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推广民用清洁煤为何遭遇尴尬？
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在采取压、减、改等举措治理工业用煤排放的同时，为了减少农村原煤散烧造成的污染，河北省从2014年起加快推广一种叫洁净型煤的民用清洁煤，石家庄、邢台等地还纷纷出台了对洁净型煤销售价格补贴的政策。
河北邢台破解十面“霾伏”——推广民用清洁煤为何遭遇尴尬？在全国74个城市空气质量状况排行中，河北邢台市长期排名榜尾。糟糕的空气几乎成了人们对这个城市的第一印象。为了让空气变得更清洁，邢台市盯住重点，采取一系列措施，治理工业用煤排放、推广民用清洁煤。邢台这座舆论焦点城市，对蓝天的渴望十分强烈。他们治污的决心和举措，也成为观察京津冀大气污染防治进程的一个视角。在河北邢台市，燃烧、尾气、工业排放是3大污染源。其中，燃煤又是污染重头。数据显示，邢台年用煤总量约2500万吨，其中民用煤约250万吨，主要用于农村冬季采暖。由于农村散烧煤大多质量差，加之直燃直排没有净化装置，于是，这十分之一的民用煤“贡献”了全市一半的煤炭污染排放量，与工业用煤制造的污染不相上下。在采取压、减、改等举措治理工业用煤排放的同时，为了减少农村原煤散烧造成的污染，河北省从2014年起加快推广一种叫洁净型煤的民用清洁煤，石家庄、邢台等地还纷纷出台了对洁净型煤销售价格补贴的政策。近日，《经济日报》记者专程赴邢台蹲点调查，广泛走访农户、企业，并与当地职能部门座谈，一探民用清洁煤推广的成效和遇到的难题。农户：推广不畅 存在三大原因清晨6点，村子笼罩在一片弥蒙之中，空气里的刺鼻气味直呛人。这里是邢台市柏乡县西汪镇西施庄村。为了冬季取暖，村里几乎家家户户都配备了燃煤小锅炉，烧的多是大块烟煤。“早起和傍晚添煤时，味道最呛人。”今年64岁的村民冯双玉蹲在自家院子角落的煤堆旁，边说边用锤子敲碎大块煤撮入簸箕，转身进屋把煤块倒进炉膛。顿时，黑烟升腾，呛鼻的味道也弥漫开来，冯老伯赶紧关上炉盖，叹道：“大块烟煤上火快，就是烟大味呛。”爬上房顶，放眼望去，村里家家户户的烟囱都在冒着烟，颜色各不相同，有黑烟、黄烟、白烟。冯老伯说，质量好一些的烟煤能烧透冒白烟，质量差的烟煤烧不透净冒黑烟，还有的人家把秸秆混在烟煤中烧，黑烟中带黄烟。为了控制农村燃煤污染排放，从2014年起，河北省加快了推广洁净型煤的步伐。石家庄、邢台等地都出台了型煤销售价格补贴政策。洁净型煤以无烟煤粉为主要原料，加入添加剂后经机械加工成型，其热值高、燃烧时间长。相比原煤散烧，洁净型煤二氧化硫排放减少70%以上，氮氧化物减少50%，粉尘减少80%以上。“烟这么大，为啥不用洁净型煤呢？”记者问。“型煤烟是小，可价格不便宜呐。”冯双玉给记者算了一笔账：烟煤每吨450元至650元，洁净型煤每吨800元至900元，即便柏乡县有每吨150元的价格补贴，买一吨型煤还是比大块烟煤贵出200元左右。他一家5口人，一个冬天大约要烧2.5吨煤，这么一来，一个采暖季就要多花500多元。西施庄村不富裕，人均年收入5700元左右，在柏乡县处于中等水平，当地村民每亩地年收入大概也就千余元，买型煤多花半亩地的收入，大家舍不得。除了价格贵，型煤上火慢、火头小，也让村民们觉得“不好使”。记者好不容易在西施庄村找到一家用型煤的农户，户主是90多岁的贾大娘。大娘患有喉疾，说话有些含糊，村支书高利峰在一旁向记者介绍情况。原来，这些型煤不是大娘家买的，是亲戚送的。“村里人不爱用型煤，除了价格贵，还有等半天才上火，火苗又低，没法做饭。”高利峰说，村民烧煤大多一炉两用，取暖之外，还烧水或煮点简单的饭菜。各户现在用的炉子都是烧大块烟煤的，炉膛比较高，型煤火头小，和炉子不匹配，如果要换与型煤专门匹配的炉子，还要花个近2000元。“不过型煤耐烧、烟小，大娘家用来取暖倒是合适。”高利峰说。在邢台市沙河市中高村，由于沙河对型煤的价格补贴力度更高，用型煤的农户多些。村民路振保家的炉子为7组暖气片供暖，炉子烧的是型煤，屋子里暖腾腾的。不过，他家炉子边，除了型煤外，还备着一小堆烟煤。路振保解释，烟煤是用来做引煤的，这样火旺得快些，不过加了烟煤，烟囱就会冒黑烟。中高村的村民告诉记者，型煤烧完的煤渣也挺闹心的，这些煤渣很硬，踩不碎，不好再利用，人们大多把煤渣堆在院子里，过一阵子就当垃圾倒掉。记者调查，推广时机不佳是洁净型煤遇冷的另一个原因。邢台市2014年开始推广洁净型煤，因为涉及财政补贴，招投标有一个过程，洁净型煤厂到9月才生产。等型煤上市时，已过了村民备置冬季采暖用煤期。“村民一般刚入秋就开始备煤，往往一次都把整个冬天的煤备齐了，买得早价格比较便宜。”柏乡县西汪镇党委书记孙志勇告诉记者，邢台市型煤推广的任务已经分解到县和乡镇，2014年西汪镇推广清洁型煤的任务是1500吨，结果才完成1/3的进度。“今年推广一定要赶早。”孙志勇盘算着。“今年肯定要试用洁净型煤，好不好用我都要试，在村里带个头。”西施庄村的村支书高利峰说。企业：嗅觉敏锐 转型先行试水推广清洁煤，供煤企业又如何看呢？为此，记者来到西汪镇一家规模较大的煤场采访。该煤场负责人老翟说，当地老百姓冬季取暖大多还是用烟煤，烟煤有市场，主要因为价格便宜。不过他也明显感到，并不是价格越低销路越好。“劣质煤价格是便宜，但烟太大，老百姓也不愿买。”老翟摆着手说，他现在进货虽然还是烟煤，但质量要好一些。为何不卖清洁煤呢？老翟说，去年以来煤价走低，清洁煤价格高销路不好，他叹了口气，“去年拉的白煤还赔了4000多元。等洁净煤有市场了，能赚钱了，我再转型。”说到转型，河北焱鑫能源股份有限公司先走了一步。“洁净煤是未来趋势，我看好这个市场。”邢庆刚说。他在北京学的是酒店管理，后来到邢台一家酒店搞销售，去年到沙河市，当上了公司销售副总经理。焱鑫能源通过竞标，成为沙河市指定的洁净型煤生产企业。厂区位于沙河市十里亭镇，年生产能力20万吨。生产间自动化程度较高，给料、搅拌、成型、装袋等形成一条流水线，由机械手完成。厂房里，绿色编织袋装的洁净型煤成品整齐码放着。记者拿出一块型煤端详着，扁圆形的型煤表面光滑，硬度很高，踩脚下也不容易碎。邢庆刚说，目前洁净型煤销售价格约每吨850元，邢台市和沙河市两级加起来每吨补贴250元，农户凭身份证购买享受优惠，实际购买价格为600元一吨，企业凭销售凭据再向当地政府部门申请补贴款项。邢庆刚说，目前厂子实际销售型煤约2万吨，正在农村推广试用，2014年覆盖了沙河市的6个乡镇，今年将覆盖整个沙河市。“村民对价格比较敏感，即便有补贴，型煤价格还是偏贵，另外，炉子不匹配也叫人头疼，公司准备专门定制1000多套型煤专用炉，打折配给村民。”厂区一旁，新的办公大楼和车间正在建设中。“公司计划上马100万吨的洁净煤生产线，主要瞄准沙河市玻璃企业，希望能替换排放量比较高的工业用煤。”邢庆刚说，目前，洁净煤只补贴民用，盼望政府能扩大补贴范围。嗅到商机决定转型的还有邢台市泰岳工贸有限公司。该公司总经理刘万印说，公司原先主要从事机械零部件加工、煤炭批发、洗精煤加工、冶金炉料批发零售等，现在把宝押在了兰炭洁净型焦上。兰炭型焦以优质块煤炭化后的兰炭末为原料，按一定比例添加除硫剂、黏结剂、助燃剂后加压烘烤成型。外形和型煤相似，貌如鸡蛋般大的圆球，但重量较轻，表面粗糙有细微小孔，便于充分燃烧。刘万印说，兰炭型焦含硫小于0.3%，仅相当于原煤的1/3，与原煤散烧相比，可减少黑烟排放95%，颗粒物减少七到九成，二氧化硫减少90%，热效却是原煤的1.2倍以上。另外，兰炭型焦夜间封火燃烧时间长达12小时以上，热量释放均匀稳定性好，夜间不用起来添煤，特别适合居民取暖。目前，真正掌握兰炭型焦生产工艺的企业并不多。“内蒙古汇能煤电集团是为数不多的一家，这正是我们寻求他们作为合作伙伴的原因。”刘万印说。“我们已经把生产兰炭型焦的工艺配方给了泰岳公司，希望借助他们打开邢台市场。”内蒙古汇能煤电集团总经理助理安金胜说。他把记者带到两台炉具前，一边是普通炉具烧着散煤，另一边是专用炉具烧着型焦。记者撮了一簸箕散煤倒进普通炉子，瞬间黑烟直冒。再往专用炉具里添上型焦，几乎没什么烟，几分钟后，火头旺了起来，火焰高度本就不低，加上专用炉具降低了炉膛高度，不耽误生火烧水煮东西。刘万印说，兰炭型焦目前产量小，成本较高，每吨价格约850元，加上邢台市还没有将型焦列入洁净煤补贴范围，因此推广难度比较大。不过，刘万印倒是看得明白：“政府补贴只是过渡性办法，最终还是要靠市场说话。我感觉未来兰炭型焦这个产品是有竞争力的，眼下要提升市场的认知度，通过扩大规模降低成本。”安金胜介绍，汇能煤电集团正在摸索延长煤化工产业链，在块煤转化为兰炭的过程中，还能将原先煤炭直烧时所排放的污染物变废为宝，提取制作煤焦油、焦炉煤气等，并在此基础上进一步加工成、以及LNG等产品。这种综合利用大大降低了兰炭的生产成本。转化所得的兰炭中，直径在3厘米以上的兰炭块还可出售给铁合金厂、钢厂等，剩下的兰炭末则可以成为型焦的原料。据了解，优质块煤成本为每吨320元左右，通过这种全产业链的综合利用，每吨煤大约能增加100元的毛利。这也使得汇能煤电集团能以每吨250元左右的价格，将兰炭末出售给泰岳工贸公司。在刘万印看来，兰炭末的价格仍然有些高。他希望，汇能煤电集团能在煤化工全产业链上做足文章，不断提高中间生产环节的增值部分，进一步降低兰炭末的价格，以节省生产兰炭型焦的成本，“省下的钱则用来免费送专用炉具，更好地打开市场。”政府：大力扶持 多方共同努力对于治理大气污染，邢台市下了很大的决心。河北邢台市委书记张古江说，邢台一直在处理稳增长、调结构、治污染的关系，通过压煤、减排、降尘，发展新兴产业，全力治理自然生态。“必须全员、全力、全年、全时段、全地域、全产业攻坚克难。”张古江说，要通过有力的治理措施，淘汰落后产能，倒逼转型升级，谋求高质量的绿色发展。去年，邢台市大气污染治理投入资金37.62亿元，其中的重头任务是压减煤炭使用量。