型煤制作技術小結

張道鋒 尹 聰

型煤制作技術小結

張道鋒 尹 聰

(瑞星集團股份有限公司山東東平271500)

瑞星集團股份有限公司是以生產尿素為主的大型綜合性化工企業，尿素年產量為2 400 kt。目前，部分造氣工藝依然采用固定層間歇制氣工藝，而原料優質塊煤價格不斷攀升，為了降低合成氨生產用煤成本，決定采用粉煤資源加工成型煤(煤棒)代替塊煤制氣，以解決傳統的固定層間歇制氣工藝原料煤成本高的難題。

1 粉煤加工煤棒工藝流程

將煤末經過粉碎機粉碎后，通過埋刮板輸送機送至雙軸攪拌機，同時在攪拌機內加入制作好的黏合劑，通過攪拌機攪勻后由輸送皮帶將物料送至漚制池進行堆漚，在堆漚36 h以上后通過輸送皮帶將漚制煤送至煤棒機進行擠壓成型，擠壓好的煤棒直接進入烘干塔進行烘干得到煤棒。質量高的煤棒固定碳含量高、機械強度高、熱穩定性好、化學活性好。

2 提高煤棒質量的要點

2.1 煤棒制作原料選擇

應考慮煤棒原料粉煤中水分、灰分、揮發分、灰熔點等指標，其中水分和揮發分是影響煤棒的燃燒效果和氣化效率的主要因素。在造氣爐氣化的過程中，如果煤棒中揮發分過高，會導致急劇析出結晶水，易使煤棒在造氣爐內粉化、塌陷而增大造氣爐床層阻力(床層阻力包括炭層和渣層阻力)；如果煤棒中游離水含量過高，會破壞煤棒的熱穩定性。

2.2 黏合劑配制過程的控制

煤棒黏合劑質量是影響煤棒冷強度、熱穩定性、熱強度及化學活性的重要因素，進而影響造氣爐穩定性及產氣量。瑞星集團股份有限公司采用腐殖酸鈉黏合劑，耐熱高, 一般在1 360 ℃左右,可適當提高型煤的灰熔點，并且加入量的多少不會引起型煤中的固定碳含量太大的變化，有利于氣化爐產氣量的穩定。

制取工藝流程：褐煤-粉碎機-加水、純堿、蒸汽攪拌-待用，根據褐煤的腐殖酸含量來確定配液比例，一般1 m3水加褐煤0.8 t、NaOH 50 kg；100 t原煤配3～6 t褐煤(含腐殖酸質量分數30%以上)，開蒸汽攪拌升溫90～96 ℃，加褐煤攪拌2 h，現用現配。

腐殖酸鈉溶液的黏度與溫度、腐殖酸鈉質量分數和pH有關，溫度升高，其黏度急劇下降；腐殖酸鈉質量分數越高，黏度越大；溶液的pH降低，黏度增大,但當pH<7.5時，溶液狀態發生改變,會出現絮凝現象,失去膠體作用。腐殖酸鈉溶液黏度控制在27～30 NTU，顏色為褐色,手觸有黏性,無明顯堿滑感,用棒插試,提起時黏合劑沿棒緩慢地流下。

2.3 粉煤成型的控制

在粉煤成型的過程中，要注意粉煤的粒度、水分、配液比例、攪拌程度、漚制時間、煤棒制作質量過程控制等。

(1)粉煤的粒度。粉煤粒度控制在1 mm以下的比例應在80%以上(質量分數，下同),大于3 mm的粉煤不得超過粉煤總量的5%，粒度越細的粉煤制成的煤棒內表面積越大,氣化反應速度越快。

(2)水分的控制。混合后的料煤中水分含量應在13%(質量分數，下同)左右,一般堆漚區料煤中水分含量在10%～12%,成型機出口的煤棒中水分含量<10%,自然晾曬后的煤棒中水分含量<9%,烘干后的煤棒中水分含量<7%。

