潞安粉煤成型技術(shù)的研究

第1期煤質(zhì)技術(shù)2006年1月粉煤成型術(shù)的研究李師侖,王京萍,楊秀琴,陳亞飛,韓錦德',李迎峰2,字黎亮1,煤炭科學(xué)研究總院北京煤化工分院,北京100013;}2.潞安礦業(yè)(集團)有限賁任公司技術(shù)中心,山西長(cháng)治046204)摘要:結合潞安粉煤的特點(diǎn),研究成功一種新的復合粘結劑,制出了抗壓強度髙、熱穩定性好防水性強的造氣型煤。型煤制備工藝簡(jiǎn)化,不需要烘干工序。已取得了工業(yè)性成型試驗成功,為擴大潞安粉煤的有效利用提供了一條技術(shù)遼徑。關(guān)鍵詞:造氣型煤;復合粘結劑;鍋爐型煤中圖分類(lèi)號:TD536.1文獻標識碼:B文章編號:1007-7677(2006)01-0041-04Research on briquetting technology of luan fine coalLI Shi-lun, WANG Jing-ping, YANG Xiu-qin, CHEN Ya-fei'HAN Jin-de, LI Ying-feng, YU Li-liang2(1. Beijing Research Institute of Coal Chemistry, China Coal Research Institute. Beijing 100013, China;2. The Technical Center of Luan Coal Mining Group Corporation Ltd., Changzhi 046204, China)Abstract: According to the characteristics of Luan fine coal, a new compound binder was developed in this study. It has beentested successfully to use Luan fine coal with this binder to produce briquettes for gasification with high mechanical strength, highhermal stability and high waterproof property. The briquetting technology was simplified because of no needing of thermal dryprocess. Luan briquettes were successfully produced in an industrial test. This success provides a technical approach for expandingefficiencial utilization of luan fine coalKey words: coal briquette for gasification; compound binder; coal briqutte for boiler型煤是潔凈煤技術(shù)中的重要組成部分,但工業(yè)究,在此基礎上,又完成了潞安型煤的生產(chǎn)和氣化型煤發(fā)展較慢,我國生產(chǎn)工業(yè)燃料氣和民用煤氣的工業(yè)性試驗及發(fā)展潞安型煤的技術(shù)經(jīng)濟分析。本文煤氣發(fā)生爐,幾乎全部沿用塊煤。將礦區附近的廉著(zhù)重對潞安粉煤成型技術(shù)的研究試驗作一概述。價(jià)粉煤發(fā)展造氣型煤,代替塊煤,不僅可擴大粉煤的有效利用,而且可以降低造氣成本,提高企業(yè)經(jīng)1潞安粉煤成型煤技術(shù)的實(shí)驗室研究濟效益。我國工業(yè)鍋爐年耗煤4億t左右,仍以燃1.1試驗用煤用散煤為主,造成嚴重的大氣污染和能源上的浪潞安現有5個(gè)生產(chǎn)礦井,其中石圪節礦、五陽(yáng)費,為此,也必須加快發(fā)展鍋爐用型煤。礦和漳村礦產(chǎn)煤為瘦煤,其主要的合理用途應是作潞安礦區生產(chǎn)的貧瘦煤比較適合作煤氣發(fā)生爐煉焦配煤。而另外的兩個(gè)礦即王莊礦、常村礦的產(chǎn)氣化原料和鍋爐燃料,潞安煤低灰、低硫、高發(fā)熱煤為貧瘦煤,由于其粘結性弱,可用來(lái)研制鍋爐型量、高灰熔融性是發(fā)展工業(yè)型煤的優(yōu)勢。