基本介紹
- 中文名：工業型煤生產技術
- 節省：20-40%的塊煤
- 煙塵排放量：減少50%～60%
- 二氧化硫：減少35%～50%
簡介,型煤的粘結劑成型,粘結劑成型的工藝,型煤粘結劑,型煤的無粘結劑成型,成型設備,
簡介
在我國的能源構成中，煤炭占有十分重要的地位。據統計，在我國能源生產和消費中，煤炭約占總量的75%左右。但是，隨著採煤機械化程度的不斷提高，粉煤在原煤中所占的比例也越來越大。粉煤比例的增加不僅降低了散煤的燃燒效率，而且嚴重地污染了環境。發展型煤是提高粉煤利用率和減少環境污染的重要途徑。研究表明，冶金、化工行業套用，可節省20-40%的塊煤或焦炭，工業鍋爐、窯爐使用型煤後可比燒散煤節煤10%～27%，煙塵排放量可減少50%～60%，添加固硫劑後，二氧化硫的排放量可減少35%～50%。因此，發展型煤對我國具有十分重要的現實意義。
型煤的粘結劑成型
粉煤成型工藝分冷壓成型和熱壓成型，以冷壓成型為主；冷壓成型又分為粘結劑成型和無粘結劑成型，以有粘結劑成型為主．根據我國國情，粉煤成型多採用添加粘結劑、中低壓成型工藝。型煤的生產方法可分為粘結劑成型和無粘結劑成型兩大類。粘結劑成型是研究時間最長、套用最廣的成型方法。這種方法主要用於無煙煤、煙煤和年老褐煤焦粉、蘭炭的成型。目前，絕大多數型煤廠都採用粘結劑成型的方法生產型煤。
粘結劑成型的工藝
粘結劑成型實際上是將粘結劑與煤炭顆粒均勻攪拌，然後利用型模加壓成型，再經過適當的後處理，最後獲得符合要求的型煤。篩分的目的在於選取塊煤另作他用。篩分的尺寸隨各廠工藝的不同而不同。有些廠將塊煤選出後，將小於20毫米的煤用破碎機破碎至0～3毫米或0～6毫米直接用於生產型煤。有些廠將大於3毫米或6毫米的塊煤選出後，省略破碎工序，直接將小於3毫米或6毫米的粉煤用於型煤生產。
型煤生產通常採用乾燥工序，乾燥的目的是將混合後的原煤水分保持在一定的水平。根據使用的粘結劑的不同，對混合後的原煤水分的要求也不同。例如，用瀝青作粘結劑，原煤水分應保持在2%～4%；用紙漿廢液或腐殖酸鹽溶液作粘結劑，原煤水分應控制在10%～12%。
破碎的目的是將原煤破碎到所需的粒度。為了避免鐵器損壞破碎機，一般在破碎機前安裝電磁除鐵器。
攪拌工序的目的在於將原煤和粘結劑均勻混合，使粘結劑均勻地分布在煤炭顆粒的表面。採用瀝青作粘合劑時，還需通入蒸汽進行加熱。成型工序是型煤成型的關鍵。型煤成型機主要有對輥式成型機、衝壓式成型機和環式成型機等。蜂窩式成型機主要用於生產民用型煤。目前，在工業型煤中套用最廣的是對輥式成型機。
剛剛成型的型煤強度很低，需要經過後處理才能達到一定的強度。後處理工序也叫養護或乾燥工序。後處理工序的目的在於使粘結劑在適當的溫度下產生物理化學反應，從而使型煤具有一定的強度。歐洲一些國家的型煤廠還在後處理工序中給型煤塗敷一層保護膜，從而使型煤具有防潮和耐磨的特性。
型煤粘結劑
型煤粘結劑是決定型煤品種及其質量的關鍵輔助原料，也是目前，世界上已開發了數百種不同的粘結劑。從發展趨勢看，在研究粘結劑時，主要將重點放在來源充足、當地易得、廉價、無污染、成本低和防水等方面。
型煤粘結劑大致可分為：有機粘結劑、無機粘結劑、工業廢料和複合粘結劑。有機粘結劑可分為親水型和疏水型兩種。親水型有機粘結劑主要有澱粉、腐殖酸鹽和生物質等。疏水型有機粘結劑主要有煤焦油瀝青、石油瀝青和高分子聚合物等，而高分子聚合物主要包括聚乙烯(醇)、聚苯乙烯、合成樹脂和樹脂乳膠等。
有機粘結劑的粘結性能好，固化後可使型煤具有較高的機械強度。在高溫時，有機質易於分解，因此用有機粘結劑生產的型煤，其熱機械強度和熱穩定性都不太理想。
無機粘結劑主要有石灰、水泥、粘土、石膏和矽酸鈉等。無機粘結劑的共同特點是具有較強的粘結能力，固化後能起“骨架”的作用，使型煤具有較高的機械強度。由於大多數無機粘結劑在較高的溫度下不易分解，因而用無機粘結劑生產的型煤的熱機械強度和熱穩定性都比較理想。無機粘結劑的主要缺點是防水性差並增加了型煤的灰分。
工業廢料主要指紙漿廢液、釀酒廢液、製革廢液和製糖廢液等。這些廢液主要屬於有機粘結劑。利用工業廢料作為粘結劑既可使廢物得到充分的利用，又可大大減少廢料對環境的污染。這是值得大力提倡的好事。
用不同的煤加相應的粘結劑可生產出不同的型煤，但必須同時具備以下基本要求：
一是生產出的型煤要求具備一定的機械強度(包括初始和冷強度)，二是具有一定的防潮、防水性；三是不影響燃燒性能，造氣型煤不影響造氣效果，有一定的熱穩定性。
