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     煤球機型煤工藝及影響型煤質量效用的因素

     粉煤通過粒度粘合,經煤球機等型煤機械壓制成不同形狀的塊煤,稱為型煤。在型煤制作的過程中,粉煤加入粘結劑經煤球機等型煤機械壓制成型的過程看似簡單,其實包含著幾大學科的內容。型煤既能充分利用煤資源,為應用企業節能降耗,但在實際應用中卻有很多不盡人意的地方,這就是型煤的特性。

    型煤的要素之一就是煤。因此,我們要生產適合不同燃燒用途的型煤,就必須了解煤化學,它直接關系到型煤產品的質量。煤的工藝用途很廣,而不同的工藝用途對煤質的要求則不同。如煉焦用煤必須是具有粘結性;氣化用煤(包括造氣型煤)則要求煤的化學反應性良好,熱穩定性要好;動力用煤(含鍋爐型煤)除了活化性要好,還應有較高的發熱量等等。因此,確定其工藝用途,制作適合自己用途的型煤,首先要對煤進行工藝分析及測定。除了要做水份(W)、灰分(A)、揮發份(V)、固定碳(CGD)四項工業分析外,型煤的制作還要測定煤的灰熔點ST(T2),因為它直接影響到將來的燃燒工藝。關于煤灰熔融性(灰熔點)要注意的有兩點:第一,煤灰組成與熔點的關系。一般認為氧化鐵、氧化鈣、氧化鎂和鉀、鈉的氧化物的含量增多會導致熔點的降低,因此有的把這些物質統稱為易熔氧化物或者叫做堿性組分含量百分數(BC),但是某些組分的含量超過一定之后就會達到“飽和”,如在石灰碳化球中,當加入CaO量達到一定數量后,灰中CaO 占主導地位,反而會使煤灰熔點升高。就一般而言可以認為煤灰熔點受易熔成分較大,在灰熔點的測定方面,還要注意試驗的氣氛條件及溫度特征的描述。第二,煤灰的結渣性。煤灰在氣化爐中的結渣傾向與煤中灰的熔融性有關,但在生產實踐中表明,灰熔點并不能完全反映煤在氣化爐內結渣情況。因此,國內有專門的“結渣性測定方式”,其要點是按不同的氣化強度,計算出相應的鼓風量,在這樣的鼓風強度下經專門的測定設備將煤燒成灰,考察各強度下燃燼灰渣的結渣情況,然后作曲線圖來區分該煤是否容易結渣,這一指標在實踐中更能確切反應煤在氣化燃燒中的結渣傾向。

    影響到型煤質量應用的因素還有很多。如煤中的揮發份與水分。眾所周知,煤的水分是由外表的吸附游離水與存在煤礦物中的結晶水組成,在燃燒過程中,過高的揮發份與結晶水的急劇析出,則將導致破壞型煤的熱穩定性與熱強度,造成型煤在爐中的塌陷與粉化。
    因為型煤是用粉煤制作的,因此在制作過程中,需添加粘結劑與其它添加劑,以保證型煤的冷強度與熱穩定性、熱強度與活化性。而能使煤粒之間互相粘聯的介質必定對煤粒表面有一定的浸潤性。型煤粘結劑要對煤粒產生粘合力作用,首先必須將煤粒進行很好的濕潤,讓粘質分子和煤分子真正接觸,并為機械結合和物理化學結合創造條件,這就涉及到熱力學問題和表面化學問題,涉及到熱力學的有原煤的烘干與型煤產品的后期脫水。
    表面化學原理認為:表面張力小的物質能良好地濕潤表面張力大的物質,所以我們可以在型煤粘結劑中加入適量表面活性劑以降低型煤粘結劑的表面張力,以提高對煤粒的濕潤能力,為更好地形成機械結合和物理化學結合創造條件,對于那些疏水性粘結劑(表面張力大),可采取把煤粒干燥,使煤粒的表面張力增大,使其兩者更好地接觸,根據傳質理論,溫度及外界壓力能促使粘結分子的移動、擴散與滲透,因此,我們在選擇粘結劑制作時,要考慮到溫度問題。粘結劑與被結合物之間的結合力是機械壓力和物理化學結合的綜合結果,它們對總粘結度的貢獻與被粘材料表面狀態有關。對煤粒這種非極性多孔材料機械結合力起決定作用,因此,型煤機械的工藝配置、性能,對型煤的良好制作也是不可忽視的。而合理的工藝,完整的設備配置更能有效地把煤與粘結劑的結合充分地發揮到最好,從而制作出符合不同用途的合格型煤。