邢台市发改委副主任刘益民透露，去年邢台关停拆除部分烧结机、高炉和玻璃生产线，淘汰10吨及以下燃煤小锅炉535台，减少燃煤90万吨。同时，大力推广洁净煤，一方面取缔非法煤炭经营企业80多家，另一方面建设洁净型煤生产配送中心体系，目前13家洁净型煤企业已建成投产。去年，共推广洁净型煤替代原煤散烧10.2万吨，仅次于石家庄市位居河北省第二。系列举措已初见成效。数字显示，去年邢台减少二氧化硫排放21690吨、氮氧化物34058吨、烟粉尘10450吨，大气主要污染物PM2.5、P0和二氧化硫浓度同比分别下降18.1%、20.1%、33.6%，二级及以上优良天数达87天，比上年增加49天。不过，刘益民也坦言，目前推广洁净型煤的过程中也遇到不少困扰，资金缺口的难题首当其冲。据介绍，石家庄、邢台等地都制定了洁净型煤价格补贴政策，由于各地财政实力不同，补贴力度也各异。例如，石家庄市每吨补贴360元，邢台市仅150至200元。邢台市不同县乡的情况也不同，条件相对较好的沙河市自掏腰包，每吨补贴提高至250元，而柏乡县则只有150元。相邻地区补贴力度悬殊，补贴少的地方，百姓买洁净型煤的积极性打了折扣。而现行补贴政策也已让财力薄弱地区感到负担不小。据测算，若将邢台市每年250万吨的民用煤需求全部换成洁净型煤，按每吨200元标准补贴，共需5亿元财政资金。“小范围推广时进行价格补贴，地方财力还能支撑，如果全面铺开，资金缺口就太大了。”让刘益民直挠头的是，国家和省财政资金只对洁净型煤生产配送中心建设给予适当补贴，对百姓购买清洁煤没有补贴。他建议，相关部门在严格制定清洁煤标准的基础上，能将推广清洁煤特别是民用清洁煤统筹纳入大气污染防治重点专项实施方案，明确大气污染防治财政专项资金可用于清洁煤价格补贴；同时，根据制定较为平衡的补贴标准，减少补贴价差。在调研中记者还发现，农村散煤燃烧尚属监管薄弱关节。邢台市发改委负责洁净型煤的推广，但不负责监管农村原煤散烧。环保局对工业排放已有管控措施，但农村燃煤污染排放却难以纳入监控。邢台市环保部门一位工作人员透露，环保局主要负责监管企业排污，农村大气污染由农业局管。据了解，邢台市为治理农村污染设立了农村面貌改造提升工作办公室，但在“提升办”去年主要抓的15件实事中，尚未包括散煤污染治理。采访中，相关职能部门、基层乡镇干部和村民都希望通过《经济日报》呼吁，能尽快补上农村大气污染的监管空白，设立专门机构对民用煤特别是农村原煤散烧进行监管，制定燃煤污染排放标准，加强劣质散煤销售使用的管控力度，鼓励民用清洁煤的推广使用。(经济日报记者　张小影 欧阳梦云 潘笑天)
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如何烧好型煤？
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& && & 目前，我们公司试烧型煤，是腐殖酸钠做黏结剂的煤球，试烧过程中出现很多问题，比如：煤球易碎、炉条温度过高、炭层不好降、带出物多，灰渣夹生球、甚至出现流生现象，有时结大块、甚至把炉子结死等等，请大家就“如何烧好型煤”展开讨论，也可以针对其中一方面讨论。
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型煤冷强度和燃烧状态热强度的问题，
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近年来，由于无烟块煤、焦碳价格攀升，众多以固定床间竭气化炉进行煤气化的企业为了求生存和发展，纷纷采用型煤代替块煤焦进行气化，生产半水煤气和水煤气。
型煤是用一种或数种煤粉与一定比例的粘结剂或固硫剂在一定压力下经筛分、粉碎、配料、搅拌后通过加压等过程加工形成的，具有一定形状和一定理化性能的煤炭产品。为了缓解煤块的供需矛盾，降低成本，燃气、化肥行业就用粉煤加工型煤供气化用，型煤的优劣关键是粘结剂。
在实际生产中，原有的煤气炉不进行改造，烧型煤的效果往往难以达到预期目的。现状是：产量下降，消耗上升，生产稳定性差，虽然型煤价格较低，但综合效益并不理想。在这种情况下，大多数企业的同志简单地把这种现象归结为型煤气化效果差，没有找到合理的工艺条件，过多地从操作方面找原因。忽略了更重要的问题：原煤气炉的设计是烧块煤、焦碳的，改烧型煤气煤炉设备本身存在着不适应。
固定床间竭气化炉，无论是美国UGI炉型，前苏联Φ3.6m炉型，还是我国土生土长的Φ2.6m炉型，都是以块煤焦为原料进行设计的。煤气炉的“高径比”、“夹套锅炉”、“灰犁”、“排灰口”、“灰碴过渡区”、“中央灰箱”、“上部气道”等处设计时的参数、工艺模型、模拟试验、工业试验、采用的气化原料为冶金焦和优质块煤，与型煤的工业性质相差非常大。
型煤的发热量偏低，约相当于冶金焦或优质块煤的70-80%，型煤的堆积密度约相当于块煤的75%，冶金焦的105%。如果在生产中采用原设计煤气炉型，很明显，炉内碳层高度要比冶金焦块煤高得多，才能满足正常气化需要的热量。因此，原煤气炉以型煤为原料不可能把气体质量提高，CO2含量往往在9%-12%。产气量也较低，半水煤气产气量约在700m3/m2h左右。
型煤的热稳定性、热强度比块煤焦低得多，冶金焦热稳定性达到98%，优质块煤为92%，而一般煤球为70%，煤棒为75%，热强度冶金焦达到115kg/cm2，优质块煤为100 kg/cm2，而煤球为40 kg/cm2，煤棒为35 kg/cm2。
上述差别，造成工艺指标控制截然不同。炉上温度指标，冶金焦可以达到750℃，优质块煤可以达到550℃，型煤仅能在400℃以下操作。
型煤的灰熔点和灰份含量与煤焦差别很大，因此，炉箅、灰犁、排灰口，灰碴过渡区等处的设计相差也很大。如果不改变，势必造成煤气炉炉下灰盘、排灰口部位不是灰碴结死，就是粉沫状流生，难以稳定生产。
根据经验数据，固定床煤气炉以优质块煤为原料，每0.95-1.05m3入炉空气生产壹m3半水煤气。而以型煤为原料，其热值偏低，碳层中蓄热量相对偏低，往往每1.15-1.25 m3空气才能生产壹m3合格半水煤气。因此，型煤气化要达到理想的生产强度，提供热量的空气量要比块煤高，即吹风空气需求量相对块煤偏大。但在实际生产中，原煤气炉以型煤为原料气化，吹风量反而降低，否则会吹翻。要使型煤气化达到理想的生产强度，必须对煤气炉吹风系统重新设计，比块煤一次风量高，而确保不吹翻。
由以上对比可知，型煤气化的工艺条件与块煤焦差别非常大，用块煤焦的煤气炉烧型煤肯定会出现不适应，无法进一步发挥型煤价格低的优势。这正是部分烧型煤的企业，虽然职工很辛苦，但效益不理想的根本原因所在。要烧好型煤，必须有适合烧型煤的煤气炉。这种煤气炉的特性是与型煤的特性相一致的。
首先，煤气炉的高径比应符合型煤特性要求。与块煤相比，型煤的热值低，堆积密度小，每m3优质块煤约相当于1.35 m3-1.5 m3以腐植酸为粘结剂，固定碳含量在68%以上的干基型煤。因此，烧型煤的煤气炉要比原设计煤气炉高得多。以块煤焦为原料的煤气炉一般高径比为2：1，型煤炉则应在2.2：1以上。
型煤的气化层比块煤的气化层高，主要目的是利用还原层把半水煤气中的CO2降下来，块煤炉半水煤气CO2为6-8%，而目前大部分型煤炉CO2在9-12%，明显偏高。如果能提高气化层，则可以使CO2达到9%以下，有利于提高气化强度。
但是，型煤气化层提高后，床层阻力升高，影响吹风强度。而型煤气化要求吹风时风量要比块煤气化大得多。实际情况是：烧型煤吹风流量普遍偏低。这一矛盾是制约型煤气化的关键问题。
怎样才能在型煤气化时床层阻力较高情况下，既大幅度提高吹风流量，满足气化要求，又不致吹翻呢？必须在煤气炉的装置设计方面进行技术改造。
一、& & 适应型煤特性，使入炉风量提高、流量加大，流速降低。
型煤容易吹翻，所以要求入炉空气分布必须合理。杜绝出现“偏流”、“走短路”现象。除去炉箅各通风道合理布置以外，还必须实现：中央灰箱横截面积＞炉箅有效通风面积。只有这样，才能保证炉箅气室始终压力均衡稳定，避免空气“偏流”。
实际生产中，一些炉型并没有达到上述要求。如：J28煤气炉中央灰箱横截面积比炉箅的有效通风面积小，经常造成炉箅各通风道之间通风不均衡，特别是造成中风偏大，过去人们过多地考虑从炉箅风道上调整中风偏大的问题，忽略了中央灰箱对炉箅气室的柱状气流布风问题，先天已经造成中风偏大，所以效果不理想。
要做到风量加大，流速降低，最有效的办法就是使中央灰箱横截面积加大，并且形成逐级加大的喇叭口状，让空气形成扩散状入炉箅气室，既增大了流量，又降低了流速。
二、& & 炉箅要适合型煤特性，通风面积大，布风合理，排灰碴能力强。
几种型煤的特性有差别。腐植酸煤棒：化学活性好，水份含量高，必须有完全上吹烘干阶段。否则，上部新入炉的煤棒因水份不能及时烘干，煤棒相互粘结在一起，影响透气率，易形成气化不均匀。另外，煤棒成碴性能好，灰碴过渡区相对短，对炉箅均匀排碴要求较高。煤棒形成的灰碴较酥软，炉箅的破碴功能不宜太强，否则，易形成较多的碎粉灰，反而会影响工况。
腐植酸煤球，活性不如煤棒，热稳性较差，但透气性较好。控制炉上温度难度更大，炉下成碴性较差。因此，在装置上要以控制上部温度和炉下灰碴成碴率为主。即，炉体高径比要达到要求，灰碴过渡区要适当增加，炉下温度应提高，炉下装置应有耐高温功能。碳化煤球与腐植酸煤球特性相差不多，可参照。
三、& & 出碳层吹风气流速及流向控制。
型煤碳层表面破碎率较块煤焦高，因此，在吹风时很容易“吹翻”，即大量带出物随吹风气流移走，到一定程度，碳层表面气流出现“偏流”，使碳层出现严重高低位差，不能正常气化生产。很明显，烧型煤在吹风时，出碳层吹风气流的流速对煤气炉“吹翻”起决定作用。我们可以用增加炉上部筒体直径的办法，降低出碳层吹风气流速度。实践证明，上筒体直径扩大200mm，对Φ3.6m、Φ3.0m、Φ2.65m煤气炉吹风气出碳层流速都有明显降低，分别降低7%、12%、14%，效果很明显。固定床煤气炉原设计是烧冶金焦的，炉顶部没有考虑除尘功能，未设计气流沉降区和气流折流角度。改烧型煤后，必须要考虑除尘和降低带出物问题，否则，不但不利于工艺稳定，还会造成消耗升高。对煤气炉出气口设计分两种情况。
