型煤设备_用于产生大量粉煤需要处理的设备

型煤设备

用于产生大量粉煤需要处理的设备

‌型煤设备‌是一种用于将煤粉或其他散状煤品压制成块状煤制品的设备。

历史发展

据1996年煤炭部型煤技术现状调查报道，所考察的近四十家工业造气煤厂中，没有一个能正常生产；近十几年来，型煤厂仍在低水平重复建设；型煤生产过程中诸多问题不能突破，严重制约了型煤产业化．其主要原因是成型基础研究薄弱，正如Druhl所言，实践一直超越理论的发展．因此，加强粉煤成型性能及成型机理等基础研究迫在眉睫．

粉煤成型工艺分冷压成型和热压成型，以冷压成型为主；冷压成型又分为粘结剂成型和无粘结剂成型，以有粘结剂成型为主．根据我国国情，粉煤成型多采用添加粘结剂、中低压、免烘干、冷压成型工艺。

政策导向

《中华人民共和国大气污染防治法》第二章第七条规定，“国务院有关部门和地方各级人民政府应当采取措施推广成型煤和低污染燃烧技术，逐步限制散烧煤”，国务院《关于结合技术改造防治工业污染的几项规定》，第八条指出：“为了减少城市的大气污染，要先把低硫、低挥发分煤炭供应民用，并尽快普及烧型煤”；国务院环委会《城市烟尘控制区管理办法》，第四条第六款指出，“大力推广民用型煤，积极发展工业型煤”；国务院环委会《关于防治煤烟型污染技术政策的规定》的“煤炭加工技术政策”中明确指出：“煤炭销售前要进行筛选，粉煤要加工成型煤出售，以提高热效率和减少二次扬尘”；1992年环发大会后，中国制定的21世纪的十大对策第四条指出，要提高能源利用效率，改善能源结构。一些大、中城市也相应制定了许多政策法规，如北京、天津、烟台等地已制定了旨在减少城市煤烟型污染的地方性政策法规。从上述情况看，国家与地方对型煤的生产与应用，都从政策上进行了积极的支持，对型煤发展具有一定的推动作用。然而也有不足之处，例如国家没有制定不同煤种、不同用途型煤的产品标准，致使型煤生产无规可循，型煤用户对产品不知伪劣。仍然没有一条有关推广或改造适合型煤燃烧的燃烧器(除蜂窝煤外)的报导，结果使型煤在现有燃烧器中燃烧效果不佳，如点火难、火焰短、烧不透等。因此今后型煤发展从政策导向上要注意下面几个方面：

一、从煤的综合利用方面考虑，型煤生产原料应放在非炼焦煤(如无烟煤、贫煤、半焦粉等) 方面，而不应采用炼焦煤来生产型煤。二者从价格上相差较多，采用炼焦煤生产型煤，不仅烟大，而且成本高。

二、要尽快制定不同类型型煤的国家标准。例如，从能源角度出发，首先应限制型煤的挥发分含量，其大小影响到燃烧过程的点火难易、火焰长度、传热类型及调火方式；其次应限制型煤的固定碳含量，其大小直接影响到型煤的发热量，即用户的利益。而从型煤用作造气原料方面考虑，主要应限制影响造气工艺参数的不利因素，如型煤的冷、热强度，挥发分含量、硫含量及固定碳含量，它们直接影响到造气过程中透气性的好坏、气体中有害物的多少及产气量的大小，也就是说，直接影响到化肥厂的造气成本。

三、要从政策上鼓励、资金上支持型煤燃烧器的研制开发。例如，燃用型煤的锅炉的研制与生产，100%造气型煤的造气示范，进而获得型煤造气的合理的工艺参数对造气型煤的要求，同时制定出国家标准；要从政策上鼓励以无烟粉煤生产造气型煤，解决无烟粉煤大量积压的问题。如山西省晋城市型煤出省免收20元能源基金、10元生产补贴款和5元专向维简费，大大推动了无烟粉煤生产造气型煤的发展，对无烟粉煤的综合利用起到了积极的推动作用。

