張道鋒 尹 聰

型煤制作技術(shù)小結(jié)

張道鋒 尹 聰

(瑞星集團(tuán)股份有限公司山東東平271500)

瑞星集團(tuán)股份有限公司是以生產(chǎn)尿素為主的大型綜合性化工企業(yè)，尿素年產(chǎn)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(yōu)質(zhì)塊煤價格不斷攀升，為了降低合成氨生產(chǎn)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(tǒng)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(jīng)過粉碎機(jī)粉碎后，通過埋刮板輸送機(jī)送至雙軸攪拌機(jī)，同時在攪拌機(jī)內(nèi)加入制作好的黏合劑，通過攪拌機(jī)攪勻后由輸送皮帶將物料送至漚制池進(jìn)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(jī)進(jìn)行擠壓成型，擠壓好的煤棒直接進(jìn)入烘干塔進(jìn)行烘干得到煤棒。質(zhì)量高的煤棒固定碳含量高、機(jī)械強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性好、化學(xué)活性好。

2 提高煤棒質(zhì)量的要點

2.1 煤棒制作原料選擇

應(yīng)考慮煤棒原料粉煤中水分、灰分、揮發(fā)分、灰熔點等指標(biāo)，其中水分和揮發(fā)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(fā)分過高，會導(dǎo)致急劇析出結(jié)晶水，易使煤棒在造氣爐內(nèi)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(wěn)定性。

2.2 黏合劑配制過程的控制

煤棒黏合劑質(zhì)量是影響煤棒冷強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、熱強(qiáng)度及化學(xué)活性的重要因素，進(jìn)而影響造氣爐穩(wěn)定性及產(chǎn)氣量。瑞星集團(tuán)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(dāng)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(chǎn)氣量的穩(wěn)定。

制取工藝流程：褐煤-粉碎機(jī)-加水、純堿、蒸汽攪拌-待用，根據(jù)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(zhì)量分?jǐn)?shù)30%以上)，開蒸汽攪拌升溫90～96 ℃，加褐煤攪拌2 h，現(xiàn)用現(xiàn)配。

腐殖酸鈉溶液的黏度與溫度、腐殖酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)和pH有關(guān)，溫度升高，其黏度急劇下降；腐殖酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，黏度越大；溶液的pH降低，黏度增大,但當(dāng)pH<7.5時，溶液狀態(tài)發(fā)生改變,會出現(xiàn)絮凝現(xiàn)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(zhì)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(yīng)在80%以上(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同),大于3 mm的粉煤不得超過粉煤總量的5%，粒度越細(xì)的粉煤制成的煤棒內(nèi)表面積越大,氣化反應(yīng)速度越快。

(2)水分的控制。混合后的料煤中水分含量應(yīng)在13%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)左右,一般堆漚區(qū)料煤中水分含量在10%～12%,成型機(jī)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(zhì)量分?jǐn)?shù)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(fù)(新廣出審〔2016〕3102號)，刊名變更為《氮肥與合成氣》，新編國內(nèi)統(tǒng)一連續(xù)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(chǎn)監(jiān)督管理委員會，主辦單位為上?；ぱ芯吭骸＾k刊宗旨為：交流推廣國內(nèi)外氮肥、甲醇、合成氣、現(xiàn)代煤化工行業(yè)的先進(jìn)技術(shù)、節(jié)能減排新工藝、產(chǎn)業(yè)鏈延伸及管理經(jīng)驗等，促進(jìn)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步和管理水平提高。

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《小氮肥》編輯部

煤中,攪拌越均勻,制成的黏合劑越好?，F(xiàn)采用新型雙軸臥式攪拌機(jī)攪拌，物料能充分混合。

(5)漚制時間。漚制時間應(yīng)≥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(fā)酵熟化，有利于漚制煤的成型,以提高煤棒的強(qiáng)度。

(6)煤棒制作過程質(zhì)量的控制。在開機(jī)前應(yīng)調(diào)整好相應(yīng)的間隙,煤棒機(jī)多為中低壓對輥成型機(jī),應(yīng)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(qiáng)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(qiáng)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?qū)⒚喊粑赵谑种杏昧δ?以不破碎為宜；新生的煤棒質(zhì)軟,冷卻2～4 h,自然蒸發(fā)一部分水后,煤棒逐漸變硬, 煤棒的冷強(qiáng)度可達(dá)50 kg；熱態(tài)強(qiáng)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(zhì)量分?jǐn)?shù)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(jié)構(gòu),其化學(xué)活性好；其渣呈多孔、疏松及輕質(zhì)狀態(tài),渣塊成挙頭大小,殘?zhí)悸试?0%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))左右。

總之，對于型煤而言,必須要求其冷、熱強(qiáng)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(qiáng)。

3 粉煤加工煤棒效果

瑞星集團(tuán)股份有限公司制作的煤棒冷強(qiáng)度一般達(dá)到700～800 N，熱強(qiáng)度>1 000 N，破碎率低于3%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他廠家的強(qiáng)度(煤棒質(zhì)量行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，冷強(qiáng)度>750 N,熱強(qiáng)度>900 N)，其優(yōu)勢較明顯。

目前，按照該工藝方法生產(chǎn)的煤棒供造氣系統(tǒng)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(tǒng)大集塵器帶出物殘?zhí)剂糠謩e為7.16%,6.82%,6.27%,5.86%,5.47%和4.86%。

經(jīng)濟(jì)效益分析：瑞星集團(tuán)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(jié)省原料(型煤)23 kt，按型煤成本600元/t計，年節(jié)省原料費(fèi)用1 380萬元，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

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2016- 11- 01)