開封市潔淨煤化工研究所開發研究的工業複合型煤粘結劑專利技術，採用高分子化合物、生物催化劑、氧化劑等材料組成利用，使型煤具有較高的機械強度和熱穩定性。為了賦予粘結劑或型煤特殊的性能，人們常常在粘結劑中添加少量添加劑。這些添加劑主要包括固硫劑、防水劑、速凝劑和助燃劑等。
有部分企業用焦油、瀝青做粘結劑，效果特別好，屬於熱壓成型工藝，工藝較複雜，需要原料加熱、熱壓成型、炭化等工藝。
目前我國一次能源消費中煤炭約占75%，在今後相當長的一段時間內煤炭仍是我國的主要能源,國家已把煤的高效、潔淨利用技術列入21世紀的發展計畫，因此發展先進的煤氣化技術是當前的重要課題。
近年來，為了減少環境污染，提高煤炭的利用率，增加裝置的生產能力，降低氧耗和煤耗，拓寬原料煤種的使用範圍，充分利用煤炭資源，先後成功地開發出了新一代先進的煤氣化工藝技術，有代表性的主要為魯奇公司的碎煤移動床熔渣氣化(BGL) 工藝，水煤漿進料的Texaco氣化工藝，乾法粉煤進料的SCGP(Shell)氣化工藝和Prenflo、GSP工藝。上述幾種煤氣化工藝中，乾法粉煤進料的加壓氣化工藝因其技術經濟性具有明顯的優勢和較強的競爭力，預計它是今後煤氣化工藝技術的發展方向。
型煤的無粘結劑成型
無粘結劑成型：是指在不加粘結劑的前提下用高壓直接成型。即原料煤經過篩分後，送入乾燥機進行乾燥，乾燥後的粉煤冷卻到40℃～45℃後，再由成型機壓製成型。這種成型方法廣泛用於褐煤的加工，儘管沒有外來的粘結劑，但它仍利用了煤炭本身含有的粘結性成分。
熱壓成型：用加熱的方法使中年褐煤產生一定的塑性，然後加壓成型。德國和匈牙利等國利用年青褐煤生產型煤已進入商品化生產階段。
粘結劑成型：目前我國氮肥廠大部分用腐植酸作粘結劑、部分型煤廠用石灰水泥做粘結劑加工型煤，用作替代塊煤作造氣爐的造氣原料。但從多年經驗來看，腐植酸鈉作粘結劑只能用於無煙煤，對煙煤（特別是內蒙、新疆等地區的長焰煤）、焦粉、褐煤沒有作用。通過對比套用情況看，內蒙、新疆等地區的長焰煤及不易成型的焦粉、褐煤使用開封煤化所的專利產品GY系列效果最佳，添加量只有3%左右，型煤濕球2米高下落不碎乾團壓力達70-120kg，熱穩定性達85%。
部分廠家生產清水煤棒，採用螺旋式成型機成型，直接用作替代塊煤作造氣爐的造氣原料，有部分加風化煤加工成型煤。
成型設備
型煤生產涉及篩分、乾燥、攪拌、成型、後處理、包裝和粘結劑製造等眾多的設備，其中最受人們關注的是型煤粘結劑和成型設備。型煤粘結劑是生產中的關鍵，可改善無煙煤硬度大、彈性大和塑性小的缺點，使型煤冷、熱強度達到套用要求；
成型設備是型煤生產中的關鍵設備，它的選擇應以原煤的特性、型煤的用途及成型時的壓力等因素為基礎。目前工業上套用最廣的是對輥式成型機，另外，還有衝壓式成型機等。在我國，蜂窩式成型機也廣泛套用於民用型煤的生產。
3.1 對輥式成型機
對輥式成型機主要由兩個大小相同的壓輥和加料箱組成。
在壓輥的表面分布著許多型模，每個型模相當於半個型煤的形狀。有的加料箱中還裝有螺旋送料器，以便及時送料並對原煤進行預壓。
在對輥式成型機中，原煤受壓的時間短，成型壓力不大，因而型煤的彈性變形較小。目前，這種機型主要用於生產使用粘結劑的型煤。
3.2 環式成型機
環式成型機有固定外環和旋轉外環兩種形式，對固定外環成型機來說，型煤是被旋轉壓輥從固定外環的底部擠出的，型煤被擠出後由切刀切斷。而旋轉外環成型機的成型是由旋轉外環和壓輥共同旋轉來完成的。
3.3 衝壓式成型機
衝壓式成型機有多種不同的型式，目前套用最廣的是液壓衝壓缸和曲柄連桿衝壓缸成型機。衝壓式成型機的生產過程如下：給料機構將一定數量的原料煤送入成型機內；沖桿前移，原料煤被逐步壓實，成為型煤；在沖桿前移的同時，已成型的型煤被向前推動一定的距離，而最前端的型煤被推出了型模；沖桿回程，返回到起始位置。
衝壓式成型機的優點是成型壓力大，型煤在成型過程中多次受壓而易產生塑性變形。其缺點是耗能大、單產低。
3.4 螺旋式成型機
螺旋式成型機的工作原理是，原料煤由供料口加入，螺旋葉片向前推進原料煤，同時對原料煤施加混合和加壓的作用。原料煤被擠壓通過一段導管，在出口處一段段地斷裂最終形成表面光滑的煤棒。
總之，隨著研究工作的不斷深入和科學技術的不斷發展，上述各種生產線的自動化程度在不斷地提高，設備的性能也在不斷地完善。
