型煤

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型煤(Mould coal)

　　型煤是指將原煤加入一定量的添加劑後，加工成有一定形狀、尺寸和一定理化性能的燃料。例如，在工業鍋爐上應用型煤替代原煤，一般可減少煙塵排放60％，節煤15％～27％；若型煤中加固硫劑，則固硫率可達40％～60％。

　　型煤是指粉煤以適當的工藝加工成的，具有一定形狀、大小和特定理化性能的塊狀燃料或原料。煤炭成型的目的是根據型煤在不同用途中的需要，剋服煤天然存在的缺陷，賦予原煤所沒有的優良特性，使之符合用戶的最佳需求，實現煤炭的“清潔、高效”利用。

　　粉煤成型是根據用戶的不同要求，將粉碎的幾種煤炭進行科學的配伍，以適當的工藝方法和設備，加工成具有一定幾何形狀、尺寸和一定理化性能指標的塊狀燃料的加工過程。是將劣質、低效和非潔凈的煤轉化為優質、高效、潔凈的燃料或工業原料。

　　粉煤成型工藝並非只是簡單的由粉變塊的物理加工過程，而是涉及到許多理論的一門綜合性學科，如物理、化學、物理化學、煤化學、煤炭學、煤炭機械加工、燃燒工程、傳熱學、煉焦化學等。因此工業型煤加工利用是一個系統工程。

　　要促進工業型煤的產業化，不僅關係到資源、環保、節能減排等多方面，而且僅靠技術是不可能全面推廣型煤產業化的，還需要制定一些相應的政策、法規及制度來保障這項高新技術的發展，才能儘快推進工業型煤的產業化，有效的控制環境污染，節約能源，造福人類社會。

　　1、黏結成型

　　料煤經篩分後，按規定的比例進行配煤，經粉碎、混合後再加入添加劑混合均勻，最後經機械擠壓成型。機械成型施加壓力一般不超過25MPa；否則，過高的成型壓力一會使型煤破碎，即使保持完整，其孔隙也會縮小，導致燃燒不透，增加物理未完全燃燒熱損失。

　　2、熱壓成型

　　在100～200MPa高壓下，並藉助一定的溫度使料煤中的瀝青質、腐殖酸和煤焦油等黏結物析出而成型。因此，熱壓成型無須黏結劑和水，屬於乾成型。

　　目前常見的型煤烘乾設備主要有以下3種。

　　(1)隧道翻板式烘乾窯此種設備的特點是生產能力較高，但是存在著配風難以調節、操作人員對技術的要求較高、烘干時容易引起型煤著火等問題。

　　(2)隧道小車式烘乾窯此種設備的產量較低、用人較少、技術比較落後。

　　(3)立式烘乾窯此種設備的特點是投資較少、占地面積較小、機械磨損較低、維修費用較低、熱效率較高，是比較理想的型煤烘乾窯。如2000一Ⅱ型工業型煤立式乾燥窯在山西晉城地區使用效果較好。

　　影響型煤乾燥的因素主要有乾燥溫度、乾燥速度、乾燥介質、設備的傳熱狀況等。

　　(1)乾燥溫度型煤的乾燥溫度一般應低於煤的燃點，而煤的燃點隨煤種和煤質而變化，一般在350～580℃之間。但是，由於熱能聚積，加之水分蒸發等因素，型煤在低於燃點的溫度下停留一定時間後，仍然有可能發生自燃。根據實驗和生產經驗得出，當乾燥溫度超過250℃時，停留時間過長就會導致型煤自燃。此外，乾燥設備內部的運動部件大多數由鋼材製成，鋼材在200℃左右時的強度最高。因此，型煤乾燥溫度通常選擇在180～220℃之間。

　　(2)乾燥速度當熱空氣的溫度、濕度、速度以及與型煤接觸情況不變時，為了確定合適的停留時間，首先有必要確定物料的乾燥速度。乾燥速度是指單位時間內每單位乾燥面積上被乾燥物料所能氣化的水分量，乾燥所需的時間與乾燥速度成反比。

　　針對如上的型煤質量指標，分別採用如下方法或標準進行分析。

　　GB/T211—1996((煤中全水分的測定方法》；

　　GB/T212--2008((煤的工業分析方法》；

　　GB/T213—2003《煤的發熱量測定方法》；

　　GB/T214—2007《煤中全硫的測定方法》；

　　GB/T219—1996《煤灰熔融性的測定方法》；

　　GB474—2008《煤樣的製備方法》；

　　GB/T476--2001((煤的元素分析方法》；

　　GB/T15459—1995((煤的抗碎強度測定方法》；

　　MT/T748—2007《工業型煤冷壓強度測定方法》；

　　MT/T749—2007《工業型煤浸水強度和浸水復乾強度的測定方法》；

　　MT/T750--2007《工業型煤中全硫的測定方法》；

　　MT/T751—2007《工業型煤發熱量的測定方法》；

　　GB/T1573--2001{煤的熱穩定性測定方法》；

　　GB/T220--2001《煤對二氧化碳化學反應性的測定方法》。

　　對型煤產品質量的實驗室檢測，可以採用收到基和空氣乾燥基，特殊情況下也可以採用乾燥基、乾燥無灰基和乾燥無礦物質基等。

　　(1)水分

　　型煤的水分是指製成型煤後產品的水分含量。水分含量與型煤冷抗壓強度有著直接關係。通常，型煤水分一般控制在2％以下為宜，水分含量大於5％時，其冷抗壓強度將會較大幅度的下降。