一种是上气道从炉顶部出，则应有插入管伸进炉膛300-500mm，可以大幅度降低带出物。
二种是上气道侧出，应低于炉顶300-400mm，使炉顶形成沉降区。
上述两种减少带出物的设计，都有利于增加吹风流量，减少煤气炉“吹翻”现象。
四、& & 空气鼓风机的选择。
正因为老的炉型烧型煤不适应，造成了一个误区：烧型煤易“吹翻”，不能用大流量高风压的空气鼓风机。许多企业把鼓风机出口阀关闭1/2，或者更换为小的鼓风机。力求在低生产水平下寻求平衡点，这显然是错误的。
新的型煤气化炉恰恰相反，它要求大流量高功率的空气鼓风机，在吹风时能克服较高碳层产生的阻力，为气化提供更大流量的空气，使碳层积蓄足够的热量完成气化。
一般情况下，Φ3.6m煤气炉配D1100鼓风机，电机功率为800KW、Φ3.2m煤气炉配D800鼓风机，电机功率为630KW，Φ2.6m煤气炉配D600鼓风机，电机功率为440KW。
传统设计Φ3.6煤气炉配鼓风机，风压22Kpa，电机功率630KW，Φ3.0煤气炉配鼓风机，风压25Kpa，电机功率440KW；Φ2.65m煤气炉配鼓风机，风压25Kpa，电机功率355KW。这种配置，在煤气炉吹风时，“吹风时间利用率”较低。如：Φ3.6m煤气炉，吹净和吹风时间为48秒，一次风阀打开后，充压阶段往往需要1-2秒，使吹风时间利用率仅能达到95%，每三分钟减少有效吹风1-2秒，每台炉全年将造成损失20万元以上。一台风机供三台炉，共影响效益60余万元。而电机功率从630KW提高到800KW，全年多耗电最多达20万元。
高功率、大流量的鼓风机在煤气炉吹风时，可以迅速克服碳层阻力，提供足够的空气入炉。同时，吹风时间利用率较高，可以从原来的95%提高到98%以上。与传统风机相比，提高气化强度产生的效益比多消耗电能的价值高得多。因此，新型煤气炉配高功率鼓风机是经济的。
综上所述，型煤气化比块煤焦气化差距很大，难度也大得多，煤气炉的结构、配置截然不同。
目前，许多企业已经率先进行了型煤气化煤气炉的根本改造，使价格比较低的型煤在生产中产生了较高的气化效率，取得了明显的经济效益。这种技术改造用于烧块煤焦，同样有事半功倍的效果。
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获益匪浅啊，但是毋庸置疑我们国家型煤技术还是在起步阶段，还很不成熟，利用在常压固定床还可以，在加压情况下，热稳定性是个难以解决的问题，据说在这个方面德国黑水泵厂做的最好，可惜人家技术保密。
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1．2 测试方法
1．2．1 型煤抗压强度的测定方法
& & 按MT／T748—1997规定的工业型煤冷压强度的测定方法进行测定。测定方法提要为：从型煤试样中取若干个煤球，在材料试验机上对试样匀速加压，直至试样破碎为止。记录试样破碎前承受的最大压力，并取所有数据的平均值作为型煤的冷强度(单位：N／个)。
1．2．2 型煤浸水强度的测定办法
& & 型煤水浸强度的测定按MT／T749--1997进行。测定方法要点为：一定数量的型煤放在室温的水中浸泡达24h后，取出，逐个置于规定的实验机的施力面中心位置上，以规定的均匀位移速度单向施力，记录型煤开裂时实验机显示施加的压力。然后以各个型煤测定值的算术平均值作为浸水强度(单位N／个)，作为衡量型煤防水性的指标。
1．2．3 型煤跌落强度的测定办法
& & 依据GB／T154959规定的方法进行，测定方法要点为：取煤球10个称重，装在箱底可以打开箱子里，在离地2．Om高处打开箱底，让煤球自由跌落到12mm厚的钢板上，反复跌落三次后，用13mm的筛子筛分，取&13mm级的重量百分数作为煤球的跌落强度指标。
2 实验结果及分析-1
2 实验结果及分析
& & 为了使实验的结论能直接应用于指导生产，在方案设计时遵循了紧密结合生产实际的原则：(1)粘结剂的来源广、价格低；(2)型煤气化时不产生有害组分和二次污染物。
& & 依据上述原则，在MS型煤技术现有的研究基础上，参考煤质学、煤化学的有关知识，拟选取粘结剂中的主要组分MgO、调和液和粘土为实验的三个因子。按正交实验方法安排设计实验，各因子水平分别设置为：MgO占型煤干料的质量百分比：4％、5％、6％；调和液浓度(波美度)：5。Bé、9。Bé、13。Bé；粘土占型煤干料的质量百分比：0％、1％、2％。实验结果见表2。
表2 型煤各项性能指标测定数据表
试验号& & & & A
% & & & & B
。Bé & & & & C
% & & & & D& & & & 冷强度
N/个 & & & & 水浸强度N/个& & & & 跌落强度%& & & & 灰熔点
1& & & & 4& & & & 1& & & & 0& & & & -& & & & 462.7& & & & 164& & & & 87.8& & & & &1300
2& & & & 4& & & & 2& & & & 1& & & & -& & & & 847.3& & & & 254& & & & 93.4& & & & &1300
3& & & & 4& & & & 3& & & & 2& & & & -& & & & 923.2& & & & 276& & & & 92.5& & & & &1300
4& & & & 5& & & & 1& & & & 1& & & & -& & & & 744.5& & & & 232& & & & 90.3& & & & &1300
5& & & & 5& & & & 2& & & & 2& & & & -& & & & 1013.3& & & & 312& & & & 99.53& & & & &1300
6& & & & 5& & & & 3& & & & 0& & & & -& & & & 927.4& & & & 289& & & & 95.7& & & & &1300
7& & & & 6& & & & 1& & & & 2& & & & -& & & & 806.5& & & & 234& & & & 93.8& & & & &1300
8& & & & 6& & & & 2& & & & 0& & & & -& & & & 915.9& & & & 274& & & & 96.9& & & & &1300
9& & & & 6& & & & 3& & & & 1& & & & -& & & & 1133.3& & & & 340& & & & 99.26& & & & &1300
2．1 粘结剂组分对型煤冷强度的影响
& & 由表2经计算可得正交实验分析表3。
& & 表5的数据是由表4中的数据带入公式计算得到的，其中用到的公式为，
& & Kj——第j水平对应的冷强度之和；
& & kj——第i水平对应的冷强度的平均值，其计算公式为，
& & kj=∑Kj/3
& & R——极差，同一水平均的最大值与最小值之差；
& & T---- 令强度之和；
& & ST——冷强度的均值，
表3 冷强度正交实验分析表
2 实验结果及分析-2
因子& & & & A& & & & B& & & & C& & & & D& & & & -
项目& & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
K1& & & & 2233.2& & & & 2013.7& & & & 2306& & & & -& & & & -
K2& & & & 2685.2& & & & 2776.5& & & & 2725.1& & & & -& & & & -
K3& & & & 2855.7& & & & 2983.9& & & & 2852.4& & & & -& & & & T:7774.1
K1& & & & 744.4& & & & 671.2& & & & 768.67& & & & -& & & & -
K2& & & & 895.1& & & & 925.5& & & & 908.37& & & & -& & & & ST:863.79
K3& & & & 951.9& & & & 994.63& & & & 950.8& & & & -& & & & -
R& & & & 207.5& & & & 323.4& & & & 181.83& & & & -& & & & -
由表3可得各组分含量与型煤冷强度关系图1，粘结剂总量与型煤冷强度关系图2。
图1粘结剂各组分含量与
型煤冷强度关系& & & & 图2粘结剂总量与型煤冷强度关系& & & &&&
& & 由图1可知，随着各因子水平的提高，型煤的冷强度呈现增大的趋势，其中一、二水平间增幅较大， 二、三水平间增幅较小，说明随因子水平的进一步提高，强度的增幅趋于平缓。图2也反映出型煤冷强度随着粘结剂总量的增加逐渐增加的趋势。但也存在例外的情况，这是由各组分对冷强度影响的显著性不同和配比的差异而引起的。经计算分析发现，当Me0和调和剂的摩尔比为14：1时型煤的冷强度最高。
& & 由表3知，RB=323．4&RA=207．5&Rc=181．83，所以三因子对型煤冷强度影响的主次关系是：
& & (主) B→A→C (次)
2 实验结果及分析-3
2．2 粘结剂组分对型煤跌落强度的影响
& & 由表2经计算可得到表4。
表4 跌落强度正交实验分析表
因子& & & & A& & & & B& & & & C& & & & D& & & & -
项目& & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