经济方面

从型煤生产厂家来讲，其生产目的是为了赢利，即型煤的出厂价必须高于型煤生产的总成本，否则将造成亏损、停产。而型煤生产成本大体由原料价格(包括煤价、粘结剂价格)、生产费用(包括工人工资、电费、水费、设备折旧费等)及管理费用组成，对于不同的生产厂家来说，生产费用和管理费用两项基本上差别不大，因而型煤成本决定于原料价格，即煤价和粘结剂价。不同的煤种、煤质，不同的粘结剂，使型煤的成本不同，产品质量不同，造成产品的市场竞争力和经济效益不同，因而型煤生产要因地制宜，不宜一哄而上。

从用户来讲，型煤用于燃烧除了满足环保要求外，性能上要求热值高、易燃烧。造气用户要求型煤固定碳含量高，产气量大，因而原料灰分高、粘结剂增灰大，型煤固定碳含量低的型煤是没有市场竞争力的，因而也无效益可言。

总之，型煤售价与原煤价格相比，无论就地转化还是远距离销售，型煤价格是原料价格(粉煤)的2～3倍，在经济还不发达的地方无疑增加了用户的负担。因而，从环保角度出发，型煤应在人口密集、经济相对发达的大、中城市推广，并给予政策上的扶持。

粉煤无粘结剂成型机理

粉煤无粘结剂成型是指不外加粘结剂，而是依靠煤炭自身的性质和粘结性组分，在外力作用下压制成型煤的过程．适于无粘结剂成型的煤种为年轻褐煤．

褐煤无粘结剂成型机理

关于褐煤无粘结剂成型机理众说不一，有各种假说，如沥青、腐植酸、毛细孔、胶体、分子粘合等假说但都认为“自身粘结剂”的存在，是褐煤无粘结剂成型的重要基础．

操作方法

1在安装前必须清点零件的数量。检查与清除各个零件加工表面与螺纹在装卸搬运中所造成的损伤，并除掉在包装时涂在加工表面上的保护涂料以及在搬运中落上的尘土及脏物等。

2安装时要在固定接触表面上涂以干油，在活动表面涂以稀油。

3型煤设备必须安装在稳固的钢筋混凝土基础上，基础的深度用户可根据当地的地质条件决定。

4为了避免破碎后的矿石堆积，基础下部必须有足够的空间，安装运输设备。

5为了基础不受损坏，在基础上部必须覆盖护板，该件由用户自备。

形成原理

沥青假说．

沥青假说是早期的假说．沥青假说认为，煤中沥青质是煤粒间粘结成型的主要物质．沥青的软化点为70℃～80℃．在加压成型过程中，由于煤粒间相对位移，彼此相互推挤、摩擦产生的热量，使沥青质软化成为具有粘结性的塑性物质，将煤粒粘结在一起成为型煤．

腐植酸假说．

褐煤中含有游离腐植酸，游离腐植酸是一种胶体，具有强极性．在成型过程中，外力作用使煤粒间紧密接触．具有强极性的腐植酸分子，使煤粒间相结合的分子间力得以加强而成型．

毛细孔假说．

毛细孔假说认为，褐煤中有大量含水的毛细孔．成型时毛细孔被压溃，其中的水被挤出，覆盖于煤粒表面形成水膜，进而充填煤粒间的空隙，呈现出相互作用的分子间力，加强了煤粒的接触而成型．

胶体假说．

胶体假说认为，褐煤由固相和液相两部分物质组成，固相物质是由许多极小的胶质腐植酸颗粒构成，其粒度为1μm一10nm．在成型过程中使胶粒密集而产生聚集力，形成具有一定强度的型煤．

