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梅河褐煤成型的试验研究郭崇涛阮湘泉吴幼青天津大学化工系煤含水较多,易风化破裂,挥发份高,热稳定性和机械强度都很差。因此,褐煤成型比无烟煤成型的技术难度大。我国褐煤资源十分丰富,利用量大价廉的褐煤粉煤生产成型燃料以代替块煤生产工业用煤气,对国民经济具有重要意义。一、实验用原料的性质。揭煤木实验所用煤是吉林省梅河矿揭煤粉煤,工业分析和元素分析数据列于表和表揭煤的工业分析与发热量表和大卡公斤衬男目前,我国有些地区利用当地的块状褐煤作为常压固定床气化炉的制气原料。在波璃工业中,梅河玻璃厂就以当地低热值块状褐煤为气化原料,采用两台直径为米的简易型固定床煤气发生炉,生产热值为大卡标米“的热煤气,用来熔炼玻璃。由于块煤供应不足,常常影响生产。加之,褐煤的机械加强差,在贮存和运输过程中易破碎,形成大量粉煤,使块煤供应更加不足。向褐煤粉中加人粘结剂,冷压成型,用作气化燃料以补充目前短缺的块煤,是本课题研究的主要内容。在褐煤产量极为丰富的德国多为年轻褐煤,可采用不加粘结剂的高压成型技术制造褐煤型煤。我国褐煤多为年老褐煤,不用粘结剂很难制成型煤。国内的一些研究部门和有关工厂在无烟粉煤冷压成型技术的研制方面做了大量工作,取得了许多成绩。由于褐一多了一,土口,,土曰曰曰晌曰曰汕口‘‘‘‘‘‘‘户曰‘‘启曰‘‘‘‘叫‘占,心品的一个新用途。、快速热解液态产品制还原气也有一定的经济效益。根据沈阳煤气公司一厂的数据做如下估算,煤气成本元米“煤气售价工业元米,民用元米“,取元米“。购原料油元吨每吨油产气米“煤气加工费火一二元吨油每吨快速热解焦油产气米,产值元只元。若每吨快速热解焦油用做燃料,售价取元焦炉焦油价,则每吨快速热解焦油制还原气可多收人。一口一元。参考资料用油、气制遗煤气乌合成气日本煤气协会编,天津市政设计院译重油造气,兰溪化肥厂编关于煤炭快速热解焦油的研究食桨炭综合利用译从》玛了粉一人褐煤涂合利用的一个途径《煤炭加工利用》粉煤快速簇化气化新工艺的研究《煤炭泞合利用》褐谋的元素分析表。拈土本实验选用吉林省梅河口山城镇黄土,研磨至目以下。其分析结果列于表。腐植酸钠拈杏剂本实验中制备腐植酸类粘结剂的原料为乌海风化煤、舒兰褐煤、硝化舒兰褐煤、大同风化煤及霍林河褐煤。粘结剂的制法是使原料中不溶于水的腐植酸与碱作用溶液,生成溶于水的腐植酸钠盐。用不同原料制备的粘结剂中腐植酸的含量简称含酸量、列表。口九盯,协尹。一门,,改沪。‘卜八曰,尹口一诬,上一乡,,上乙一尸夕任肠注口工丫十妞卜助门‘、刀廿了月气助‘汾‘拈土的成份分析和熔点测定表分析项目烧失量刁言点分析结果拓,,“‘…,,,,一一拈结剂的含酸量重量表方案编’号…’’一’一『…原料煤…乌海风、煤舒兰褐煤石肖化舒兰、煤屯同风化煤林河、二、含酸量重量”,,·一。、·一一本实验所用的为化学纯试剂。二、实验方法。成型将粉碎后的褐煤与黄泥和腐植酸钠粘结剂按比例混合均匀后,用油压机压制成型。本实验的型煤尺寸为功毫米、毫米,两端呈球面,每个湿球重克。干燥将压制好的型煤放入带鼓风的干燥箱中干燥,要求干燥后煤球水份降至以下。千燥条件有以下两种缓慢干燥一℃,小时。快速干燥℃,小时。型煤质量检测。冷态抗压强度。取个完好的煤球,在一!型电子万用材料试验机上进行测定。将最大值和最小值的两个煤球除去后,余下个球取平均值作为最后结果,单位为公斤个球。热态抗压强度。取煤球个心或大小、币量与煤球相近的块煤,放在方盘中用砂子盖上,一在℃的马弗炉中维持温度分钟,取出后在热态下测抗压强度。落下强度。取煤球。个从米高处自由落下到毫米厚的钢板上三次,取出大于毫米的重量百分数为落下指标。热稳定性试验按有关规定方法进行〔〕。三、实验结果及讨论在煤球的制备过程中,影响煤球质量的因素和条件很多,如粘结剂的性质、添加量、煤的粒度、成型水分、成型压力等。为了获得符合气化要求的高质量型煤,本实验对上述因素进行了研究。。幸占结剂的影响选用粘结剂的原则是在满足工艺指标的前提下做到价廉易得,尽量考虑利用当地资源。