K1& & & & 273.7& & & & 271.9& & & & 280.4& & & & -& & & & -
K2& & & & 285.53& & & & 289.83& & & & 282.96& & & & -& & & & -
K3& & & & 289.96& & & & 287.26& & & & 285.83& & & & -& & & & T:849.191
K1& & & & 91.23& & & & 90.6& & & & 93.47& & & & -& & & & -
K2& & & & 95.18& & & & 96.61& & & & & & & & -& & & & ST:94.35
K3& & & & 96.65& & & & 95.82& & & & 95.28& & & & -& & & & -
R& & & & 5.42& & & & 5.98& & & & 1.8& & & & -& & & & -
& & 由表4可得粘结剂各组分含量与跌落强度关系图3，粘结剂总量与跌落强度关系散点图4。
& & 由图3可知，因子A和C对型煤跌落强度的影响是一致的：随因子水平的提高跌落强度逐渐增大。因子B对跌落强度的影响则不然，即当因子B由一水平增至二水平时，跌落强度是增加的。但由二水平增至三水平时，跌落强度却是减小的。之所以出现这种情况可能存在下述两方面的原因：
& & (1)粘结剂各组分的配比发生了变化。当配比不恰当时，粘结剂与粉煤的混合物固化时就不能形成较高的强度结构，从而导致型煤跌落强度的下降；
& & (2)过剩的调和液形成了具有脆性结构的物质。当调和液在粘结剂各组分中的比例较高时，过剩的调和液会和其它物质进一步反应生成抗冲击力较差的结构，而导致型煤跌落强度的降低。
& & 笔者认为第二原因是造成这种情况出现的主要原因。可以认为图4中出现的随粘结剂总含量的增大，部分型煤跌落强度降低的现象，也是有上述原因引起的。
表4中RB=5．98&RA=5.42&RC=1．8，所以影响型煤跌落强度的主次顺序是：
(主)B→A→C (次)
图3 粘结剂各组分量与跌落强度关系& & & & 图4 粘结剂总量与跌落强度关系
2 实验结果及分析-4
2．3 粘结剂组分对型煤防水性的影响
& & 由表2经计算可得表5
表5 水浸强度正交实验分析表
因子& & & & A& & & & B& & & & C& & & & D& & & & -
项目& & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
K1& & & & 694& & & & 630& & & & 727& & & & -& & & & -
K2& & & & 833& & & & 840& & & & 826& & & & -& & & & -
K3& & & & 848& & & & 905& & & & 822& & & & -& & & & T:2375
K1& & & & 231.33& & & & 210& & & & 242.33& & & & -& & & & -
K2& & & & 277.67& & & & 280& & & & 275.33& & & & -& & & & ST:263.89
K3& & & & 282.67& & & & 301.67& & & & 274& & & & -& & & & -
R& & & & 46.34& & & & 91.67& & & & 33& & & & -& & & & -
& & 由表5可得各组分含量与型煤水浸强度关系图5。粘结剂总量与型煤冷强度关系图6。
图5 各组分量与型水浸强度关系& & & & 图6 粘结剂总量与型煤水浸强度关系
分析上面两图可以发现，随粘结剂组分水平的提高和粘结剂总量的增加，型煤的湿态强度呈现增大的趋势，但增大到一定的程度后增幅逐渐减少。对于因子C则出现了由二水平增至三水平时，湿态强度下降的情况。笔者认为这是由于粘土和煤形成的混合体本身是不防水的，而过量的粘土又无法和其他组分生成防水的物质，而导致了型煤整体温态强度的降低。
& & 表5中RB=91．67&RA=46．34&RC=33，所以影响型煤湿态强度的主次顺序是：
& & (主)B→A→C (次)
& & (1)粘结剂组分是影响型煤物理性能的重要因素，通过优化粘结剂配方可以提高型煤的物理性能；
& & (2)三组分对MS型煤冷强度、抗碎强度、防水性影响的显著次序是：调和液、MgO、粘土。
【热压似焦型煤用于气化的可行性分析 】
& & 我国是贮煤、产煤和用煤大国，1996年的原煤产量曾达到13．8亿吨，约占世界原煤产量的1／4，在我国的能源结构中煤炭占75％。在煤炭开采过程中，粉煤所占的比例在逐年增加，现已达到40％以上，其中，无烟煤块煤一直是供不应求，年缺口量在1700万吨以上。
& & 众所周知，目前我国工业炉窑所用的工业煤气和化肥厂所用的合成氨气，仍然是以固定床煤气发生炉制气为主，要求入炉煤的块度以20--60mm为最佳，否则就会影响煤气炉内的气化效果和所产煤气质量。
& & 以粉煤成型替代块煤做为气化用煤，是多年来煤炭综合利用研究的重要课题，而且大多数集中于有粘结剂冷压成型工艺，所压制的石灰碳酸化煤球、焦油或沥青煤球、纸浆废液煤球、腐植酸盐煤球、粘土煤球、纸浆废液——粘土煤球、水玻璃煤球、水泥煤球等，以及近期所开发的以淀粉胶、硅酸盐、聚乙烯醇等与土质原料合成的复合粘结剂系列型煤，都是基于煤粉与所掺入的粘结剂之间物理形式的表面粘结。上述各类型煤，当入炉气化遇到高温或贮运过程遇到水浸雨淋时，都会因粘结剂的粘结作用遭到破坏而失去强度，例如：
& & 采用焦油或沥青做粘结剂时，型煤的冷态强度虽好，但是入炉气化遇到高温，就会软化、变形，甚至粘结成团，因此，必须对这类型煤进行氧化处理。
& & 采用硅酸盐类做粘鲒剂时，由于硅酸盐属胶凝材料，虽然能够免烘于，经养护之后可以形成强度，但是当入炉气化遇到高温，因硅酸盐内的结晶水脱水，即而会失去具有粘结作用的网络结构；
& & 采用淀粉胶做粘结剂时，虽然用量不多，粘结效果较好，型煤的冷态强度也不错，但是，这种水基性粘结剂，遇水极易潮解而使型煤失去强度，另外，遇到高温时，由于淀粉的燃点很低，很快就会自燃，即而失去具有粘结作用的网络结构；
& & 采用聚乙烯醇、聚苯乙烯等高分子材料做粘结剂时，这些高分子化合物在高温作用下也会因其分解而失去粘结力，而且价格也较昂贵。
& & 综上所述，采用有粘结剂冷压成型工艺所生产的各类型煤，在煤气发生炉内的高温气化过程中，因其粘结剂所形成的粘结网络结构，都会遭到破坏，致使型煤失去强度而形成粉状，造成煤气炉内阻力增大，布风不均，负荷降低，排出的未燃烬的粉渣居多。大量的使用实例表明，这类型煤不适宜于100%入炉气化，只能与块煤一起掺配使用，而且型煤的掺配量也不宜于&30％。
& & 采用粉煤热压成型工艺所压制的似焦型煤，无需添加任何粘结剂和防水剂，而是利用烟煤中的胶质层，当快速将煤加热到具有一定的塑性软化温度区间时，由于煤中的一些带侧链和官能团的大分子，瞬时间产生裂解、缩合与聚合，此时气、液、固相三态并存，会形成具有一定粘结性和较好塑性的胶质体，通过挤压增塑，即可压制成介于煤与半焦之间的能够防水的致密而坚硬的似焦型煤。在快速加热过程中，由于煤中的分子结构的重组，煤颗粒之间的粘结是以化学形式进行的，并不是简单的表面的物理形式的粘结，而是在分子结构方面起了质的变化，因此这种似焦型煤遇高温和水浸时，仍然保持较高的冷、热态强度，这对型煤入炉气化和贮运无疑都是十分有利的。热压似焦型煤与冷压型的冷、热态强度对比，见表1
表1热压似焦型煤与次冷压型煤的冷、热态度对比
项目& & & & 似焦型煤& & & & 冷压型煤& & & & 备注
N／球 & & & & 冷态强度& & & & &1000& & & & &600& & & & -
& & & & 热态强度& & & & &600 & & & & &100& & & & 状态下
落下强度(%)& & & & &95 & & & & 80--90 & & & & -
防水性& & & & 水浸后型煤不潮解，强度未受影响& & & & 水浸后型煤潮解，已失去强度& & & & 型煤在水中浸泡60天
& & 采用热压成型技术所压制的似焦型煤，曾先后在株州玻璃厂、郴州玻璃厂、凯里玻璃厂的中φ3．Om煤气发生炉内气化，不仅炉内气化工况正常，煤气质量达到气化同种块煤的各项指标，而且以气化似焦型煤所产煤气，全部替换以气化同种块煤所产煤气，直接送入正在生产平板玻璃的池窑燃烧时，能够满足溶化玻璃的高温作业要求(&1550度)，三个玻璃厂煤气站气化似焦型煤，并将所产煤气用于熔制玻璃的实际生产的工业性试验，均取得良好效果，试验期间平板玻璃的产量与质量，均未受到影响，其主要技术指标见表2。
表2 三个玻璃厂在φ3m煤气发生炉内气化热压型煤时的主要技术指标
项 目& & & & 株洲玻璃厂& & & & 郴州玻璃厂 & & & & 凯里玻璃厂
-& & & & 胡南邵东煤& & & & 邵东型煤& & & & 湖南鲤鱼江煤& & & & 大同煤& & & & “鲤一大”配煤型煤& & & & 贵州老鹰山煤& & & & 福建龙岩煤 & & & & “老一龙”配煤型煤
析& & & & Mad %& & & & 1．79& & & & 1．57& & & & 1.30& & & & 3．33 & & & & 1．57& & & & 1．84 & & & & 9．22& & & & 2．14
& & & & Ad %& & & & 12．24& & & & 11．54& & & & 17．42& & & & 20．63& & & & 18．66& & & & 22．84& & & & 14．02& & & & 21．96
