张道锋 尹 聪

型煤制作技术小结

张道锋 尹 聪

(瑞星集团股份有限公司山东东平271500)

瑞星集团股份有限公司是以生产尿素为主的大型综合性化工企业，尿素年产量为2 400 kt。目前，部分造气工艺依然采用固定层间歇制气工艺，而原料优质块煤价格不断攀升，为了降低合成氨生产用煤成本，决定采用粉煤资源加工成型煤(煤棒)代替块煤制气，以解决传统的固定层间歇制气工艺原料煤成本高的难题。

1 粉煤加工煤棒工艺流程

将煤末经过粉碎机粉碎后，通过埋刮板输送机送至双轴搅拌机，同时在搅拌机内加入制作好的黏合剂，通过搅拌机搅匀后由输送皮带将物料送至沤制池进行堆沤，在堆沤36 h以上后通过输送皮带将沤制煤送至煤棒机进行挤压成型，挤压好的煤棒直接进入烘干塔进行烘干得到煤棒。质量高的煤棒固定碳含量高、机械强度高、热稳定性好、化学活性好。

2 提高煤棒质量的要点

2.1 煤棒制作原料选择

应考虑煤棒原料粉煤中水分、灰分、挥发分、灰熔点等指标，其中水分和挥发分是影响煤棒的燃烧效果和气化效率的主要因素。在造气炉气化的过程中，如果煤棒中挥发分过高，会导致急剧析出结晶水，易使煤棒在造气炉内粉化、塌陷而增大造气炉床层阻力(床层阻力包括炭层和渣层阻力)；如果煤棒中游离水含量过高，会破坏煤棒的热稳定性。

2.2 黏合剂配制过程的控制

煤棒黏合剂质量是影响煤棒冷强度、热稳定性、热强度及化学活性的重要因素，进而影响造气炉稳定性及产气量。瑞星集团股份有限公司采用腐殖酸钠黏合剂，耐热高, 一般在1 360 ℃左右,可适当提高型煤的灰熔点，并且加入量的多少不会引起型煤中的固定碳含量太大的变化，有利于气化炉产气量的稳定。

制取工艺流程：褐煤-粉碎机-加水、纯碱、蒸汽搅拌-待用，根据褐煤的腐殖酸含量来确定配液比例，一般1 m3水加褐煤0.8 t、NaOH 50 kg；100 t原煤配3～6 t褐煤(含腐殖酸质量分数30%以上)，开蒸汽搅拌升温90～96 ℃，加褐煤搅拌2 h，现用现配。

腐殖酸钠溶液的黏度与温度、腐殖酸钠质量分数和pH有关，温度升高，其黏度急剧下降；腐殖酸钠质量分数越高，黏度越大；溶液的pH降低，黏度增大,但当pH<7.5时，溶液状态发生改变,会出现絮凝现象,失去胶体作用。腐殖酸钠溶液黏度控制在27～30 NTU，颜色为褐色,手触有黏性,无明显碱滑感,用棒插试,提起时黏合剂沿棒缓慢地流下。

2.3 粉煤成型的控制

在粉煤成型的过程中，要注意粉煤的粒度、水分、配液比例、搅拌程度、沤制时间、煤棒制作质量过程控制等。

(1)粉煤的粒度。粉煤粒度控制在1 mm以下的比例应在80%以上(质量分数，下同),大于3 mm的粉煤不得超过粉煤总量的5%，粒度越细的粉煤制成的煤棒内表面积越大,气化反应速度越快。

(2)水分的控制。混合后的料煤中水分含量应在13%(质量分数，下同)左右,一般堆沤区料煤中水分含量在10%～12%,成型机出口的煤棒中水分含量<10%,自然晾晒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。腐殖酸黏合剂加入量视原料粉煤情况而变化,一般煤棒中腐殖酸质量分数控制在1.9%～2.3%。

(4)搅拌。搅拌使黏合剂均匀分布到原料

《小氮肥》杂志更名启事

近日，《小氮肥》杂志喜获国家新闻出版广电总局批复(新广出审〔2016〕3102号)，刊名变更为《氮肥与合成气》，新编国内统一连续出版物号为CN 31-2137/TQ，出版单位由《小氮肥》编辑部变更为《氮肥与合成气》编辑部，主管单位为上海市国有资产监督管理委员会，主办单位为上海化工研究院。办刊宗旨为：交流推广国内外氮肥、甲醇、合成气、现代煤化工行业的先进技术、节能减排新工艺、产业链延伸及管理经验等，促进行业技术进步和管理水平提高。

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煤中,搅拌越均匀,制成的黏合剂越好。现采用新型双轴卧式搅拌机搅拌，物料能充分混合。

(5)沤制时间。沤制时间应≥24 h,一般控制在≥48 h,最好控制在≥72 h。沤制过程中,要保持好物料中水分,防止物料沤制时间过长而失水，堆沤发酵熟化，有利于沤制煤的成型,以提高煤棒的强度。

(6)煤棒制作过程质量的控制。在开机前应调整好相应的间隙,煤棒机多为中低压对辊成型机,应注意其成型压力的大小。对辊的直径和线速度对煤球成型时的塑性、脆性和弹性均有影响，以确保煤球的初始强度。

用肉眼观察,合格的煤棒外观光洁、不粗糙,长度一般在200～300 mm为宜；冷棒的强度,在2 m 高自由落下,75%不破碎或破碎后煤棒长度不低于130 mm；或将煤棒握在手中用力捏,以不破碎为宜；新生的煤棒质软,冷却2～4 h,自然蒸发一部分水后,煤棒逐渐变硬, 煤棒的冷强度可达50 kg；热态强度高可保证在制气过程中不破、不裂、不碎、不粉化；新生的煤棒含水量一般在11%左右；煤棒中固定碳质量分数比原煤下降约4%；煤棒灰熔点与原煤无异；煤棒的空隙率较高,干燥后形成多孔结构,其化学活性好；其渣呈多孔、疏松及轻质状态,渣块成挙头大小,残碳率在10%(质量分数)左右。

总之，对于型煤而言,必须要求其冷、热强度好,固定碳含量高,入炉后不粉化、不爆裂,煤气炉床层阻力小,气化能力强。

3 粉煤加工煤棒效果

瑞星集团股份有限公司制作的煤棒冷强度一般达到700～800 N，热强度>1 000 N，破碎率低于3%，远远高于其他厂家的强度(煤棒质量行业标准，冷强度>750 N,热强度>900 N)，其优势较明显。

目前，按照该工艺方法生产的煤棒供造气系统后，造气炉大集尘器带出物明显减少。2015年7月至12月，造气系统大集尘器带出物残碳量分别为7.16%,6.82%,6.27%,5.86%,5.47%和4.86%。

经济效益分析：瑞星集团气化装置年耗入炉型煤约1 000 kt，大集尘器带出物2015年12月较7月降低了2.3%，年节省原料(型煤)23 kt，按型煤成本600元/t计，年节省原料费用1 380万元，经济效益明显。

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2016- 11- 01)