201年煤和生產(chǎn)燃料氣的造氣型煤,因此采集了這兩礦的潞安礦業(yè)集團有限公司決定進(jìn)行潞安型煤技術(shù)經(jīng)濟煤樣供作試驗,表1列出了煤質(zhì)化驗數據研究,接受該公司的委托,煤科總院煤化工分院會(huì )1.2試驗用粘結劑同潞安礦業(yè)集團公司技術(shù)中心成立了課題組,開(kāi)展通過(guò)多次成型試驗,研制成一種新的復合粘結了本項目的研究試驗工作,先后完成了型煤市場(chǎng)的劑,該粘結劑由無(wú)機物R及有機物O組成。調查、粘結劑的研制及型煤配方的優(yōu)化等實(shí)驗室研1.3試驗工藝條件表1試驗用煤分析數據灰分揮發(fā)分固定炭CR發(fā)熱量粘結性灰熔融性/℃Md/%Aad/%Va/%FCad/%1~8S.4/%Qa,d/MJ·kg-1指數莊粉煤0.5951380>1450常村粉煤0.5112.831.3913801450煤質(zhì)技術(shù)2006年1月將原料煤與粘結劑R按比例摻混均勻后(圖表2型煤技術(shù)參數標準1),再添加溶于水的有機粘結劑O,經(jīng)攪拌均勻后鍋爐、窯爐型煤技術(shù)造氣型煤技術(shù)在壓力機上單球成型,單球重量50g。試驗成型壓參數標準參數標準力為50~60kN,壓出的煤球呈扁圓形,經(jīng)自然干抗壓強度/kg·個(gè)球-1落下強度(>13mm)/%燥3~4天后,進(jìn)行型煤冷、熱強度等各種性能的水浸強度/kg·個(gè)球1復干強度/kg·個(gè)球測定。熱強度/kg·個(gè)球-1熱穩定性/90005百機枯結水溶液煤灰熔融性溫度ST/℃1250>1250計量原料煤,《3mm-計量研究項目對型煤質(zhì)量提出的計劃目標:無(wú)機粘結劑一計量攪壓力成機(1)造氣型煤。冷強度大于60kg/球,熱強圍煤產(chǎn)品-自然千燠度大于40kg/球,熱穩定性大于80%,型煤浸水圖1成型試驗工藝流程示意24h不碎不散,浸水強度大于30kg/球。1.4對型煤的質(zhì)量要求(2)鍋爐型煤。冷強度大于34kg/球,型煤該型煤計劃在礦區附近生產(chǎn),然后銷(xiāo)往近、中浸水24h不碎不散,浸水強度大于15kg/球。距離的城市,供作生產(chǎn)燃料氣的造氣原料、鍋爐燃1.5潞安粉煤制備型煤的試驗結果料。因此本型煤必須具備高強度和防水性。由于造用新開(kāi)發(fā)的R,O復合粘結劑,對王莊、常村氣型煤在氣化爐內堆積的料層高,停留時(shí)間長(cháng),反粉煤進(jìn)行了成型試驗和技術(shù)方案優(yōu)選。研制出性能應溫度高,型煤承受料層的壓力大,并長(cháng)期受到高較佳的造氣型煤,其試驗結果見(jiàn)表3,型煤的煤質(zhì)溫、高速氣流沖刷,因此要求造氣型煤要有高的熱分析數據列入表4。強度和熱穩定性,防止發(fā)生潰散現象表3、表4的數據表明:方案1,2制出的型煤冷我國尚未制定型煤質(zhì)量的統一國家標準,只有強度大于80kg/球,熱強度在72kg/球以上,落下少數地方標準,2001年山西省能源研究會(huì )煤轉化強度及熱穩定性都達到99%以上,方案1型煤的煤委員會(huì )吸收專(zhuān)家意見(jiàn)制定并公布了一個(gè)型煤技術(shù)參灰熔融性溫度達1380℃,以上指標超過(guò)了該項目的數標準(表2)計劃目標達到了優(yōu)質(zhì)造氣型煤的質(zhì)量指標表3制備燃料氣造氣型煤的試驗結果原料配比方案冷強度粘結劑落下強度/%熱強度熱穩定性/%浸水強度編號王莊煤/kg·球-1(>13mm)13mm)/kg·球-10.15>10099.20.1081.5表4型煤的煤質(zhì)分析數據方案水分揮發(fā)分固定炭粘結性編號M/%AM/%Va/%FCw/%1~8S,d/%指數1.6024.5914.1559.664525123013801390139023.7表5列出了用王莊煤、常村煤制備鍋爐型煤的添加量降為0.1%,型煤冷強度為64kg/球,熱強試驗結果。從中看出,方案3,4與表3中方案1,度、熱穩定性仍較髙,該型煤既可作鍋爐型煤也可2采用同樣的復合粘結劑,只是添加量有所降低。作造氣型煤。方案4以常村煤為原料,型煤的冷強方案3以王莊粉煤為原料,R添加量降為5%,O度60kg/球,符合鍋爐型煤的質(zhì)量條件。