& & & & Vdaf,900℃%& & & & 32．22 & & & & 23．64& & & & 28．36& & & & 29．82& & & & 19．81 & & & & 36．20& & & & 1．90& & & & 20．52
& & & & 焦渣特征(1-8)& & & & 6& & & & 4& & & & 7& & & & 2& & & & 2& & & & 7& & & & 1& & & & 4
& & & & Qnet,v,d MJ／kg& & & & 32．62& & & & 29．81& & & & 28．63& & & & 25．65& & & & 27．07& & & & 26．07& & & & 25．60& & & & 25.94
2．Y 值,mm & & & & 17.5& & & & 0& & & & 21& & & & 0& & & & 0& & & & 18.5& & & & 0& & & & 0
3．灰熔点(ST)，℃ & & & & 1260& & & & 1280& & & & 1480& & & & 1190& & & & 1260& & & & 1310& & & & 1430& & & & 1380
4．化学活性(a1100)，%& & & & -& & & & -& & & & 23.81& & & & 25.30& & & & 66.27& & & & 42.13& & & & -& & & & 64.66
5．热稳定性(TS+6)，%& & & & -& & & & -& & & & 95.2& & & & 83.7& & & & 86.4& & & & 73.1& & & & 54.5& & & & 91.2
项 目& & & & 株洲玻璃厂& & & & 郴州玻璃厂 & & & & 凯里玻璃厂
-& & & & 胡南邵东煤& & & & 邵东型煤& & & & 湖南鲤鱼江煤& & & & 大同煤& & & & “鲤一大”配煤型煤& & & & 贵州老鹰山煤& & & & 福建龙岩煤 & & & & “老一龙”配煤型煤
二、型煤的性能
1．型煤重量，g & & & & -& & & & 140& & & & -& & & & -& & & & 140& & & & -& & & & -& & & & -
2．型煤尺寸，mm & & & & -& & & & 60x60x50& & & & -& & & & -& & & & 60x57x53& & & & -& & & & -& & & & 63X60X58
3．抗压强度，N／球& & & & -& & & & 1120& & & & -& & & & -& & & & 920& & & & -& & & & -& & & & 1370
4．抗碎强度，%& & & & -& & & & 90& & & & -& & & & -& & & & 87& & & & -& & & & -& & & & 93
三、气化型煤试验时间及│及气化型煤量
1.时间， h & & & & -& & & & 31& & & & -& & & & -& & & & 56& & & & -& & & & -& & & & 132
2．型煤量，t & & & & -& & & & 80& & & & -& & & & -& & & & 70
/td& & & & & -& & & & -& & & & 190
项 目& & & & 株洲玻璃厂& & & & 郴州玻璃厂 & & & & 凯里玻璃厂
-& & & & 胡南邵东煤& & & & 邵东型煤& & & & 湖南鲤鱼江煤& & & & 大同煤& & & & “鲤一大”配煤型煤& & & & 贵州老鹰山煤& & & & 福建龙岩煤 & & & & “老一龙”配煤型煤
四、气化效果
分& & & & CmHn & & & & 粘结性较强，不能入炉气化& & & & 0.23& & & & 粘结性较强，不能入炉气化& & & & 0.2& & & & 0.11& & & & 0.6& & & & 热稳定性较差，不能入炉气化& & & & 0.32
& & & & CH4& & & & & & & & 1.93& & & & & & & & 2.2& & & & 1.81& & & & 5.6& & & & & & & & 4.41
& & & & 2 /div&& & & & & & & & 16.54& & & & & & & & 16.0& & & & 16.50& & & & 9.1& & & & & & & & 10.15
& & & & CO & & & & & & & & 32.40& & & & & & & & 27.0& & & & 28.78& & & & 21.0& & & & & & & & 28.04
& & & & C02 & & & & & & & & 2.85& & & & & & & & 5.2& & & & 4.70& & & & 11.8& & & & & & & & 8.90
& & & & O2 & & & & & & & & 0.35& & & & & & & & 0.2& & & & 0.10& & & & 6.2& & & & & & & & 0.28
& & & & N2& & & & & & & & 45.79& & & & & & & & 49.2& & & & 47.64& & & & 51.7& & & & & & & & 51.61
2．煤气热值，MJ／Nm3 & & & & -& & & & 6.73& & & & -& & & & 6.07& & & & 6.19& & & & 6.00& & & & -& & & & 6.03
3．灰渣含碳量，%& & & & -& & & & 8.74& & & & -& & & & &15& & & & 15~20& & & & &20& & & & -& & & & 14.13
& & 这种热压似焦煤入炉气化时，在高温作用下，即不软化也不崩碎，不仅炉内气化工况稳定，而且气化反应进行地也较完全，具体表现在煤气中的COs含量与灰渣含碳量都较低，从向拌出的渣块来看，多孔且呈蜂窝状，并有一定强度，即而有利于炉底鼓风的均匀分布。从煤气热值来看，达到甚至超过气化同种块煤所产煤气的热值。另外，采用热压成型技术，还可以对原煤在降粘、阻熔、改善热稳定性等方面进行改质优化，使其更适合于气化要求。
& & 就热压成型技术而言，采用气体载热体的粉煤热压成型工艺流程。
& & 粉煤热压成型工艺过程，是由备煤、加热、成型、热焖4部分所组成的。
& & (1)煤质
& & 就煤质而言，可以选择适合于热压工艺的具有一定粘结性的单一品种的烟煤，(Y值在10mm左右均可)，也可选择粘结性较强的烟煤按一定的比例与无烟煤、弱粘煤、不粘煤掺配（其中粘结性烟煤的Ｙ值应&15mm）
& & (2)粒度
& & 煤的粒度，应破碎至&3mm，其中&lmm的细颗粒煤粉，应控制在85~90％为宜。
& & (3)水份
& & 为便于给料与计量，煤中的水份最好控制在2-4%。
& & 快速加热是粉煤热压成型技术的关键，在很短的时间内，将常温下的粉煤采用几组串联的直立管加热装置，经干燥(120~150℃)、予热(122~250℃)，被快速加热到煤的软化温度区间(420-450℃)。
& & 在粉煤热压成型机组内，具有较好粘结并呈塑性的煤粉，通过维温均化、挤压增塑、熔压成型，即可压制出灼热的型块。
& & 刚从对辊成型机压出的尚未能硬化的型块，被送入热焖罐，在隔绝空气的条件下，灼热的型块在此缓慢渐序地冷却并硬化成质地致密而坚硬的似焦型煤，通过热焖处理型块，其抗碎程度明显提高，见表3，热焖时间大约2h左右。
表3 热压型煤热焖前后的杭碎程度
型煤抗碎强度(N／球)
热焖前& & & & 热焖后
1000左右& & & & &1500
& & 采用热压成型方法生产的似焦型煤，在其冷态强度、热态程度、防水、改质优化等许多方面都明显优于冷压型煤，但是，热压似焦型煤是在温度较高的快速加热条件下压制而成的，而且要求的成型温度控制范围较窄，成型过程中的操作条件也较差。
& & 近年来，由于控制技术的发展，计算机应用的普及，以及机械加工水平的提高，采用鞍山热能研究院开发的第五代气体载热体粉煤热压成型技术，建成的年产5万吨／年的粉煤热压成型生产线，从工艺技术、设备、控制、操作到环保治理，都日趋成熟与完善，可以扩大规模，将热压似焦型煤推向市场。
& & 英国采用德国的&Ancit&法粉煤热压成型技术与设备，曾于1985年在英国南威尔士建成一条12万吨／年规模的固体载热体粉煤热压成型生产线，生产的无烟燃料，已经运行13年，这套装置的设计生产能力为15t／h，有时可达20t/h。
& &就热压似焦型煤加工生产成本而言，由于热压似焦型煤无需掺入粘结剂和防水剂，也不要对型块进行烘于处理，其加工成本主要是热耗(约为900MJ／t型煤)、电耗(约为50KWh／t 型煤）人员工资、以及设备折旧与维修费用等，就目前各项消耗指标的市场价格，加工一吨热压似焦型煤的生产成本约需80元／吨(型煤)。
& & 从当前的气化型煤的开发与使用情况来看，应立足于煤矿积存大量的粉煤资源优势，将这部分低价位的粉煤，通过采用粉煤热压成型高新技术，加工生产能够防水和便于长途运输的高价位的优质似焦型煤，不仅能够缓解当前气化用块煤的供需矛盾(尤其是无烟煤块煤)，而且还会给矿区带来十分可观的经济效益。
【工业型煤技术的开发】
1 型煤生产工艺、设备及操作参数
& & 中国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，一次能源消费结构中，煤炭占76．1％，煤炭用于燃料的部分占总产量的90％以上，其中发电占28．6％，工业锅炉、窑炉占40％，民用燃料占18．9％。这种以煤为主的能源结构，在今后相当长的时间内仍不会改变。
