型煤生产工艺

型煤生产工艺、设备及操作参数

(2010-09-03 15:14:36)

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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

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

表3 气化型煤煤质分析结果

2 气化型煤的生产(2)

表4 气化型煤质量测试结果

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

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

2

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

表8 锅炉型煤的煤质化验结果

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