表5制備鍋爐型煤的試驗結果原料配比/%粘結劑冷強度落下強度/%熱強度熱穩定性/%浸水強度編號王莊煤常村煤(>13mkg·球-1(>13mm94.90.1094.9第1期煤質(zhì)技術(shù)2006年1月新開(kāi)發(fā)的復合粘結劑不僅粘結力強,而且防水表8兩種干燥方式對比性能優(yōu)越,濕球的抗壓強度(浸水強度)達44方案原料配比/%干后自然于燥,冷強度/kg·球84kg/球,為型煤的露天存貯和長(cháng)途運輸創(chuàng )造了有冷強度自干自千自干自干編號千莊煤RO/kg·球1天2天3天4天利條件19370.15665760>100>100有機物O作為粘結劑的一種組分,增粘作用29550.104539566464明顯,方案1中O添加量比方案2中O只高出0.05個(gè)百分點(diǎn),冷強度增加20kg/球以上,方案5配方方案2采用烘干方法制出的型煤冷強度為對比試驗用)只加7%的R,未加O,型煤的冷kg/球,自千3天,冷強度達64kg/球強度只有30kg/球。3)型煤在民用煤球爐上試燒。型煤用于煤氣型煤的灰分與原料煤相比增加不多,方案1、爐氣化,因爐溫很高,要求型煤必須具備較高的熱方案2制備的造氣型煤灰分增加量為7%左右,方穩定性,但是我國現有的測定型煤熱性能的項目案3,4制備的鍋爐型煤灰分增加量不超過(guò)5%。如熱強度、熱穩定性都是在850℃下測定的,難于型煤的反應性好,從表6列出的測定結果看,反映型煤進(jìn)入煤氣爐1000~1300℃高溫帶的實(shí)際王莊型煤(其配比見(jiàn)方案1)的反應性明顯地高于熱性能。為了彌補這個(gè)不足,采用民用煤球爐對型原煤,在1100℃溫度下,型煤的CO2轉化率達煤進(jìn)行了試燒,煤球爐的燃燒高溫區可在1000℃61.8%而原煤的轉化率只有232%。由此分析,無(wú)以上機粘結劑R中的某些組分對氣化反應有催化作用型煤試燒共進(jìn)行兩次,第一次在煤球爐底用細表6不同溫度下反應性測定結果%吹風(fēng)管加入空氣鼓風(fēng),以增加煤球的燃燒強度及溫溫度/℃度;第二次不加鼓風(fēng),完全靠自然通風(fēng)。8008509009501000105011每次試燒燃用型煤1.5kg,共30余個(gè)煤球,王莊型煤3.45.612.816.732.145.461.8先用小木塊引火,作底層,再加入要燒的全部煤王莊原煤1.33.86.59.111.315.023.2球,然后精心地觀(guān)察型煤由底層向上層延續燃燒的1.6其他相關(guān)試驗工作各種狀況,特別是型煤燃燒過(guò)程中的型體變化情為選擇較佳的型煤配方及制備工藝,進(jìn)行了況,并有時(shí)用一條直徑約6mm的細鐵混插入爐內些對比試驗工作。敲擊型煤?jiǎn)误w,查看型煤耐熱、抗擊性能(1)變動(dòng)粘結劑試驗。在選定粘結劑過(guò)程中,燃燒試驗表明:不論是自然通風(fēng)或是強力通風(fēng)還研究試驗其他復合粘結劑的成型性能(見(jiàn)表7),方式,型煤在爐中都能正常燃燒,不碎、不散,保但其冷強度較低,被淘汰。持球體完整,直至燃盡;型煤易引燃,著(zhù)火快,火7其他粘結劑的試驗結果焰高,飛灰析出量很少。在型煤開(kāi)始著(zhù)火后不久,原料配比/%煤球表面產(chǎn)生幾條裂紋,但仍保持一個(gè)堅固的整粘結劑王莊煤/kg·球-}/kg·球1體,形成所謂的“開(kāi)花煤球”,在用細鐵棍的一般91R77性敲擊下也不破碎。上述現象表明,該型煤處在20.21000℃~1200℃的爐溫下,仍具有較好的熱穩定20.1549(2)改進(jìn)干燥工藝條件試驗。傳統的型煤生產(chǎn)2型煤生產(chǎn)工業(yè)性試驗工藝都有烘干設備,本項目結合本復合粘結劑的特點(diǎn)進(jìn)行以自然干燥代替烘干的研究試驗,以王莊粉成型工業(yè)性試驗在山西中新型煤有限公司屯留煤為原料,壓出的生球分二批,一批在烘箱中100型煤廠(chǎng)進(jìn)行,該廠(chǎng)距王莊煤礦只有3km,于2000~110℃條件下烘干,測定其冷強度,另一批自然年建成,生產(chǎn)規模為10萬(wàn)t/a。型煤氣化工業(yè)性試干燥1~4天,并且在不同時(shí)間段測定其冷強度驗將在王莊煤礦煤氣站進(jìn)行,該次成型試驗是以生試驗結果見(jiàn)表8。