& & 由于直接燃煤每年排放到大气中的烟尘及二氧化硫量分别为l314万t及l622万t。因此，我国大气污染主要是燃煤引起的煤烟型污染。1995年中国环境状况公报指出，据87个城市对大气中总悬浮微粒的监测，45个城市年日均值超过国家二级标准，占监测城市数的51．7％。据88个城市对二氧化硫的监测，超过年日均值国家二级标准的城市48个，占监测城市数的54．4％。当前，污染物排放总量不断增加，污染范围继续扩大，环境恶化趋势仍在加剧，一些地方环境污染和生态破坏已经成为制约经济发展、影响社会稳定和威胁人民健康的重要因素。
& & 在中国，控制煤烟型污染，改善大气环境质量，最现实可行的办法是发展洁净煤技术。型煤技术则是投资少、见效快、 符合中国国情的洁净煤技术之一。日公布的《中华人民共和国大气污染防治法》明文规定，“要推广型煤的生产和使用”，“对市区内的民用炉灶，限期实现燃用固硫型煤或其他清洁燃料，逐步替代直接燃用原煤。”因此，型煤的开发及生产技术日益得到加强及推广。实践证明，燃用锅炉型煤可提高锅炉热效率，节煤率约20％，烟尘排放量可减少90％以上，固硫率约50％，及苯并(a)芘减少约50％以上，使环境质量有明显的改善。
& & 随着采煤机械化程度的不断提高，粉煤占原煤总产量的比例已高达60％以上。中国目前的小化肥厂及供燃料气的煤气发生炉均需要块煤作燃料，故块煤的供需矛盾日益加剧。为了充分利用粉煤资源，气化型煤的开发与生产受到了用户的普遍欢迎。实践证明，气化型煤可获得与块煤相当的产气量及气体组成，且操作稳定，技术可行，可代替块煤用于煤气发生炉中。
& & 粉煤成型技术中粘结剂是关键技术，国内外曾开发了许多不同类型的粘结剂，我们开发的以工业废料及辅料为主要原料的粘结剂技术，已获得发明专利权和中国科学院科技发明三等奖，该技术已在生产应用中获得良好效果。
& & 近年来我们在承担国家“七五”、“九五”关于型煤重点科技开发项目中取得一定的成果，先后开发了工业气化型煤和锅炉型煤以及民用固硫、防水洁净锅炉型煤、蜂窝煤和易燃烧烤火锅型煤，从工业性生产及燃烧试验结果看，符合国家环保指标及应用要求，被列为国家重点推广项目。
1 型煤生产工艺、设备及操作参数
1．1 生产工艺流程
1．2 主要设备
& & 主要设备有：锤式粉碎机、双轴搅拌机、皮带输送机、对辊成型机、烘干设备及粘结剂制造设备等。
1．3 操作参数
& & 粘结剂是粉煤成型的关键技术，而操作参数的选择同样也很重要，经各工艺参数的成型对比试验，型煤生产主要操作参数为表1所示。
表1 型煤生产主要操作参数
原煤水分M%
& & & & 煤粒度
WT%& & & & 成型总水分M%& & & & 混捏时间mim& & & & 成型压力MPa& & & & 烘干温度
及时间 & & & & 型煤水分M%
&3mm& & & & &0.833mm& & & & C& & & & & & & & & & & & & & & & H& & & & & & & &
&5& & & & 100& & & & 40~60& & & & 12~14& & & & 5& & & & 30& & & & 60~80
120~140 & & & & 1~2
1~2 & & & & &2
2 气化型煤的生产(1)
2 气化型煤的生产
2．1 测试结果
& & 气化型煤以无烟粉煤为原料，加入热稳剂及FS粘结剂混合均匀后，经对辊成型机成型后烘干，即为型煤成品。我们以阳泉1#阳泉2#粉煤为原料煤在工业生产线上进行了批量生产。原料煤煤质及型煤质量测试结果见表2、表3及表4。
表2 原料粉煤煤质分析结果
粉煤名称& & & & 工业分析ab,%& & & & St,ad%
& & & & M& & & & A& & & & V& & & & FC& & & &
阳泉1#& & & & 1.91& & & & 15.50& & & & 8.01& & & & 74..58& & & & 0.96
阳泉2#& & & & 1.90& & & & 23.93& & & & 9.83& & & & 64.28& & & & 1.25
粉煤名称& & & & Qgr,v,ad
MJ/kg & & & & 灰熔点℃
& & & & & & & & DT& & & & ST& & & & FT
阳泉1#& & & & ——& & & & 1460& & & & 1480& & & & 1500
阳泉2#& & & & 26.0& & & & &1500& & & & &1500& & & & &1500
表3 气化型煤煤质分析结果
粉煤名称& & & & 工业分析ab,%& & & & St,ad%
& & & & M& & & & A& & & & V& & & & FC& & & &
阳泉1#& & & & 1.27& & & & 18.67& & & & 10.56& & & & 69.50& & & & 0.97
阳泉2#& & & & 1.05& & & & 27.98& & & & 10.59& & & & 61.17& & & & 1.02
粉煤名称& & & & Qgr,v,ad
MJ/kg & & & & 灰熔点℃
& & & & & & & & DT& & & & ST& & & & FT
阳泉1#& & & & ——& & & & 1400& & & & 1440& & & & 1480
阳泉2#& & & & 24.0& & & & &1430& & & & &1500& & & & &1500
2 气化型煤的生产(2)
表4 气化型煤质量测试结果
样品名称& & & & 抗压强度P
N/个 & & & & 热稳定性TS+6
% & & & & 落下强度DS
阳泉1#& & & & 676& & & & 76.2& & & & 97.6
阳泉2#& & & & 899& & & & 65.3& & & & 95.6
2．2 燃烧结果与讨论
& & 阳泉1#气化型煤在3M一21型及TG一3MI型两种煤气发生炉中进行了燃烧试验。阳泉2#气化型煤在Φ2．4m的半水煤气发生炉中进行了造气试验。试验结果见表5、表6。从表5及表6的结果可看出，燃用气化型煤时的产气量、煤气热值及气体组分与燃用相应的块煤基本相同。运行中炉况正常，未出现吹翻、风洞、偏流现象。炉渣可燃物分析结果表明，烧型煤时残碳含量较低，即碳转化率较高，对产气量有利。
& & 目前，块煤与粉煤的差价一般在80～100元以上，扣除每吨加工费用计55元，每吨气化型煤可获利税25～45元．按年生产3万吨型煤计，年利税可达75万～135万元，约一年时间即可收回建厂投资，是一项投资少、见效快的适用技术。
& & 另外，我们也对我省的资源进行了考查，并有针对性地进行了应用性试验，对粉焦、半焦、煤泥等资源都作了成型试验，有的还作了工业性燃烧试验。
表6 直径为2.4m炉造气结果
原料名称& & & & 炉号& & & & 制气循环时间，S& & & & 气体组分，%& & & & 炉渣可燃物%
& & & & & & & & 吹风& & & & 上吹& & & & 下吹& & & & 二上吹& & & & 吹净& & & & CO2& & & & O2& & & & CO& & & & H2& & & & N2& & & &
阳泉块煤& & & & 1& & & & 41& & & & 37& & & & 55& & & & 10& & & & 7& & & & 6.0& & & & 0.4& & & & 35.6& & & & 35.0& & & & 23.0& & & & 23.30
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & 7.4& & & & 0.4& & & & 32.6& & & & 41.8& & & & 17.8& & & &
& & & & & & & & (平均)& & & & 5.8& & & & 0.4& & & & 32.6& & & & 38.0& & & & 23.2& & & &
& & & & & & & & & & & & 6.4& & & & 0.4& & & & 33.6& & & & 38.2& & & & 21.3& & & &
阳泉型煤& & & & 5& & & & 44& & & & 38& & & & 51& & & & 10& & & & 7& & & & 7.4& & & & 0.4& & & & 27.6& & & & 45.2& & & & 20.0& & & & 15.32
& & & & & & & & 42& & & & 40& & & & 51& & & & 10& & & & 7& & & & 9.6& & & & 0.4& & & & 29.2& & & & 42.8& & & & 18.0& & & &
& & & & & & & & (平均)& & & & 6.8& & & & 0.4& & & & 28.0& & & & 40.0& & & & 24.8& & & &
& & & & & & & & & & & & 7.9& & & & 0.4& & & & 28.3& & & & 42.7& & & & 20.9& & & &
2 气化型煤的生产(3)
工业型煤技术的开发
表5 直径为3mm炉内的造气结果
测试项目& & & & 3M-21型炉 TG-3MI型炉
& & & & 阳泉块煤& & & & 阳泉型煤& & & & 阳泉型煤
炉底压力Pa& & & & & & & & & & & & 6000
炉底风量Nm3/h& & & & & & & & & & & &
炉出压力Pa& & & & & & & & & & & &
炉出温度℃& & & & 620~720& & & & 620~680& & & & 400~500
饱和温度℃& & & & 28~45& & & & 26~38& & & & 60~70
