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1、型煤技术讲义2021年10月17日在我国的能源构成中，煤炭占有十分重要的地位。据统 计，在我国能源生产和消费中，煤炭约占总量的75%左右。 但是，随着采煤机械化程度的不断提高，粉煤在原煤中所 占的比例也越来越大。粉煤比例的增加不仅降低了散煤的燃 烧效率，而且严重地污染了环境。开展型煤是提高粉煤利用 率和减少环境污染的重要途径。研究说明，工业锅炉、窑炉 使用型煤后可比烧散煤节煤10%27%，烟尘排放量可减少 50%60%，添加固硫剂后，二氧化硫的排放量可减少 35%50%。因此，开展型煤对我国具有十分重要的现实意 义。一、型煤的原理型煤是一种或多种性质不同的煤炭按着本身特性经科 学配合掺混一定比
2、例的添加剂（黏合剂）、固硫剂、膨松剂等, 使其发热量、挥发份、固硫率等技术指标到达预定的数值， 经过粉碎、混配成型等工艺过程加工成具有一定几何形状和 冷热强度并有良好燃烧和环保效果的固态工业燃料。1、型煤的粘结剂成型型煤的生产方法可分为粘结剂成型和无粘结剂成型两 大类。粘结剂成型是研究时间最长、应用最广的成型方法。这种方法主要用于无烟煤、烟煤和年老褐煤的成型。目前， 世界上绝大多数型煤厂都采用粘结剂成型的方法生产型煤。2、粘结剂成型的工艺原理粘结剂成型实际上是将粘结剂与煤炭颗粒均匀搅拌，然 后利用型模加压成型，再经过适当的后处理，最后获得符合 要求的型煤。粘结剂成型的根本流程图如图1所示。pn
3、rnmi3、生产型煤工艺流程筛分工序：目的在于选取粒度不同的块煤。筛分的尺寸 随工艺的不同而不同，筛选小于20毫米的煤。枯燥工序：目的是将混合后的原煤水分保持在一定的水 平。根据使用的粘结剂的不同，对混合后的原煤水分的要求 也不同。例如，用沥青作粘结剂，原煤水分应保持在2% 4%；用纸浆废液或腐殖酸盐溶液作粘结剂，原煤水分应控 制在10%12%。破碎工序：目的是将原煤破碎到所需的粒度。破碎机破 碎至03毫米或06毫米直接用于生产型煤。用有些厂将 大于3毫米或6毫米的块煤选出后，省略破碎工序，直接将 小于3毫米或6毫米的粉煤用于型煤生产。为了防止铁器损 坏破碎机，一般在破碎机前安装电磁除铁器。搅
4、拌工序：目的在于将原煤和粘结剂均匀混合，使粘结 剂均匀地分布在煤炭颗粒的夕卜表。采用沥青作粘合剂时，还 需通入蒸汽进展加热。成型工序：是型煤成型的关键。型煤成型机主要有对辊 式成型机、冲压式成型机和环式成型机等。蜂窝式成型机主 要用于生产民用型煤。目前，在工业型煤中应用最广的是对 辊式成型机。后处理工序：冈蜘成型的型煤强度很低，需要经过后 处理才能到达一定的强度。后处理工序也叫养护或枯燥工 序。后处理工序的目的在于使粘结剂在适当的温度下产生物 理化学反响，从而使型煤具有一定的强度。欧洲一些国家的 型煤厂还在后处理工序中给型煤涂敷一层保护膜，从而使型 煤具有防潮和耐磨的特性。二、型煤分类及特点1
5、、型煤的分类目前国内外工业型煤种类繁多、工艺类型复杂、粘合剂 原料范围不断扩大，为了有层次的了解工业型煤状况，现简 单分类如下：型煤按用途不同分为三类： 燃料型煤：锅炉型煤、窑炉型煤、机车型煤；气化型煤：工业燃气用造气、合成氨造气； 冶炼球团：球团炼铁、球团炼锰等其它金属矿粉球团。2、成型分类工业型煤：冲压成型、挤压成型、滚压成型、圆盘造粒。 民用型煤：冲压成型、滚压成型。3、形状分类工业型煤：球形、卵形、柱形、枕形、管形。民用型煤：蜂窝形、球形、卵形。4、型煤具有如下特点(1) 具有足够的冷机械强度；(2) 具有足够的热稳定性；(3) 具有很强的耐湿、防水性能；(4) 具有较强的抗冻性能；(