產(chǎn)造氣型煤為目標由表8看出,配方方案1采用加熱烘干方法制2.1成型工業(yè)性試驗用煤的準備出的型煤冷強度為66kg/球,采用自然干燥3天制試驗用煤是王莊煤礦新生產(chǎn)出來(lái)的混煤,其煤出的型煤冷強度超過(guò)100kg/球,說(shuō)明本復合粘結質(zhì)分析結果列于表9劑更適合于自然干燥的方式。22粘結劑的準備43第1期煤質(zhì)技術(shù)2006年1月表9成型用煤分析數據煤樣揮發(fā)分固定炭發(fā)熱量粘結指數名稱(chēng)And/%v. /% FC.d/%S1,n/%Qm,M/M·kg-王莊混煤17.5512.9368.8229.27復合粘結劑中的R與O都是在附近的城市購合料的水分為14%~15%。壓出的煤球輸經(jīng)固定進(jìn),供應條件方便篩,篩上的型煤裝入貯料車(chē),篩下的散煤返回對輥2.3成型工業(yè)流程成型機成型。裝入貯料車(chē)的型煤在車(chē)上停留1~2成型工業(yè)性試驗在屯留型煤廠(chǎng)成套生產(chǎn)裝置上天后,再堆放在場(chǎng)地,繼續自然干燥1~2天,即進(jìn)行,其工藝流程見(jiàn)圖2。粒度<13mm的王莊原具有較高的抗壓強度,可供外輸使用煤送至鼠籠式粉碎機,破碎至3mm以下,再經(jīng)皮2.4成型工業(yè)性試驗的過(guò)程及型煤質(zhì)量帶輸送至料倉,由料倉按預定的重量進(jìn)入行星強制成型工業(yè)試驗歷時(shí)一周,以現有的型煤生產(chǎn)線(xiàn)攪拌機,在粉煤被攪拌的過(guò)程中,R呈粉狀先摻入共加工型煤65t,粘結劑的摻入比例R為7%,O煤料中,稍后,加入溶有O的水溶液。為0.15%。型煤壓出之后,成球率較高,堆放計量}提升輸送機粉碎機粉碎至(3天后,冷強度升至30kg/球左右,再堆放2~3天匚軸攪拌機-式輸送機-拌機-國倉-[帶式輸送機后,分批運往王莊煤礦煤氣廠(chǎng)儲存。型煤在裝卸、運輸過(guò)程中,能保持球體完整,破碎率很低。對輥成型機型煤產(chǎn)品經(jīng)過(guò)自然干燥的型煤,進(jìn)行了分析與質(zhì)量測圖2型煤生產(chǎn)工藝流程示意定,見(jiàn)表10、表11型煤混合料經(jīng)強制攪拌機及三軸攪拌機攪拌摻表10型煤的分析數據混均勻后,輸入對輥成型機壓制成型煤,其形狀為灰分揮發(fā)分固定炭CRC發(fā)熱量Qa,全硫中間凸出的扁球體,直徑為50mm,中心高度為A/%V/%FC/%1~8/MJ·kg-1S.M/%25mm。成型壓力為350kg/cm2,成型前型煤混2.2623.7914.4959.46425.560.47表11型煤質(zhì)量測試結果原料配比/%粘結劑冷強度落下強度/%熱強度穩定性/%浸水強度王莊粉煤(>13mm)/kg·球“1>13mm)99.2從表11看出,型煤的機械強度髙,冷強度大高,熱穩定性好,防水性強,與原料煤相比,型煤于100kg/球,熱穩定性在99%以上。型煤的防水的灰分增加量為7%左右,本型煤具有適應露天存性強,浸入水中24h后,濕球的抗壓強度為53貯及長(cháng)途運輸的有利條件。kg/球(2)型煤制備工藝簡(jiǎn)單,采用自然干燥方式,該次成型工業(yè)性試驗表明,以王莊粉煤為原免去了烘干工序,降低了生產(chǎn)成本和建廠(chǎng)投資。料,采用R,O復合粘結劑,可以制出性能優(yōu)越的參考文獻:型煤。其質(zhì)量指標不僅超過(guò)本項目預定的目標,而且全部達到2001年山西省能源研究會(huì )煤轉化委員[1]李師侖,韓錦德,徐桂芹,工業(yè)型煤的發(fā)展現狀及研究動(dòng)向[冂],煤炭加工與綜合利用,2000(2)會(huì )公布的型煤技術(shù)參數標準。6~10[2]曹征彥.中國潔凈煤技術(shù)[M].北京:中國物質(zhì)出版社,1998:71~72.(1)以潞安粉煤為原料,采用新研制的R,O作者簡(jiǎn)介;李師侖(1929-),男,山東人,高級工程師復合粘結劑,在實(shí)驗室制出了性能較好的造氣型(教授級),長(cháng)期從事煤炭氣化、粉煤成型技術(shù)及煤炭合理利用途徑的研究,發(fā)表論著(zhù)40余篇煤、鍋爐型煤,還在型煤工業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)上完成了生產(chǎn)造氣型煤的工業(yè)性試驗,制出的型煤冷、熱強度(收稿日期:2005-12-12)44