煤气产量.Nm3/h& & & & & & & & & & & &
煤气组成%& & & & --
CO& & & & 25~29& & & & 22~27& & & & 22~27
CO2& & & & 4~6& & & & 4~6& & & & 6~9
O2& & & & 0.4~0.8& & & & 0.4~0.8& & & & 0.2~0.6
N2& & & & 45~52& & & & 49~58& & & & 48~51
H2& & & & 15~17& & & & 11~14& & & & 13~17
CH4& & & & 1.6~2.4& & & & 1.2~2.4& & & & 2~3.5
低位热值MJ/Nm3& & & & 4.9~6.1& & & & 5.0~5.4& & & & 5.4~6.0
*产量由炉底风量N2%计算面得。
3 固硫、防水锅炉型煤
3 固硫、防水锅炉型煤
3．1 原料煤及固硫、防水型煤质量
& & 在普通锅炉型煤开发的基础上，为了降低S02对大气的污染，开发了固硫、防水锅炉型煤，原料煤采用了高硫烟煤，其煤质分析结果列于表7。在&3mm的粉煤中分别加入了钙系固硫剂、助燃催化剂、防水剂及FS粘结剂，按前述的生产工艺生产出固硫、防水锅炉型煤产品，其煤质分析结果及质量测试结果列于表7、表8。
3．2 锅炉型煤的质量测定
& & 委托山西省产品质量监督检验所对锅炉型煤的质量进行了检验，其测定结果与我们测定的结果汇总列于表9。
表7 原料煤质分析
名称& & & & 工业分析 ar,%& & & & 元素分析ar,%
& & & & M& & & & A& & & & V& & & & FC& & & & C& & & & H& & & & O& & & & N& & & & St
烟煤& & & & 2.10& & & & 17.77& & & & 12.84& & & & 67.29& & & & 69.81& & & & 3.34& & & & 3.18& & & & 0.99& & & & 2.81
名称& & & & 发热量,MJ.kg-1& & & & 灰熔点，℃
& & & & Qnet,ar& & & & DT& & & & ST& & & & FT
烟煤& & & & 27.50& & & & 1460& & & & &1500& & & & &1500
表8 锅炉型煤的煤质化验结果
名称& & & & 工业分析 ar,%& & & & 元素分析ar,%
& & & & M& & & & A& & & & V& & & & FC& & & & C& & & & H& & & & O& & & & N& & & & St
烟煤& & & & 1.30& & & & 30.99& & & & 12.10& & & & 55.61& & & & 57.76& & & & 2.99& & & & 3.84& & & & 0.88& & & & 2.24
名称& & & & 发热量,MJ.kg-1& & & & 灰熔点，℃
& & & & Qnet,ar& & & & DT& & & & ST& & & & FT
烟煤& & & & 23.26& & & & 1220& & & & 1280& & & & 1290
4 锅炉型煤的燃烧试验(1)
4 锅炉型煤的燃烧试验
4．1 燃烧试验及热工，环保测试
& & 在工业生产线上批量加工了固硫、防水锅炉型煤约150多t，在DZL4—1.25一A型4t／h链条锅炉中进行了型煤与原煤的对比燃烧试验。燃烧试验连续进行了半个月。试验期间，由山西省节能监测中心分别对型煤和原煤散烧进行了热工测试，环保项目的测试由中国核工业总公司理化工程研究院承担。热工测试结果汇总于表10，锅炉燃烧环保项目的测试结果列于表11。
4．2 分析与讨论
& & (1)节煤。从热工测试结果中可以看出，燃用原煤时，锅炉的热效率低于型煤。其主要原因，一是燃用原煤时的固体不完全燃烧损失率(q4)较型煤高了约15％；二是由于粉煤成型后的锅炉型煤具有一定粒度，不易从炉蓖上掉落，燃烧时基本无漏煤损失，也不易被烟气流带出，很少飞扬损失；三是新型锅炉型煤的优选配方中，加入了助燃催化剂后，降低了型煤的着火点及燃尽温度，使型煤在燃烧时迎火焰面开裂呈花卉状，有利于氧气和燃烧产物的相互扩散换质，促使型煤燃烧更完全，灰渣含碳量降至8％～9％，提高了碳的利用率；四是在燃用型煤时根据其块度均匀、大小适中、通风条件好，但着火较散煤慢的特点，采用了“高煤层、低风速、慢推进”的操作方法，使型煤预热较充分，过剩空气系数小，有利于型煤的引烧，也降低了排烟热损失。上述措施均对提高热效率产生了良好的效果，因而获得了较高的节煤率。
& & (2)环境效益。层燃锅炉一般燃用宽筛分的原煤，小于3mm的末煤较多，在锅炉火床上各区密实程度将不相同，容易产生通风阻力不均的情况，在通风阻力较小处则会产生风洞，不仅影响床层稳定燃烧，而且因风速较大，吹走大量末煤及细灰，造成高的烟尘排放浓度而污染环境。由于型煤粒径相同，火床上阻力均匀，不会形成风洞，型煤的含末率很小，且燃尽后灰渣也不完全散碎成粉末，所以烟气中的含尘量较燃用原煤时降低80％以上。固硫、防水锅炉型煤在加工时加入了固硫剂、助燃催化剂，改善了煤的燃烧特性及固硫效果，因而在燃用锅炉型煤时，烟气中烟尘含量及SO2排放浓度大幅度降低，改善了大气环境质量，具有显著的环境效益。
表10 热工测试结果
项目& & & & 型煤，负荷& & & & 平均值
& & & & 84%& & & & 52%& & & & ——
热发量 t.h-1& & & & 3.35& & & & 2.07& & & & 2.71
耗煤量kg.h-1& & & & 394& & & & 263& & & & 328.5
单位煤耗kg.h-1& & & & 117.3& & & & 126.9& & & & 122.1
单耗折标煤kg.h-1& & & & 93.2& & & & 100.9& & & & 97.1
蒸汽压力MPa& & & & 0.55& & & & 0.55& & & & 0.55
过剩空气系数 a& & & & 1.61& & & & 2.43& & & & 2.02
炉膛温度℃& & & & 1208& & & & 1136& & & & 1172
炉渣含碳量%& & & & 8.02& & & & 9.30& & & & 8.66
热效率%& & & & 正平衡& & & & 82.69& & & & 77.14& & & & 79.92
& & & & 反平衡& & & & 84.12& & & & 79.14& & & & 81.63
4 锅炉型煤的燃烧试验(2)
项目& & & & 型煤，负荷& & & & 平均值& & & & 型煤比原煤平均差值
& & & & 72%& & & & 50%& & & & ——& & & &
热发量 t.h-1& & & & 2.89& & & & 2.01& & & & 2.45& & & & +0.26
耗煤量kg.h-1& & & & 406& & & & 305& & & & 355.5& & & & -27.0
单位煤耗kg.h-1& & & & 140.3& & & & 151.3& & & & 145.8& & & & -23.7
单耗折标煤kg.h-1& & & & 131.8& & & & 142.1& & & & 137.0& & & & -39.9
蒸汽压力MPa& & & & 0.50& & & & 0.50& & & & 0.50& & & & +0.05
过剩空气系数 a& & & & 2.54& & & & 2.77& & & & 2.66& & & & -0.64
炉膛温度℃& & & & 1140& & & & 1033& & & & 1086& & & & -86
炉渣含碳量%& & & & 38.70& & & & 39.12& & & & 38.91& & & & -30.25
热效率%& & & & 正平衡& & & & 60.32& & & & 57.68& & & & 59.00& & & & +20.92
& & & & 反平衡& & & & 63.47& & & & 61.82& & & & 62.65& & & & +18.98
表11 锅炉燃烧环保测试结果
名 称& & & & SO2含量& & & & TP*
& & & & mg/kg煤& & & & mg/kg标煤& & & & mg/kg煤& & & & mg/kg标煤
原煤& & & & 4.66X104& & & & 4.59X104& & & & 4.50X104& & & & 4.41X104
锅炉型煤& & & & 1.99X104& & & & 2.63X104& & & & 6.22X103& & & & 8.21X103
名 称& & & & 苯并芘B（a）p& & & & 林格曼黑度
& & & & mg/kg煤& & & & mg/kg标煤& & & & ——
原煤& & & & 5.26X10-& & & & 5.18X10-3& & & & &1
锅炉型煤& & & & 2.44X10-3& & & & 3.22X10-3& & & & &1
【如何选择型煤粘结剂】
1 定义\2 分类及用途\3 原料煤与型煤粘结剂的关系\4 不同用途的型煤对粘结剂的选择
(山西省晋城市洁净煤技术研究所)
& & 型煤粘结剂是决定型煤晶种及其质量的关键辅助原料，不仅不同的煤质要选用不同的粘结剂，而且不同用途的型煤也必须选择相应的粘结剂。我们要想根据市场的需求，生产出合格的型煤，首先必须先确定原料煤，再选择粘结剂，然后才能根据粘结剂的要求，设计型煤生产工艺流程，最后再选择配套的型煤生产设备。否则，将会给投资者造成巨大的损失。以下从8个方面谈一谈工艺与型煤粘结剂的关系：