6、5) 具有自然固化快的性能；(6) 节约能源；(7) 降低环境污染；(8) 本钱低，质量优良。三、型煤粘结剂粘结剂也是型煤技术的关键。目前，世界上已开发了数 百种不同的粘结剂。从开展趋势看，各国在研究粘结剂时， 主要将重点放在来源充足、当地易得、廉价、无污染和防水 等方面。型煤粘结剂大致可分为：有机粘结剂、无机粘结剂、 工业废料和复合粘结剂。1、有机粘结剂可分为亲水型和疏水型两种。亲水型有 机粘结剂主要有淀粉、腐殖酸风化粉煤盐和生物质等。 疏水型有机粘结剂主要有煤焦油沥青、石油沥青和高分子聚 合物等，而高分子聚合物主要包括聚乙烯（醇）、聚苯乙烯、 合成树脂和树脂乳胶等。有机粘结剂的粘结性能好，
7、固化后可使型煤具有较高的 机械强度。在高温时，有机质易于分解，因此用有机粘结剂 生产的型煤，其热机械强度和热稳定性都不太理想。2、无机粘结剂主要有石灰、水泥、粘土、石膏和硅酸 钠等。无机粘结剂的共同特点是具有较强的粘结能力，固化 后能起骨架的作用，使型煤具有较高的机械强度。由于 大多数无机粘结剂在较高的温度下不易分解，因而用无机粘 结剂生产的型煤的热机械强度和热稳定性都比拟理想。无机 粘结剂的主要缺点是防水性差并增加了型煤的灰分。3、工业废料主要指纸浆废液、酿酒废液、制革废液和 制糖废液等。这些废液主要属于有机粘结剂。利用工业废料 作为粘结剂既可使废物得到充分的利用，又可大大减少废料 对环境的
8、污染。这是值得大力提倡的好事。4、复合粘结剂是指同时使用两种或两种以上不同物质 作粘结剂。复合粘结剂可以利用不同物质的优点，互相补充， 从而使型煤具有较高的机械强度。复合粘结剂主要包括有机 一有机、有机一无机、无机一无机三种形式。另外，为了赋 予粘结剂或型煤特殊的性能，人们常常在粘结剂中添加少量 添加剂。这些添加剂主要包括固硫剂、防水剂、速凝剂和助 燃剂等。5、型煤的无粘结剂成型型煤的无粘结剂成型是指在不加粘结剂的前提下用高 压直接成型。即原料煤经过筛分后，送入枯燥机进展枯燥， 枯燥后的粉煤冷却到40-45后，再由成型机压制成型。 这种成型方法广泛用于褐煤的加工，尽管没有外来的粘结 剂，但它仍
9、利用了煤炭本身含有的粘结性成分。另外，也有 的型煤厂采用热压成型，用加热的方法使中年褐煤产生一定 的塑性，然后加压成型。德国和匈牙利等国利用年青褐煤生 产型煤已进入商品化生产阶段。6、液体粘结剂的制备腐植酸（风化粉煤）与烧碱4kg/1通过电动葫芦提升到加 药平台，由人工放入液体搅拌器（反响釜）内，同时参加650mm高的水，向夹套内通入低压蒸汽。即：参加烧碱4kg /t,5分钟后，参加风化煤粉腐植酸30kg/1,使温度 保持在90100OC,搅拌1.5小时，然后由浓浆泵将制得的 液体粘结剂导入高位储液槽内备用,当型煤生产时，翻开球阀 将液体粘结剂通入第一级卧式搅拌机中，与混合物料一起经 过四级搅
10、拌，然后送往成型机中成形。四、型煤成型设备型煤生产涉及筛分、枯燥、搅拌、成型、后处理、包装 和粘结剂制造等众多的设备，其中最受人们关注的是成型设 备。成型设备是型煤生产中的关键设备，它的选择应以原煤 的特性、型煤的用途及成型时的压力等因素为根底。目前工 业上应用最广的是对辊式成型机，另外，还有冲压式成型机、 环式成型机和螺旋式成型机等。在我国，蜂窝式成型机也广 泛应用于民用型煤的生产。1、对辊式成型机：对辊式成型机的工作原理如图2所 示，它主要由两个大小一样的压辊和加料箱组成。在压辊的 夕卜表分布着许多型模，每个型模相当于半个型煤的形状。有 的加料箱中还装有螺旋送料器，以便及时送料并对原煤进展
11、 预压。在对辊式成型机中，原煤受压的时间短，成型压力 不大，因而型煤的弹性变形较小。目前，这种机型主要用于生产使用粘结剂的型煤。原料煤对辘式成型杭2、环式成型机环式成型机有固定外环和旋转外环两种形式，其工作原 理如图3所示。对固定外环成型机来说，型煤是被旋转压 辊从固定外环的底部挤出的，型煤被挤出后由切刀切断。而 旋转外环成型机的成型是由旋转外环和压辊共同旋转来完 成的。g固定外环成型机3、冲压式成型机(b)招底转外环成型机图3环式成型机冲压式成型机有多种不同的型式，目前应用最广的是液压冲压缸和曲柄连杆冲压缸成型机，冲压式成型机的工作原 理如图4所示。冲压式成型机的生产过程如下：给料机构将一定
