，一是燃用原煤时的固体不完全燃烧损失率（q4）较型煤高了约15％；二是由于粉煤成型后的锅炉型煤具有一定粒度，不易从炉蓖上掉落，燃烧时基本无漏煤损失，也不易被烟气流带出，很少飞扬损失；三是新型锅炉型煤的优选配方中，加入了助燃催化剂后，降低了型煤的着火点及燃尽温度，使型煤在燃烧时迎火焰面开裂呈花卉状，有利于氧气和燃烧产物的相互扩散换质，促使型煤燃烧更完全，灰渣含碳量降至8％～9％，提高了碳的利用率；四是在燃用型煤时根据其块度均匀、大小适中、通风条件好，但着火较散煤慢的特点，采用了“高煤层、低风速、慢推进”的操作方法，使型煤预热较充分，过剩空气系数小，有利于型煤的引烧，也降低了排烟热损失。
上述措施均对提高热效率产生了良好的效果，因而获得了较高的节煤率。
（2）环境效益。
层燃锅炉一般燃用宽筛分的原煤，小于3mm的末煤较多，在锅炉火床上各区密实程度将不相同，容易产生通风阻力不均的情况，在通风阻力较小处则会产生风洞，不仅影响床层稳定燃烧，而且因风速较大，吹走大量末煤及细灰，造成高的烟尘排放浓度而污染环境。
由于型煤粒径相同，火床上阻力均匀，不会形成风洞，型煤的含末率很小，且燃尽后灰渣也不完全散碎成粉末，所以烟气中的含尘量较燃用原煤时降低80％以上。
固硫、防水锅炉型煤在加工时加入了固硫剂、助燃催化剂，改善了煤的燃烧特性及固硫效果，因而在燃用锅炉型煤时，烟气中烟尘含量及SO2排放浓度大幅度降低，改善了大气环境质量，具有显著的环境效益。
表10热工测试结果
项目
型煤，负荷
平均值
84%
52%
——
热发量t.h-1
3.35
2.07
2.71
耗煤量kg.h-1
394
263
328.5
单位煤耗kg.h-1
117.3
126.9
122.1
单耗折标煤kg.h-1
93.2
100.9
97.1
蒸汽压力MPa
0.55
0.55
0.55
过剩空气系数a
1.61
2.43
2.02
炉膛温度℃
1208
1136
1172
炉渣含碳量%
8.02
9.30
8.66
热效率%
正平衡
82.69
77.14
79.92
反平衡
84.12
79.14
81.63
4锅炉型煤的燃烧试验
（2）
项目
型煤，负荷
平均值
型煤比原煤平均差值
72%
50%
——
热发量t.h-1
2.89
2.01
2.45
+0.26
耗煤量kg.h-1
406
305
355.5
-27.0
单位煤耗kg.h-1
140.3
151.3
145.8
-23.7
单耗折标煤kg.h-1
131.8
142.1
137.0
-39.9
蒸汽压力MPa
0.50
0.50
0.50
+0.05
过剩空气系数a
2.54
2.77
2.66
-0.64
炉膛温度℃
1140
1033
1086
-86
炉渣含碳量%
38.70
39.12
38.91
-30.25
热效率%
正平衡
60.32
57.68
59.00
+20.92
反平衡
63.47
61.82
62.65
+18.98
表11锅炉燃烧环保测试结果
名称
SO2含量
TP*
mg/kg煤
mg/kg标煤
mg/kg煤
mg/kg标煤
原煤
4.66X104
4.59X104
4.50X104
4.41X104
锅炉型煤
1.99X104
2.63X104
6.22X103
8.21X103
名称
苯并芘B（a）p
林格曼黑度
mg/kg煤
mg/kg标煤
——
原煤
5.26X10-
5.18X10-3
>1
锅炉型煤
2.44X10-3
3.22X10-3
<1
升级会员 