(3)配液比例。腐殖酸黏合劑加入量視原料粉煤情況而變化,一般煤棒中腐殖酸質量分數控制在1.9%～2.3%。

(4)攪拌。攪拌使黏合劑均勻分布到原料

《小氮肥》雜志更名啟事

近日，《小氮肥》雜志喜獲國家新聞出版廣電總局批復(新廣出審〔2016〕3102號)，刊名變更為《氮肥與合成氣》，新編國內統一連續出版物號為CN 31-2137/TQ，出版單位由《小氮肥》編輯部變更為《氮肥與合成氣》編輯部，主管單位為上海市國有資產監督管理委員會，主辦單位為上海化工研究院。辦刊宗旨為：交流推廣國內外氮肥、甲醇、合成氣、現代煤化工行業的先進技術、節能減排新工藝、產業鏈延伸及管理經驗等，促進行業技術進步和管理水平提高。

《氮肥與合成氣》雜志投稿專用郵箱為sricixdf@126.com，廣告專用郵箱為hfgyxdf@126.com，編輯部聯系電話021- 52500962(兼傳真)，021- 52815377轉1102。《氮肥與合成氣》預計在2017年3月15日正式出版，2017年1月和2月《小氮肥》正常出版。希望業內外人士、廣大讀者及企業繼續對《氮肥與合成氣》雜志給予大力支持，廣大作者踴躍投稿，讓《氮肥與合成氣》越辦越好，成為各界人士的朋友。

《小氮肥》編輯部

煤中,攪拌越均勻,制成的黏合劑越好。現采用新型雙軸臥式攪拌機攪拌，物料能充分混合。

(5)漚制時間。漚制時間應≥24 h,一般控制在≥48 h,最好控制在≥72 h。漚制過程中,要保持好物料中水分,防止物料漚制時間過長而失水，堆漚發酵熟化，有利于漚制煤的成型,以提高煤棒的強度。

(6)煤棒制作過程質量的控制。在開機前應調整好相應的間隙,煤棒機多為中低壓對輥成型機,應注意其成型壓力的大小。對輥的直徑和線速度對煤球成型時的塑性、脆性和彈性均有影響，以確保煤球的初始強度。

用肉眼觀察,合格的煤棒外觀光潔、不粗糙,長度一般在200～300 mm為宜；冷棒的強度,在2 m 高自由落下,75%不破碎或破碎后煤棒長度不低于130 mm；或將煤棒握在手中用力捏,以不破碎為宜；新生的煤棒質軟,冷卻2～4 h,自然蒸發一部分水后,煤棒逐漸變硬, 煤棒的冷強度可達50 kg；熱態強度高可保證在制氣過程中不破、不裂、不碎、不粉化；新生的煤棒含水量一般在11%左右；煤棒中固定碳質量分數比原煤下降約4%；煤棒灰熔點與原煤無異；煤棒的空隙率較高,干燥后形成多孔結構,其化學活性好；其渣呈多孔、疏松及輕質狀態,渣塊成挙頭大小,殘碳率在10%(質量分數)左右。

總之，對于型煤而言,必須要求其冷、熱強度好,固定碳含量高,入爐后不粉化、不爆裂,煤氣爐床層阻力小,氣化能力強。

3 粉煤加工煤棒效果

瑞星集團股份有限公司制作的煤棒冷強度一般達到700～800 N，熱強度>1 000 N，破碎率低于3%，遠遠高于其他廠家的強度(煤棒質量行業標準，冷強度>750 N,熱強度>900 N)，其優勢較明顯。

目前，按照該工藝方法生產的煤棒供造氣系統后，造氣爐大集塵器帶出物明顯減少。2015年7月至12月，造氣系統大集塵器帶出物殘碳量分別為7.16%,6.82%,6.27%,5.86%,5.47%和4.86%。

經濟效益分析：瑞星集團氣化裝置年耗入爐型煤約1 000 kt，大集塵器帶出物2015年12月較7月降低了2.3%，年節省原料(型煤)23 kt，按型煤成本600元/t計，年節省原料費用1 380萬元，經濟效益明顯。

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《小氮肥》編輯部

2016- 11- 01)