開(kāi)發(fā)潔凈型煤的探索——兼議小立窯水泥廠轉(zhuǎn)產(chǎn)

秦至剛(建筑材料行業(yè)生產(chǎn)力促進(jìn)中心，北京100024）

1 型煤簡(jiǎn)介〔1〕

“型煤是以一種或幾種煤，摻加適量的農(nóng)作物秸桿為原料，與一定比例的粘結(jié)劑、助燃劑、固硫劑相混合，通過(guò)型煤配套生產(chǎn)設(shè)備制出具備一定的性能（冷抗壓強(qiáng)度、熱強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性符合要求）的塊狀燃料或塊狀原料。”

1.1 型煤生產(chǎn)工藝流程示意如下：

1.2 型煤生產(chǎn)概述

原料煤，主要是無(wú)煙煤、煙煤的粉煤。

農(nóng)作物秸桿，年產(chǎn)7億t多，大量在農(nóng)田焚燒、遺棄，污染嚴(yán)重。

粘結(jié)劑因煤而異。有機(jī)粘結(jié)劑,有淀粉、腐植酸鹽等。無(wú)機(jī)粘結(jié)劑有粘土、水泥、石灰等。還有幾種粘結(jié)劑組合而成的復(fù)合粘結(jié)劑，如腐植酸鹽——粘土，淀粉——膨潤(rùn)土等。

添加劑主要是節(jié)能增效劑、固硫劑，用以提高型煤的燃燒特性，減少SO2的排放。是生產(chǎn)潔凈型煤需要的重要原料。

型煤設(shè)備主要是破碎機(jī)、給料機(jī)、摻混機(jī)、成型機(jī)、干燥設(shè)備。

型煤廠建廠規(guī)模，有年產(chǎn)1萬(wàn)、3萬(wàn)、5萬(wàn)、10萬(wàn)t等，所需設(shè)備全部可由國(guó)內(nèi)提供。

1.3 型煤分類

型煤可分民用型煤、工業(yè)型煤兩大類：民用型煤包括蜂窩煤、民用煤球、燒烤炭等。工業(yè)型煤包括鍋爐型煤、生產(chǎn)化肥用造氣型煤、生產(chǎn)燃料氣用造氣型煤、燒石灰用型煤等。

2 生產(chǎn)潔凈型煤的需要

普通型煤是利用型煤粘結(jié)劑粘結(jié)粉煤、秸稈、煤泥、煤矸石等可燃物構(gòu)成。潔凈型煤是型煤加了助燃劑、固硫劑如節(jié)能增效劑（又名節(jié)能固硫劑），用以提高型煤的燃燒特性，可減少CO、SO2、NOx等有害氣體的排放，實(shí)現(xiàn)潔凈燃燒。用型煤專家、北京炭寶科技發(fā)展有限公司煤化工首席專家李師侖教授的話來(lái)說(shuō)：叫“混凝煤”。為了更加通俗，筆者稱之為“人造煤”。用于燒水泥的潔凈型煤可稱為水泥煤。采煤機(jī)械化程度的提高，塊煤產(chǎn)率下降，不能滿足對(duì)塊煤的需求。全國(guó)工業(yè)鍋爐、窯爐大量燃用原煤，年耗煤4億多噸。散燒原煤熱效率低、污染嚴(yán)重，造成經(jīng)濟(jì)上巨大的損失。發(fā)展?fàn)t窯用的工業(yè)型煤，是改變這種狀況的重要途徑。不僅可解決塊煤供不應(yīng)求的被動(dòng)局面，而且提高煤炭利用效率，減少環(huán)境污染，改變?cè)旱哪承┨匦裕瑸榉勖旱暮侠怼⒂行Ю瞄_(kāi)創(chuàng)新路。發(fā)展型煤又是治理大氣污染較現(xiàn)實(shí)和有效的措施——實(shí)現(xiàn)潔凈燃燒保護(hù)環(huán)境的需要[2，3]。需要潔凈燃燒，應(yīng)用潔凈煤的大方向、代替塊煤的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益決定的必然性，提高環(huán)境質(zhì)量的緊迫性和發(fā)展是硬道理說(shuō)明：發(fā)展型煤勢(shì)在必行。但是10多年來(lái)只建了2000萬(wàn)噸型煤廠，問(wèn)題是建一個(gè)10萬(wàn)噸的型煤廠需要1000多萬(wàn)元[1]。投資制約了大發(fā)展。

