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 煤球机型煤工艺及影响型煤质量效用的因素

 粉煤通过粒度粘合,经煤球机等型煤机械压制成不同形状的块煤,称为型煤。在型煤制作的过程中,粉煤加入粘结剂经煤球机等型煤机械压制成型的过程看似简单,其实包含着几大学科的内容。型煤既能充分利用煤资源,为应用企业节能降耗,但在实际应用中却有很多不尽人意的地方,这就是型煤的特性。

型煤的要素之一就是煤。因此,我们要生产适合不同燃烧用途的型煤,就必须了解煤化学,它直接关系到型煤产品的质量。煤的工艺用途很广,而不同的工艺用途对煤质的要求则不同。如炼焦用煤必须是具有粘结性;气化用煤(包括造气型煤)则要求煤的化学反应性良好,热稳定性要好;动力用煤(含锅炉型煤)除了活化性要好,还应有较高的发热量等等。因此,确定其工艺用途,制作适合自己用途的型煤,首先要对煤进行工艺分析及测定。除了要做水份(W)、灰分(A)、挥发份(V)、固定碳(CGD)四项工业分析外,型煤的制作还要测定煤的灰熔点ST(T2),因为它直接影响到将来的燃烧工艺。关于煤灰熔融性(灰熔点)要注意的有两点:第一,煤灰组成与熔点的关系。一般认为氧化铁、氧化钙、氧化镁和钾、钠的氧化物的含量增多会导致熔点的降低,因此有的把这些物质统称为易熔氧化物或者叫做碱性组分含量百分数(BC),但是某些组分的含量超过一定之后就会达到“饱和”,如在石灰碳化球中,当加入CaO量达到一定数量后,灰中CaO 占主导地位,反而会使煤灰熔点升高。就一般而言可以认为煤灰熔点受易熔成分较大,在灰熔点的测定方面,还要注意试验的气氛条件及温度特征的描述。第二,煤灰的结渣性。煤灰在气化炉中的结渣倾向与煤中灰的熔融性有关,但在生产实践中表明,灰熔点并不能完全反映煤在气化炉内结渣情况。因此,国内有专门的“结渣性测定方式”,其要点是按不同的气化强度,计算出相应的鼓风量,在这样的鼓风强度下经专门的测定设备将煤烧成灰,考察各强度下燃烬灰渣的结渣情况,然后作曲线图来区分该煤是否容易结渣,这一指标在实践中更能确切反应煤在气化燃烧中的结渣倾向。

影响到型煤质量应用的因素还有很多。如煤中的挥发份与水分。众所周知,煤的水分是由外表的吸附游离水与存在煤矿物中的结晶水组成,在燃烧过程中,过高的挥发份与结晶水的急剧析出,则将导致破坏型煤的热稳定性与热强度,造成型煤在炉中的塌陷与粉化。
因为型煤是用粉煤制作的,因此在制作过程中,需添加粘结剂与其它添加剂,以保证型煤的冷强度与热稳定性、热强度与活化性。而能使煤粒之间互相粘联的介质必定对煤粒表面有一定的浸润性。型煤粘结剂要对煤粒产生粘合力作用,首先必须将煤粒进行很好的湿润,让粘质分子和煤分子真正接触,并为机械结合和物理化学结合创造条件,这就涉及到热力学问题和表面化学问题,涉及到热力学的有原煤的烘干与型煤产品的后期脱水。
表面化学原理认为:表面张力小的物质能良好地湿润表面张力大的物质,所以我们可以在型煤粘结剂中加入适量表面活性剂以降低型煤粘结剂的表面张力,以提高对煤粒的湿润能力,为更好地形成机械结合和物理化学结合创造条件,对于那些疏水性粘结剂(表面张力大),可采取把煤粒干燥,使煤粒的表面张力增大,使其两者更好地接触,根据传质理论,温度及外界压力能促使粘结分子的移动、扩散与渗透,因此,我们在选择粘结剂制作时,要考虑到温度问题。粘结剂与被结合物之间的结合力是机械压力和物理化学结合的综合结果,它们对总粘结度的贡献与被粘材料表面状态有关。对煤粒这种非极性多孔材料机械结合力起决定作用,因此,型煤机械的工艺配置、性能,对型煤的良好制作也是不可忽视的。而合理的工艺,完整的设备配置更能有效地把煤与粘结剂的结合充分地发挥到最好,从而制作出符合不同用途的合格型煤。

下面是煤球机制作型煤常出现的几个问题。
1、型煤的冷强度低
型煤的冷强度低是由以下几方面造成的。①原料煤中的水份过高,导致粘结剂无法按量加入,一般型煤在成型过程中物料的含水量(原煤水份5—6%,加入粘结剂含水量4—7%)在11—13%之间最好;②粘结剂的粘结力不够;③机械配置与压力不好,造成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。它要求煤的灰份不要高,但对灰熔点则不能太低,这就是我们在做型煤时所选择原料煤中的灰份要低,以便在型煤制作过程中,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煤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跟灰中的易熔成份总量有很大关系,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,而粘结剂的加入势必会改变这四个因素,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块状而不碎裂成小块性质。造成煤热稳定性不好的因素有很多,煤的热稳定性好坏直接关系到固定床气化燃烧能否正常及带出的粉尘数量。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,造成型煤爆裂,而型煤的烘干过程实际上是一种低温干燥的过程,能析出一部分挥发分和结晶水,煤表面吸附的游离水分,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200℃以上才能析出。
4、型煤的反应活性
型煤的反应活性是指在一定的高温条件下,型煤与CO2水蒸气或O2相互作用的反应能力,是一项很重要的燃烧和气化特征指标,煤的反应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,煤的反应活性越低,孔隙结构越发达反应活性越高,而型煤可以通过配煤来改善它的反应活化性,通过破碎的粒度组成与合适的成型压力,来提高孔隙结构与孔隙率,这里要注意的是:过高的成型压力虽然提高了冷强度,但过细的破碎粒度则导致型煤的过密,影响型煤的孔隙率,造成反应活性差。
造成型煤难以正常使用的还有燃烧工艺,应根据自己制作的型煤特点,适当地改造炉具和燃烧工艺。炉具的型号与性能、及型煤的粒度、煤的性质亦有关系,我们只能从型煤利用的过程中,不断的摸索,不断的掌握,才能真正地用好型煤,节能降耗,获取最大的利润空间。

 

 

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