本实验通过多方面的方案比较,决定采用腐植酸钠一粘土复合粘结剂。实验表明,褐煤粉添加这种复合粘结剂压制煤球时,其冷、热抗压强度较单独使用粘土或腐植酸钠粘结剂时都有明显提高,实验结果见图。据国内外有关文献报道,在腐植酸盐类粘结剂中发现腐植酸钠具有最佳的粘结能力。同时,使用腐植,酸一价碱金属盐的溶液作为粘结剂时,有助于使粘结剂扩散到煤粒外表面,得到均匀的分布并使煤粒表面有效地润湿形成全整的薄膜,因而能充份发挥其粘结能力。同时,还能使成型压力得到均匀传递,以保证煤球内部结构致密均一,因而具有较高的抗压强度。一般认为,不同煤种的成型性能有很大差别。据有关文章报道,京西王平村无烟煤的成型性能很好。只加清水成型后,冷态及热态抗压强度即能达到公斤个球以上。但对于梅河褐煤,如只加清水成型后,则结构极为松散,一触即碎。若单独使用腐植酸钠粘结剂,则热态抗压强度不能保障,故掺人适量粘土复合使用,利用粘土的塑性和粘结性将煤粒粘结。粘土在高温下的烧失量很小,能在煤粒间起,骨架”的作用,可使型煤的热态抗压强度明显改善。粘结剂的性质和添加量对型煤抗压强度影响甚大。本实验中,对每克褐煤粉煤均加人克粘土和不同数量的腐植酸粘结剂,结果见表、图和表。实验结果表明使用由乌海风化煤制得的腐植酸钠粘结剂时,对型煤抗压强度的提高比用其他粘结剂明显。随着乌海煤粘结剂添加拈结剂的性质和添加量与型煤抗压强度的关系表冷态杭酸源抗压强度公斤个球克煤中粘结剂的添加量克一、一一·敏一…来腐空拼爷工。”一·空白为克褐煤粉中加入克粘土。拈结剂性质对型煤抗压强度的影响表拈结剂种类,口娜…无水腐植酸添加量克克渴煤粘结剂的添加量克冷抗压强度公斤个球!!!!∀#!∃%&!#∀!&∋!%了.00时,型煤强度差,且不易脱模。水份低时,煤粒表面不能被充分润湿,妨碍了成型压力的均匀传递,影响型煤强度。当煤中加入20%的乌海煤粘结剂,20%粘土,成型压力3。。公斤/厘米2每个湿球重30克时,研究了成型水份对煤球抗压强的影响。结果见图2。知取冷杭压张俗久51015加巧30书4D粘结劫加堵儿图1。不同拈结剂的添加量对抗压强度的影响量的增加,型煤抗压强度的提高呈曲线变化,见图1中曲线Bl,加入量在20克以前曲线斜率较大,以后则趋于平缓。这是因为有足够数量的粘结剂是粉煤成型的必要条件,然而一旦在煤粒表面上形成完整的薄膜以后,过量的粘结剂只能增加膜的厚度,甚至会成为煤粒密集的空间障碍。实验表明,添加量为20克(对100克煤而言)的配比(以后称Bl一20)最为适宜。表6中的数据表明,当加人的无水腐植酸量相等时,用不同腐植酸钠制成型煤的抗压强度有很大差别。其中乌海风化煤粘结剂的效果最佳,也就是说,乌海煤粘结剂(Bl)在较舒兰煤粘结剂(B2)和霍林河煤粘结剂(BS)的消耗量少一半的情况下,制得的型煤的抗压强度仍高出45一7。%。各种粘结剂沿煤粒表面的分布程度是很不相同的〔4〕。根据本实验的数据分析,乌海煤粘结剂对褐煤容易润湿并可沿煤粒表面流散形成薄膜,而大同煤粘结剂对褐煤的复盖能力最差,并且在与煤相互作用时对粘土的粘结力起了削弱作用。有关机理十还不分清楚,有待今后进一参研究。2.成型水份和型煤杭压强度的关系。、成型水份对型煤质量影响很大。水份高加即.冷抚伦硒亩汉吟像升J物汇泊集、污‘”一‘““”“_””。肠飞必耘图2。成型水份和型煤抗压强度的关系。图2表明,成型水份在20一21时,型煤强度最高。一般在应用腐植酸盐作为粘结剂时,无烟煤的成型水份在10一12%最为适宜〔2〕。这是因为随着变质程度的提高煤对水的润湿性减弱的缘故。因为粘土在加入前要经过干燥和磨细,所以成型水份仅来源于褐煤和腐植酸粘结剂。当粘结剂加入量一定时,要求将原料褐煤的水份控制在一定范围之内。一般腐植酸粘结剂含水约90%,当型煤配比为煤:腐钠粘结剂:粘土为5:1:1(重量比)时,按最适宜的成型水份为20一21%计算,褐煤应预先将水份干燥至10一11.4%。3。褐煤杠度对型煤杭压强度的影响实验所用褐煤的筛分组成见表7。采用(B卜20)方案,在成型压力为350公斤/厘米“条件下,本实验研究了在褐煤中小于6。