李師侖教授介紹，我國(guó)農(nóng)村秸稈可燃部分折合成標(biāo)準(zhǔn)煤約有3億多噸。大量利用作為燃料、可成為幫助農(nóng)村、也包括林區(qū)致富的重要措施，落實(shí)富農(nóng)、富民政策。將是農(nóng)村、林區(qū)大變化又一個(gè)起點(diǎn)。

3 立窯水泥廠轉(zhuǎn)產(chǎn)型煤的優(yōu)越性、優(yōu)勢(shì)和方法

地處煤礦附近，一般交通比較便利，幾乎所有設(shè)備都可以利用，不需要增加很多設(shè)備——投資少。將立窯水泥廠轉(zhuǎn)產(chǎn)型煤，只需建型煤廠投資的15%～20%,還可有效利用立窯水泥廠上千億固定資產(chǎn)。用水泥做型煤粘結(jié)劑生產(chǎn)型煤可以不要烘干、固化，冷、熱強(qiáng)度和耐高溫性都可滿足使用要求。用立窯生產(chǎn)快硬熟料，制成快硬水泥作生產(chǎn)型煤的粘結(jié)劑；將散煤（粉煤）、煤矸石、煤泥以至農(nóng)村秸稈等可燃物混合在一起生產(chǎn)出型煤（混凝煤或人造煤），供給塊煤需要者，形成新的生產(chǎn)鏈。這是立窯水泥廠轉(zhuǎn)產(chǎn)的大方向。

加劑生產(chǎn)型煤的粘結(jié)劑可以大幅度降低煤耗、電耗，大量利用煤矸石。北京炭寶公司節(jié)能固硫劑，實(shí)現(xiàn)固體供氧全面解決了立窯煅燒中的缺氧問(wèn)題，是燃燒方式上的重大進(jìn)步。能夠節(jié)煤、節(jié)電、節(jié)運(yùn)（節(jié)省油耗，國(guó)情需要）和增加效益——炭中之寶。節(jié)能的涵義包括節(jié)煤、節(jié)電、節(jié)運(yùn)。利用當(dāng)?shù)刭Y源，就地生產(chǎn)，就地使用，節(jié)能必然增效。因?yàn)槊弘娺\(yùn)是生產(chǎn)成本中的大頭；減排的涵義包括盡可能減少CO2、CO、SO2、NOx和粉塵排放，降低對(duì)環(huán)境的影響。立窯水泥廠加節(jié)能增效劑在有條件的地方轉(zhuǎn)產(chǎn)潔凈型煤，煤灰作水泥混合材或肥料，實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用。節(jié)能增效劑與CO、SO2、NOx等有害氣體化合，實(shí)現(xiàn)真正意義上的潔凈煅燒和高水平資源綜合利用。

4 立窯水泥廠轉(zhuǎn)產(chǎn)型煤的技術(shù)意義

把型煤看作混凝土來(lái)做，是水泥廠長(zhǎng)項(xiàng)。象瞄準(zhǔn)混凝土的需要設(shè)計(jì)特種水泥一樣，瞄準(zhǔn)型煤的需要設(shè)計(jì)型煤粘結(jié)劑，把型煤和混凝土兩大學(xué)科結(jié)合起來(lái)。

型煤可以儲(chǔ)存較長(zhǎng)時(shí)期，解決了水泥和粉煤不能長(zhǎng)期儲(chǔ)存的難題。

在實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和節(jié)能、減排大形勢(shì)下，立窯水泥廠有以下技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