    下面是煤球機制作型煤常出現的幾個問題。
    1、型煤的冷強度低
    型煤的冷強度低是由以下幾方面造成的。①原料煤中的水份過高,導致粘結劑無法按量加入,一般型煤在成型過程中物料的含水量(原煤水份5—6%,加入粘結劑含水量4—7%)在11—13%之間最好;②粘結劑的粘結力不夠;③機械配置與壓力不好,造成無法將煤與粘結劑的結合力正常發揮。
    2、型煤的熱強度不好與結渣性
    型煤的熱強度與煤的巖相灰分及組成有關。它要求煤的灰份不要高,但對灰熔點則不能太低,這就是我們在做型煤時所選擇原料煤中的灰份要低,以便在型煤制作過程中,為了提高型煤的熱強度而需添加一定量的澎潤土或高嶺土以提高灰熔點,起到在一定溫度下型煤不被熔化的骨架作用。型煤的結渣性與原料煤中的灰分組成跟灰中的易熔成份總量有很大關系,型煤在爐中的結渣傾向除了與操作條件、煤的熔點有關外,還與煤中的灰分含量有較大關系。型煤中礦物含量及組成,型煤的煤灰熔融溫度與粘度是型煤結渣性的主要影響因素,而粘結劑的加入勢必會改變這四個因素,從而影響型煤的結渣性。因此,粘結劑的性質對型煤的結渣性亦有關系。
    3、型煤的熱穩定性不好
    型煤的熱穩定性是指煤在高溫燃燒和氣化過程中保持原來塊狀而不碎裂成小塊性質。造成煤熱穩定性不好的因素有很多,煤的熱穩定性好壞直接關系到固定床氣化燃燒能否正常及帶出的粉塵數量。對無煙煤來說熱穩定性不好主要是內含結晶水的作用。而對煙煤與褐煤來說主要是揮發分的數量和膠質體質與量的關系。過高的揮發分與結晶水在爐內一定溫度下的急劇析出,造成型煤爆裂,而型煤的烘干過程實際上是一種低溫干燥的過程,能析出一部分揮發分和結晶水,煤表面吸附的游離水分,一般在稍高于100℃,經過足夠的時間即可析出,而存于煤礦物中的結晶水,通常要在200℃以上才能析出。
    4、型煤的反應活性
    型煤的反應活性是指在一定的高溫條件下,型煤與CO2水蒸氣或O2相互作用的反應能力,是一項很重要的燃燒和氣化特征指標,煤的反應活性與煤的變質程度、孔隙率、無機成分及煤巖相特性有關。一般變質程度越深,煤的反應活性越低,孔隙結構越發達反應活性越高,而型煤可以通過配煤來改善它的反應活化性,通過破碎的粒度組成與合適的成型壓力,來提高孔隙結構與孔隙率,這里要注意的是:過高的成型壓力雖然提高了冷強度,但過細的破碎粒度則導致型煤的過密,影響型煤的孔隙率,造成反應活性差。
    造成型煤難以正常使用的還有燃燒工藝,應根據自己制作的型煤特點,適當地改造爐具和燃燒工藝。爐具的型號與性能、及型煤的粒度、煤的性質亦有關系,我們只能從型煤利用的過程中,不斷的摸索,不斷的掌握,才能真正地用好型煤,節能降耗,獲取最大的利潤空間。

     

     

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