目的细粉含量的变化及3一1.2毫米粗粒含量的变化对煤球抗压强度的影响。结果见表8、9及图3、·l。原料褐煤筛分组成表7州一’谁’度’3一瘾杯谕硫卜一…40一60R…一赫”损犷重量“:_r。一_,…_11一、_…39一!13一…35一…。一_揭煤的细领拉含量与杭压强度的关系表86。目含量拓冷抗压强度公斤/个球31.6035.00和匆和冷抚分脸度冷杭压淮度气飞,·加.。幼必甸5公脚劝劝卯拍。O弓户O印目占兔巧四沙,一以,、右咒图3.60目细领杠合量与抗压强度的关系图4.3一1.2毫米粗颗粒含量与抗压强度的关系。码煤的枉预拉合营与杭压任度的关系表9成望水份和杭压强度的关系表103一1.2老米台括牙015.0:a.5;了.0一3038.0037.0036.2成型公斤/压米J20012501300350{460冷杭匝强度公斤/个球45.7543冷语抗压强度公斤/个球32.5一36.0{38.2‘45.8}32粒度实验结果表明:(1)随着3一1.2毫米粗颗粒含量的增加,型煤抗压强度一下降。这是因为褐煤机械强度较差,粗大颗粒构成薄弱环节。(2)为了克服褐煤的上述弱点,减小粉煤粒度就成为关键性措施。表8的数据表明,在粘结剂用量一定时,小于60目的细粉含量在6。%时型煤强度达坛高谊。若小于6,目的细颗粒进一步增加,则煤粒外表面积急剧增大,将导致粘结剂量不显以润湿煤拉表面而使抗压强度降低。所以,过细的粉碎也是不必要的。4.成型压力对杭压强度的影响压力的上限受到两个条件的制约,一是目前生产中使用的对辊成型机的成型压力最高能达到「5帅公斤/厘米2。二是和成型水份有关。本实验测定了成型压力对煤球抗压强度的关系,结果见表1。。采用(Bl一20)方案,成型水份为20一21%。表1。中数据表明,随着成型压力增加,型煤抗匡强度增加.但当成型压力增加到公斤/厘米2时,由于将成型料中水份挤出,而导致抗压强度下降。5。干燥速度时杭压强度的影响成型后的煤球,需经过充分干燥才能具有较高的抗压强度,干燥后型煤水份(1%,本实验选用两种条件进行干燥(前已叙述)。实验表明慢速干燥才能保证型煤有较高抗压强度,若快速干燥会因大量水份快速逸出,使型煤表面造成许多裂纹而大大降低抗压强度,结果见图5。6。揭煤型煤的各项指标对褐煤使用乌海风化煤的腐植酸钠一粘土复合粘结剂,配比采用Bl一20方案,褐煤粒度1.2毫米,筛分组成见表了。成型水份为20一21%,成型压力为350公斤/厘米“。在这种工艺条件下,制得型煤的各项指标列于表11。热抗压强度和热稳定性的好坏,是关系到煤球是否能在气化炉中经受住热冲击和热负荷的关键指标。实验结果表明,型煤在热性能方而均较褐煤块好,各项折标均能满足气化燃料的要求。扣如冷抚压旅度呱05.0.弓一咨一一一占一一一占匆郎和万钻结荆黝,务义图5.型煤干燥速度和抗压强度的关系(1)慢速干燥(2)快速干燥型煤的各项质量指标表11一—-一---一一“!‘一下燕石藻箭下下;慕幕蘸.一}一茸奢浑,试蔓’一~…一‘犷育蔚万~-项目{)I}一公斤/个球1公斤/个球}25毫米%一重量,型煤(B:一2。)145·sof…。·21041,3毫米工。。、、柑、·‘寸:。二二,。·…1毫米3‘‘.钊月夕t二七、{刀己石、别目二匕目尸训一l}(40X40毫米,‘一创、块至粉碎·一…黑鬓瞥二。一...……,,‘-一J--.一一—,卫一一,—一__‘_匕__________.__一土__二犷:遗竺艺几一下巴?,一1.88一四、型煤组成和煤气产率、组成与热值1、型煤工业分析2、型煤元素分析.W生}A:Vr1.030用元素色谱分析参照褐煤的元素分析数据3。煤气产率、组成及发热量的计算。用综合法计算的湿煤气产率为2.061标米3/公斤煤球,干煤气产率为j.8妈标米“/公斤煤球二计算的煤气组成和发热量见表12。煤气组成及发热量表抢煤气组成COZCO
本文标题:梅河褐煤成型的试验研究(1)
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