12、数量的 原料煤送入成型机内；冲杆前移，原料煤被逐步压实，成为 型煤；在冲杆前移的同时，已成型的型煤被向前推动一定的 距离，而最前端的型煤被推出了型模；冲杆回程，返回到起 始位置。冲压式成型机的优点是成型压力大，型煤在成型过 程中屡次受压而易产生塑性变形。其缺点是耗能大、单产低。原帼煤图4冲压式成型机4、螺旋式成型机螺旋式成型机的工作原理如图5所示，原料煤由供料 口参加，螺旋叶片向前推进原料煤，同时对原料煤施加混 合和加压的作用。原料煤被挤压通过一段导管，在出口处一 段段地断裂最终形成外表光滑的煤棒。原料煤1图5螺侬式成型机总之，随着研究工作的不断深入和科学技术的不断开展， 上述各种成型机的自动
13、化程度在不断地提高，设备的性能也 在不断地完善。目前，我国、法国、英国、德国、美国和日 本等许多国家都在为用户提供各种不同的型煤成型机。五、影响型煤质量的因素分析1、型煤、粘结剂配比义马长焰煤：83.6%膨润土 8% 风化煤3%焦煤5% 烧碱0.4%2、主要技术性能及指标a生产能力：20t/h ,10万吨/年b型煤规格：35mmc型煤质量：煤灰软化温度ST:21250C;水分: 5%;挥发份：26%d抗压强度：490N/个e热稳定性：80%f粉煤率：5%g消耗指标：粘结剂：烧碱4kg/t,焦煤50kg/1,风化煤30kg/1,膨润土 80 kg/th耗电量：17度/t。3、制作型煤常出现的几个
14、问题型煤的冷热强度是指，煤粉压成球团后的硬度及，燃 烧时的强度。型煤冷强度简单的讲就是压出来的型煤摔在地 上看会不会碎；热强度就是型煤燃烧的时候会不会碎。1型煤的冷强度低是由以下几方面造成的：（a）原料煤 中的水分过高，导致粘结剂无法按量参加，一般型煤在成型 过程中物料的含水量（原煤水分5%6%,参加粘结剂含水 量4% 7%）在11% 13%之间最好；（b）粘结剂的粘结力 不够；（c）机械配置与压力不好，无法将煤与粘结剂的结合力 正常发挥。2型煤的热强度不好与结渣性型煤的热强度与煤的岩 相灰分及组成有关。它要求煤的灰分不能高，但灰熔点那么 不能太低，在制作型煤时所选择原料煤中的灰分要低，以便
15、在型煤制作过程中，为了提高型煤的热强度而需添加一定量 的澎润土或高岭土以提高灰熔点，起到在一定温度下型*某不 被熔化的骨架作用。型煤的结渣性与原料煤中的灰分组成与 灰中的易熔成分总量有很大关系，型煤在炉中的结渣倾向除 了与操作条件、煤的熔点有关外，还与煤中的灰分含量有较 大关系。型煤中矿物含量及组成，型煤的煤5灰熔融温度与 粘度是型煤结渣性的主要影响因素，而粘结剂的参加势必会 改变这4个因素，从而影响型煤的结渣性。因此，粘结剂的 性质对型煤的结渣性亦有关系。3型煤的热稳定性不好型煤的热稳定性是指煤在高温 燃烧和气化过程中保持原来粒度而不碎裂成小块性质。造成 煤热稳定性不好的因素有很多，煤的热稳
16、定性好坏又直接关 系到固定床气化，燃烧能否顺利及带出的粉尘数量。对无烟 煤来说，热稳定性不好主要是内含结晶水的作用。而对烟煤 与褐煤来说，主要是挥发分的数量和胶质体质与量的关系。 过高的挥发分与结晶水在炉内一定温度下的急剧析出，造成 型煤的爆裂，以及热稳定性不好。而型煤的烘干过程实际上 是一种低温枯燥的过程，能析出一局部的挥发分并使煤中的 结晶水析出，煤外表吸附的游离水分，一般在稍高于100。 经过足够的时间即可析出.而存于煤矿物中的结晶水，通常 要在2001以上才能析出。4型煤的反响活性型煤的反响活性是指在一定的高温 条件下，型煤与CO、水蒸气或02相互作用的反响能力，是 一项很重要的燃烧和气化特征指标，煤的反响活性与煤的变 质程度、孔隙率、无机成分及煤岩相特性有关。一般变质程 度越深，煤的反响活性越低，孔隙构造越兴旺反响活性越高。 而型煤可以通过配煤来改善它的反响活化性，通过破碎的粒 度组成与适宜的成型压力，来提高孔隙构造与孔隙率。