1）煅燒特點(diǎn)利于節(jié)能（全黑生料快燒）；

2）能用低質(zhì)值原燃料（變廢為寶典型）；

3）窯灰可以高效利用（化害為利典型）；

4）可轉(zhuǎn)化為環(huán)保產(chǎn)業(yè)（環(huán)保裝備典型）。

節(jié)能減排,利于保護(hù)環(huán)境。遍布各地的立窯水泥廠（已經(jīng)具備的裝備能力）利用工業(yè)廢渣，筑路、塌方廢石以至江湖河海的泥砂、卵石作水泥原料、混合材和骨料，生產(chǎn)水泥、固土劑、砌塊（代磚）、混凝土，有利于節(jié)能減排和減少泥沙淤積，增加河床存水能力，減少暴雨形成的水災(zāi)。實(shí)施中易于做到就地取材、就地生產(chǎn)、就地利用，減少運(yùn)輸能耗。便于就近減災(zāi)。因此，需要建議展開(kāi)水泥廠轉(zhuǎn)化為環(huán)保裝備、環(huán)保產(chǎn)業(yè)的開(kāi)發(fā)研究。研究新經(jīng)濟(jì)時(shí)代水泥工業(yè)發(fā)展的需要，國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出要達(dá)到“四零一負(fù)”的目標(biāo)：水泥企業(yè)對(duì)周圍環(huán)境達(dá)到零污染；廢料廢渣廢水的零排放；對(duì)電能的零消耗；對(duì)天然礦物燃料的零消耗；為全社會(huì)廢料廢渣的負(fù)增長(zhǎng)作出卓越貢獻(xiàn)。成為環(huán)保補(bǔ)償型的綠色工業(yè)。我們過(guò)去做的利廢研究，可以為零污染、零排放、對(duì)天然礦物燃料的零消耗、廢料廢渣的負(fù)增長(zhǎng)作貢獻(xiàn)。利廢代土是方法，又是實(shí)現(xiàn)廢渣負(fù)增長(zhǎng)和保護(hù)粘土資源的目的。水泥廠用自行生產(chǎn)混合材的余熱來(lái)發(fā)電。研究不同類型的煤加鋸木屑和其他可燃物的燃燒特性，與有關(guān)廠實(shí)現(xiàn)三燃點(diǎn)、多燃點(diǎn)燃燒，為生產(chǎn)水泥煤積累了經(jīng)驗(yàn)。筆者曾據(jù)此建議水泥廠多植樹(shù)〔4〕。用炭化后的炭作為水泥煤主要原料，用立窯水泥廠生產(chǎn)快硬熟料，作為生產(chǎn)型煤的粘結(jié)劑；用水泥磨系統(tǒng)加成型機(jī)生產(chǎn)水泥煤。水泥煤將是型煤的一個(gè)大品種。水泥廠使用水泥煤可以大幅度降低煤耗，提高產(chǎn)質(zhì)量。將是水泥窯實(shí)現(xiàn)零礦物燃料消耗的方法。探索立窯水泥廠轉(zhuǎn)產(chǎn)是天時(shí)—節(jié)能減排、地利—就地利用資源、人和—解決就業(yè)問(wèn)題的需要。立窯水泥廠對(duì)型煤的理解和掌控，可以說(shuō)是得天獨(dú)厚。因?yàn)榱⒏G燒的就是小煤球——型煤。

綜觀全局，統(tǒng)籌考慮傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)注入新的活力實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化。立窯水泥廠加劑換個(gè)燒法，提高產(chǎn)質(zhì)量（包括混凝土質(zhì)量）和節(jié)能減排、降低成本；根據(jù)社會(huì)需要換個(gè)產(chǎn)品——轉(zhuǎn)產(chǎn)型煤。提高燃煤行業(yè)的燃燒效率，讓藍(lán)天更藍(lán)。順應(yīng)全局變化實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移，可能從微利行業(yè)轉(zhuǎn)向高效益的環(huán)保產(chǎn)業(yè)，做到利國(guó)利民[5]。

把型煤和混凝土兩大學(xué)科結(jié)合起來(lái)，開(kāi)發(fā)、轉(zhuǎn)產(chǎn)混凝煤。立窯可生產(chǎn)早強(qiáng)摻合料和粘結(jié)劑，立窯廠生產(chǎn)水泥煤，開(kāi)創(chuàng)我國(guó)水泥工業(yè)和燃煤行業(yè)的節(jié)能和環(huán)保新的局面。

[1]李師侖加快發(fā)展?jié)崈粜兔捍龠M(jìn)節(jié)能降耗2008（未發(fā)表）

[2]李師侖型煤發(fā)展的回顧與展望潔凈煤技術(shù).1995.2。

[3]李師侖中國(guó)工業(yè)型煤的發(fā)展現(xiàn)狀及展望《中國(guó)煤炭》1996年（6）

[4]秦至剛水泥廠發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的探索2005水泥技術(shù)交流會(huì)論文集。

[5]秦至剛節(jié)能固硫劑的節(jié)能減排作用2008《炭寶科技》27-30。

[6] 秦至剛傅圣勇再議低煤耗快燒——預(yù)分解窯低煤耗快燒的探索2009中國(guó)水泥技術(shù)年會(huì)論文集272-275。