　　(2)灰分

　　型煤的灰分是指型煤產品燃燒後殘留物所占的含量。灰分不僅與原料煤的灰分含量有關，還與所使用的黏結劑類型有關。型煤的灰分與燃燒效率以及造氣速率和產氣量直接關聯。對於同一種黏結劑來講，它還與型煤的抗壓強度、熱強度、熱穩定性、結渣率、反應性有密切聯繫。通常，隨著型煤灰分增加，型煤的抗壓強度、熱強度、熱穩定性會有所增加，反應性相應下降。一般要求型煤在保持強度和其他性能的情況下，儘可能降低灰分，以便提高利用效率。

　　(3)灰熔融性

　　灰熔融性是反映型煤質量的一個重要指標。灰熔融性是指型煤在燃燒或氣化時，其中礦物質隨著溫度升高發生軟化、熔融、流動時的溫度特性，通常用4個特征溫度表示，即DT(變形溫度)、ST(軟化溫度)、HT(半球溫度)和FT(流動溫度)。如果型煤的軟化溫度過低，氣化型煤可能會造成氣爐結疤，使造氣爐排灰或出渣困難，鍋爐型煤則可能使爐渣熔結、通風困難，影響鍋爐的正常燃燒和氣化。通常，要求型煤的軟化溫度在1250℃以上。

　　(4)熱強度

　　型煤的熱強度是指型煤在熱態下的抗壓強度，熱強度低的型煤可能造成氣爐發生坍塌與通風性能下降。從目前造氣型煤實際氣化效果來看，氣化型煤的熱強度以大於等於300N/個為宜。

　　(5)熱穩定性

　　熱穩定性是衡量氣化型煤在加熱後抗碎與耐磨能力的指標，也是反映型煤質量好壞的一個重要指標，通常採用GB/T1573—2001的標準測定。熱穩定性低的型煤，在造氣過程中排出的碎屑會相應增多，容易造成造氣工藝管路堵塞，嚴重時甚至會使造氣爐床層阻力增大，難以正常運行。從目前造氣型煤實際運行結果看，型煤的熱穩定性以TS怕≥70％為宜。

　　(6)反應性

　　型煤的反應性是衡量型煤在氣化爐或燃燒爐內同空氣或水蒸氣反應快慢的指標，是氣化反應或者燃燒反應的一個重要指標。型煤反應性是選擇合適型煤產品、合適反應裝置以及適宜操作條件的關鍵因素。例如，如果廠家對型煤產品的反應性不夠瞭解，那麼有可能導致爐內鼓風壓力、吹水蒸氣的頻率與型煤反應性不相適應，而最終導致試燒失敗，甚至造成事故。通過對型煤產品實際運行結果考察和分析，可以利用型煤在850℃對CO。還原性的差異，來為型煤使用廠家提供其使用與操作的經驗數據，增加型煤試燒和實際應用過程中的成功率。型煤的反應活性可以通過配煤、成型工藝及添加劑對反應活性的影響、調整粉煤粒度、調整成型壓力、保證型煤外觀形狀統一等方式適當調節。

　　(7)結渣率

　　結渣率是衡量型煤在燃燒或者氣化過程中礦物質結渣程度的一個指數，即指型煤完全燃燒以後，灰渣通過一定篩孔的篩子在規定條件下所得到的篩上物占原來灰渣的百分比。型煤產品由於成型過程中加入黏結劑的性質不同，因而結渣率變化範圍很大。一般說來，當型煤的結渣率過低時，會造成型煤在造氣過程中產生塌爐現象；當型煤的結渣率過高時，又會造成使用過程中排渣困難問題。這兩種現象，都將直接影響型煤產品的使用效果。因此，型煤的結渣率必須適當。

　　(8)轉鼓強度

　　轉鼓強度是衡量焦炭性質的一個重要參數，包括反映焦炭抗碎能力的M40(或M25)，以及反映耐磨性質的MIO。通過對比分析可以發現，型煤的轉鼓強度比抗壓強度和落下強度更能反映型煤產品的耐磨抗碎性能，是一項比較全面的衡量型煤產品在冷態下耐壓、耐摔、耐磨性能的理想指標。