分子粘合假说．

分子粘合假说由那乌莫维奇提出．认为粒子间的结合是在压力作用下，由于粒子间接触紧密而出现分子粘合的结果．

上述假说都只从某一个方面解释了成型过程中的一些现象，还有待进一步探讨．

其他煤种无粘结剂成型机理

无烟煤成型试验研究结果，分析了工业型煤无粘结剂成型的湿态粘结机理与干态粘结机理．

型煤的湿态粘结机理．

碎散性煤料在湿态下被压制成型的主要原因，是煤粒间存在着一定的粘结性．煤在破碎加工过程中，其中一些桥键或晶格断裂，形成一些不饱和键，使煤粒表面产生微弱的负电荷，极性的水分子被煤粒吸附形成水化膜，煤粒通过粘结性的水化膜连接而成型．

型煤的干态粘结机理．

在型煤干燥过程中，随着型煤的水化膜逐渐变薄，液膜水的表面张力增大，煤粒受力彼此靠的更近，煤分子间的范德华力增大．直至液膜的水蒸干，煤分子间的范德华力达到最大．此外，干煤粒间摩擦阻力大，煤粒彼此镶嵌产生较大的机械啮合力．因此，干态型煤主要靠煤分子间的范德华力和煤粒间的机械啮合力使煤粒紧密粘结而成型，

笔者研究了弱粘结煤、肥煤、焦煤、无烟煤等不同煤种的无粘结剂成型．发现焦煤成型性能最好，其型煤表面致密、光洁，抗压强度高，防水性能好；而无烟煤成型性能最差，其型煤质量低，抗压强度小．这是由于焦煤的显微硬度小，无烟煤显微硬度大．软质煤在成型过程中易被压碎，产生更细的煤粉填充到煤粒间隙中，达到最紧密堆积，使型煤致密光洁，抗压强度高.

粉煤有粘结剂成型机理

粉煤有粘结剂成型，是指粉煤与外加粘结剂充分混合均匀后，在一定的压力下压制成型煤的过程．有粘结剂成型的煤种为年老褐煤、烟煤、无烟煤等；粘结剂为煤焦油、焦油沥青、石油沥青(又称石油残渣)或水溶性粘结剂．成型煤料为-3mm(占95%以上)的粉煤，具有类似砂土的碎散性．从热力学观点出发，粉煤成型过程是体系的熵减小的非自发过程．欲使粉煤成为具有一定强度的型煤，外力做功和粘结剂是重要的基础条件．粘结剂的选择关系到型煤的质量和成本，也是型煤产业化的制约因素．因此，研究粉煤成型机理，关键是探讨煤与粘结剂间的相互作用，即作用力的类型、大小及其影响因素．搞清粉煤成型机理将为开发型煤粘结剂、实现型煤工业化，乃至粉料成型相关领域(包括冶金、化工、建材、医药等)提供理论依据．粉煤有粘结剂成型机理研究的文献报道甚少，相关领域如矿粉团球、压块等粉料成型机理研究也不多．

浸(润)湿与桥接

煤粒与粘结剂间的浸湿和粘合直接影响型煤质量．以煤和焦油沥青成型为例，除煤的含水量要影响煤粒与焦油沥青的浸湿与粘合外，沥青的粘度和组成也会影响成型过程．沥青的粘度决定型煤的冷态抗压强度；沥青中含成焦组分的多少决定型煤的热稳定性．当沥青与低挥发分煤成型时，成焦组分在型煤结构中形成沥青焦骨架，使型煤具有好的热稳定性．为了使沥青类粘结剂获得最合适的粘度，前苏联学者研究了沥青的重要性质．研究发现，沥青粘度发生显著变化的两个阶段，一个是从固态向塑性状态的转变阶段；另一个是从液态向高流动状态的转变阶段．沥青在室温下呈固态，只有在温度高于其软化点20℃～25℃下，才能与煤粒混合均匀并充分浸湿．前苏联学者采用了一种特殊的料粒抛光技术，通过显微镜观察研究了煤与沥青粘合剂的混合料．结果表明，在成型过程中沥青粘结剂只能部分地将煤粒浸(润)湿．进入成型机的物料内，大部分煤粒通过“粘结剂桥”连接而成型．