　　(9)耐水強度

　　一般是隨機取出10個型煤浸沒於25℃的凈水中，2h後取出測定其冷強度，取平均值作為耐水強度，單位為N/球。此外，型煤的揮發分、發熱量、硫含量等指標也是反映型煤質量的重要指標，可以參照相關國家標準進行分析測定。

　　(1)緩解塊煤供不應求的矛盾

　　(2)提高煤炭利用效率、減少環境污染

　　(3)改變原料煤的某些特性在成型過程中，通過加人不同的添加劑，可以使型煤增加反應活性、易燃性、提高灰熔點、獲得較高的灰熔融性及熱穩定性，具有固硫、降煙塵功能等，還可以使不能用於氣化爐或鍋爐的弱黏結性煤破粘，變成適用的造氣型煤或鍋爐型煤，從而擴大煤炭的利用途徑。

　　型煤在入爐前需經過一系列的運送過程才能入爐。運輸路線往往較長，在運輸過程中，從一個設備到另一個設備，從一個場地到另一個場地，型煤經受多次跌落，而且型煤之間也會發生相互磨損、相互擠壓。當型煤存放在露天場地，經常遭風吹、雨淋、水浸、受潮。所以任何一種工業型煤均需滿足下列基本要求。

　　(1)要有足夠的冷、熱機械強度這是工業型煤必須具有的最基本要求，也是型煤是否能代替塊煤或焦炭，代替動力煤使用於固定床鍋爐和移動床鍋爐必須滿足的首要條件。

　　一般鑒定型煤冷、熱機械強度的方法有三種。

　　①抗壓強度指型煤被壓碎裂時，所能承受的最大壓力，用此指標可以判別型煤內部粉煤顆粒相互結合的相對強度。在常溫下測定的強度稱為冷抗壓度；將型煤在高溫下加熱一段時間後，再進行測定，即為熱抗壓強度。具有較高的熱抗壓強度，才能使型煤在燃燒過程中維持形狀燃燒而不散。

　　②跌落強度如前所述，在使用型煤過程中，型煤要經多次跌落。所以也要求型煤具有一定的抗衝擊能力。型煤的跌落強度是鑒定抗衝擊能力的質量指標之一。煤球(5kg)從一定高度(1．3～1．5m)同時自由落下至一定厚度的(15mm)鋼板上，這樣反覆落下三次，最後以大於13mm的粒度的質量百分率表示落下強度的指標。一般認為，這個指標大於85％為好。

　　③耐磨強度型煤的耐磨強度，對於煉鐵、鈣鎂磷肥生產以及制合成氨原料氣使用的煤球來說都很重要，它也是檢測型煤內部粉煤顆粒互相結合的牢固程度的方法之一。型煤可以在冷態下進行耐磨試驗，也可以在熱態下進行。測定熱態下的耐磨強度更能接近使用時的實際情況。顯然型煤耐磨強度愈高，在爐內燃燒、氣化時就愈不容易粉化和增加帶出物。總之，抗壓強度、跌落強度和耐磨強度是判斷型煤冷、熱機械強度的三項主要指標。

　　(2)要有足夠的熱穩定性

　　型煤的熱穩定性與煤的熱穩定性一樣，是指在高溫下燃燒或氣化過程中對熱的穩定程度。也就是型煤在高溫作用下保持原來粒度的性質。熱穩定性好的型煤，在燃燒或氣化過程中能以其原來的粒度燒掉。顯然熱穩定性差的型煤，在使用過程中會使帶出物增多，同時增加爐內阻力，甚至造成結渣，而且影響燃燒和氣化效率。因此型煤的熱穩定性也是重要的指標之一。

　　(3)形狀大小與用途相適應

　　①煉鐵或鈣磷肥高爐的容積大，料層也高，礦石的密度較大，型煤應做大些，以提高單個型煤的抗壓強度。一般認為，每個型煤的質量在100～5009範圍為宜。

　　②合成氨造氣爐、固定爐排鍋爐，一般認為40～609，小型鍋爐為20～409。

　　③移動式爐排工業鍋爐，為了提高型煤的燃燒面積，提高點燃和燃燒速度，一般認為8～129為宜。

　　(4)型煤的形狀

　　①邊角不易過多，否則容易造成相互磨損。

　　②不因形狀而影響料層的透氣性。

　　③制球時，有利於成型，提高型煤強度。

　　④目前實際使用中，採用扁橢球型、卵型、枕型、棒型等較為普遍。最新出現的無規則型煤將更受用戶歡迎，並有可能取代尺寸均一的工業型煤。

　　(5)要有很強的耐潮，抗水性能型煤在空氣中經久放置，不因受潮、雨淋、水浸而明顯降低強度。長期室外堆放不捂垛、不發黴、不降低型煤強度。

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