研究结果表明，成型前的粘结剂应呈塑性状态并具有良好的扩展性，成型后型煤内粘结剂要尽快固化，形成能承受机械力作用的骨架结构，以使型煤具有足够的强度．型块强度是颗粒和固化粘结剂构成的类似混凝土结构的总体强度的体现．若成型物料的结构强度低于由粘结剂固化形成66骨架强度，则提高成型物料的粉碎细度，以增加颗粒总表面积，型块强度取决于物料的结构强度．

机械结合力与物理化学结合力

褐煤成型主要工艺条件的研究结果，认为煤粒和粘结剂之间的作用过程十分复杂，包括润湿、传质、结合等过程．粘结剂与被粘结物之间的结合力，是机械结合力与物理化学结合力的综合结果．对于煤这种非极性多孔物料，机械结合力起决定性作用．型煤强度是粘结剂渗入煤粒间隙中，脱水、固化产生机械键合的结果．粘结剂脱水、硬化、固结过程中，型煤随水分蒸发而收缩，颗粒间距离减小，碎散阻力增大，型煤强度增加．

最小接触角及最大粘结功

型煤抗压强度定量表征煤与粘结剂间作用力的大小，即煤与粘结剂间的润湿程度．理论分析认为粘结剂与煤粒间产生粘结的前提条件，是粘结剂润湿煤粒表面．其润湿程度可用接触角、粘结功表示．即接触角越小，粘结功越大，润湿程度越大．利用CD—A型协和接触角仪、CBVD型协和表面张力仪，分别测量了在型煤与粘结剂间的接触角及液态粘结剂的表面张力．随着煤表面疏水基团的＜增加，煤与水的接触角变大，煤被水润湿程度变小，型煤抗压强度小，即煤与粘结剂间的作用力小．

谌伦建，通过扫描电镜对工业型煤微观结构进行了研究，发现在煤粒表面及孔隙中均有粘结剂水化形成的凝胶体和各种形态的结晶体．这些凝胶体和晶体将煤粒包围起来，并相互连接形成晶体网络，从而将煤粒牢固粘结在一起成为型煤．型煤中凝胶体越多，棒状、柱状及针状晶体越发育，分布越均匀，则型煤强度越高．

有粘结剂矿粉低温固结机理研究

有粘结剂铁精矿低温固结机理，认为低温固结是粘结剂与造块物料间粘附力和内聚力共同作用的结果．粘附力是指粘结剂与造块物料之间的作用力；内聚力是指粘结剂或造块物料本身分子间吸引力．当有粘结剂存在时，粘结剂对颗粒表面的润湿作用，使物料颗粒由固—固接触变为液—固接触．因此，低温固结实质是固—液界面现象．粘附力的大小受物料颗粒的表面形状、粗糙度、润湿性、粒度等因素影响．固结团块强度既与分子间作用力(即范德华引力)、颗粒表面凹凸不平而产生的机械联接力有关，也与静电引力、化学键力有关．

从表面润湿热、表面电性及红外光谱测试人手，对粘结剂与铁矿粉表面作用机理及生球强度的机理作了大量研究．从理论上导出了生球强度界面能综合模型；提出了含粘结剂的磁铁矿粉生球的强度取决于颗粒间的化学作用能、粘滞作用能、毛细引力能、范德华引力能、静电作用能和磁引力能，主要由化学作用能、粘滞作用能、毛细引力能所决定的新观点，丰富和发展了生球强度理论．

主要设备

型煤生产设备的配置，只需选择早已定型10万t，对于10万t以上的大型厂，建议采用多线并联交替维修的方式进行生产为好，因为这样既可保障工厂生产的连续性，又可使现有机电设备满足型煤生产线能力的要求。设备选型过程中寻找质量可靠的厂家尤为重要，例如郑州大城重工有限公司等专业厂家。

在型煤生产过程中，设备上与粉煤物料接触的零部件要尽量避免滑动摩擦，以此来减少设备磨损，提高设备寿命。在型煤设备的选择上要重点考虑这一问题。对于那些绝对不可避免的滑动摩擦，其易损件必须能够易于更换，最大限度地减少设备的停机时间。