& & 所谓型煤粘结剂就是把粉煤粘结在一起，成型后保证型煤具有特定的形状和性能的粉状或液态的型煤辅助原料。
2 分类及用途
& & 型煤粘结剂经过几十年的研究开发，按其化学成分可分为有机类、无机类、复合类3大类。
& & (1)有机类．主要用于民用、工业锅炉型煤、烧烤炭，作为燃料使用。
& & 优点：型煤中固定碳含量几乎不减少，发热量不受影响，易防水。
& & 缺点：热强度低，部分配方燃烧时产生二次污染，原料来源不广，成本高。
& & (2)无机类．主要用于民用、工业锅炉、化肥造气。
& & 优点:适用范围广，可提高型煤的热强度，增加热稳定性，原料来源广，易得，成本适中，工艺简单等。
& & 缺点：型煤灰分增加多，部分配方有阻燃现象，不易防水。
& & (3)复合类。主要用于民用、工业锅炉、化肥造气等广泛领域。
& & 优点：适用范围广，强度好，质量优，成本适中：
& & 缺点：工艺复杂，生产过程计量难度大。
3 原料煤与型煤粘结剂的关系
& & (1)原生煤质。我们知道，煤是由植物经过长时间的腐植后再经过高温高压的成岩作用形成的。按变质程度的不同可分为褐煤(最年青的需1亿多年)，烟煤及无烟煤(最老的需3亿年左右)，泥煤、年青褐煤均富含有塑性高的沥青质和腐植酸物质，所以成型效果好。可采用加热高压无粘结剂成型方法。随着煤化程度的加深，煤结构中的碳分子排列更加整齐，芳香烃增多，侧链和官能团减少，煤的结构致密、硬度加大，弹性越来越高，而塑性越来越低，煤中所含的内在水分也随着降低。
& & (2)后生煤质。煤是埋藏在地下的，人们在用现代化机械开采的过程中将其破坏，然后提升到地面上来，其中有70％以上的煤变成小块和粉状，型煤大部分以此为原料。由此可知，煤质的差异很大。这就要求我们在选择型煤粘结剂时，可适量的增加一些水，使煤充分湿润，达到粘结剂分子和煤粒、煤粉真正接触，并为它们之间产生机械结合和物化结合创造条件．因此，在选择粘结剂时，必须根据原料煤的变质程度的不同(褐煤不需要加入粘结剂)，相应选择，不能一概而论。生产出的型煤用途也各不相同．
4 不同用途的型煤对粘结剂的选择
& & 型煤用途广泛，可分为民用型煤、工业锅炉型煤、造气型煤。民用型煤对粘结剂要求较低，只需要成型后有一定的强度，能保证短距离的周转和仓储，同时有一定的热强度，对含碳量、发热量要求较低。一般的泥土类粘结剂也可满足要求，且成本较低廉。工业锅炉较民用要求要高，由于是作为工业燃料，因此对发热量、含硫量都有较高要求，且必须具备一定的热强度和热稳定性，起火要快、含渣要少。造气型煤质量要求最高，难度最大，制约和影响因素较多，所以在选择粘结剂时必须根据用途的不同选择不同类别的粘结剂，才能生产出合格的产品。
5 型煤质量对粘结剂的要求
5 型煤质量对粘结剂的要求
& & 根据山西省环境保护产品认定技术条件之规定，型煤产品应符合技术条件要求。
5．1 锅炉型煤
& & 锅炉型煤为卵型、枕型时，应符合下列技术．
抗压强度& & & & N／个& & & & ≥490
落下强度& & & & &13mm，％& & & & ≥85
水浸强度& & & & N／个& & & & &150
复干强度& & & & N／个& & & & ≥400
热强度& & & & N／个& & & & ≥300
水分Mar& & & & ％& & & & ≤2
灰分Ad& & & & ％& & & & ≤20
挥发分Vdaf& & & & ％ & & & & 茶炉≤15锅炉≥29
固定炭FCd& & & & ％& & & & 茶炉≥65锅炉≥69
全硫St，d& & & & ％& & & & ≤0．9
发热量Qnet,ad& & & & MJ／kg & & & & ≥23、0
灰融点ST& & & & ℃& & & & ≥1250
5．2 气化型煤
& & 气化型煤为卵型、枕型时，应符合下列技术要求；
抗压强度& & & & N／个& & & & ≥590
落下强度& & & & &13mm，％& & & & ≥85
水浸强度& & & & N／个& & & & &150
复干强度& & & & N／个& & & & ≥480
热强度& & & & N／个& & & & ≥300
热稳定性& & & & %& & & & ≥70合成氨造气用
&60常压固定床
煤气发生炉用
水分Mar& & & & ％& & & & ≤2
灰分Ad& & & & ％& & & & ≤24
挥发分Vdaf& & & & ％ & & & & ≤10
固定炭FCd& & & & ％& & & & ≥65
全硫St，d& & & & ％& & & & ≤1.5
发热量Qnet,ad& & & & MJ／kg & & & & ≥23.0
灰融点ST& & & & ℃& & & & ≥1250
& && & 用不同的煤加相应的粘结剂可生产出不同的型煤，但必须同时具备以下基本要求：一是生产出的型煤要求具备一定的机械强度(包括初始和冷强度)，二是具有一定的防潮、防水性；三是不影响燃烧性能，造气型煤不影响造气效果，有一定的热稳定性，即型煤的灰熔点必须达到1300℃以上才行。
6 粘结剂必须来源广、价格适中\7 粘结剂与环境的关系\8 粘结剂对型煤工艺的要求
6 粘结剂必须来源广、价格适中
& & 型煤应用的广泛性决定了型煤粘结剂必须来源广，否则无法推广。同时价格必须适中，如果太高，则型煤价格必然过高，用户难以接受，自然就失去了市场。
7 粘结剂与环境的关系
& & 粘结剂在配制、加工、生产以及成品型煤燃烧过程中，均不能对设备、人体、周边环境及大气造成污染，否则质量再好，也不能应用。
8 粘结剂对型煤工艺的要求
& & 型煤工艺流程的设计是由原料煤及粘结剂决定的，有以下几点要求：一是原材料的烘干；
& & 二是粘结剂的生产及加入(计量必须准确)；三是混合要充分(搅拌设备要配套)；四是煤与粘结剂的充分结合(要有一段合理的醒料时间)；五是成型机质量好、成型率要高(外界压力能有效促进分子间的移动、扩散和渗透，是机械结合的必备条件)，六是后烘干(为最后固化提供适宜的条件)。这就要求不仅工艺要合理，而且设备要精良。
& & 综上所述，首先确定原料煤，并且对煤质进行全面彻底地分析，有一个较为全面的认识后，再根据应用领域选择粘结剂，然后在实验室进行小试，通过多次对比，找出最佳的配方；然后再经过中试论证，最后才能确定生产型煤的工艺流程，选择生产型煤的设备。否则是盲目的，将有可能导致失败。
【型煤发展方向及粘结剂技术】
1 型煤发展方向
马永和 王润勋 钱锦荣
(山西省能源研究会煤转化专委会洁净煤工程部)
1 型煤发展方向
1．1 发展型煤产业的重要性
& & 我国的矿物能源资源中，以煤最为丰富，全国第二次煤田预测资料数据显示，埋深在l000m以内的煤炭总资源量为26000亿t。1996年全国生产原煤13．75亿t。中国是世界上少数几个一次能源以煤为主的国家之一。我国每年仅以燃烧方式消耗的煤就达11亿t,占煤炭年总产量的80％左右。在一次能源消费构成中，煤约占75％，而其中全国的工业锅炉(约40万台)、工业窑炉(16万座)年耗煤量就达4亿t，占直接燃烧方式耗煤量的1／3还多。以上数据表明，煤炭是中国一次能源的支柱。据有关资料介绍，我国一次能源的资源结构中，煤炭与石油、天然气、水电及核电等相比，在数量上占绝对优势．将探明的一次能源保有储量折算为标煤计，煤炭占90％以上。据一杂志介绍，全球陆地能源中，目前探明的石油和天然气储量在2020年前将基本开采殆尽，个别地区也至多延续到2060年，探明的铀储量也将在2030年前开采完毕。所以很多专家认为，在未来的相当长时间内中国以煤为主的一次能源结构不会有较大改变。
& & 煤炭是我国一次能源的主要支柱，但煤炭资源又是有限的且不可再生的矿物资源，因此煤炭工业必须走可持续发展的道路。煤炭工业走可持续发展道路是指在确保为国民经济各行各业提供品质洁净、数量充足的煤炭、煤制品的同时，要提高煤炭资源的利用率，保护我们赖以生存的地球大气环境免受污染。型煤技术在近期内是煤炭工业可持续发展中的重要组成部分。
1．2 型煤产业及技术的现状
& & 过去人们对型煤的认识很浮浅，没有从防治污染、发展工业、提高经济效益的高度上去认识它的重要性。我国工业型煤的生产是从50年代开始的，当时只能生产粘土煤球、纸浆煤球。60年代后，由于化肥厂生产的需要，气化型煤得到开发，把无烟煤粉成型用于中、小化肥厂造气，替代无烟块煤。“八五”期间，国家把型煤列为重点科研攻关项目，进行了大量的实验研究，型煤产业开始发展起来。从这时起，山西才开始起步研究，开发、生产型煤。近两年内，从省会太原市到各地区都纷纷行动起来，研究型煤技术、设备、工艺、粘结剂等，并建了一些生产线。据不完全统计，全省有100余家型煤厂家，研制出的粘结剂也有150多种，型煤产品销售到山西、山东、天津等地，用于化肥厂造气和工业锅炉、窑炉及民用燃烧。但由于粘结剂技术还不过关、机械设备还不配套、生产规模小等原因，致使型煤产业没有大规模地发展起来。
& & 我国型煤技术从民用型煤技术开始逐步发展，现已实现商品化，技术达到国际水平，工业燃料型煤日臻完善，工业原料型煤(气化型煤)已有很大进展。“九五”型煤技术攻关项目共12个子课题，从基础理论、成型工艺参数、粘结剂和添加剂的优化选择、合理的工艺设计、成套设备的选型改进与研制、计量定量的研制、型煤后处理以及型煤的质量控制指标和检测方法研究等一系列成套型煤技术进行系统研究。这一攻关项目完成后将会大大提高我国工业型煤技术水平，逐步实现工业型煤的产业化、商品化。
1．3 型煤产业存在的问题
1．3．1 对型煤认识浮浅
& & 有很大一部人认为搞型煤很简单，只要能成球就是型煤。其实型煤技术并不那么简单，当然也不能把型煤技术说成是个高精尖的尖端技术。中国矿大北京研究生部黄诚教授有句名言：“要把粉煤捏成蛋蛋容易，要搞成符合质量要求的型煤就难了。”这说明型煤有它一定的技术性，特别是型煤技术的基础理论研究还存在很多难题有待解决。
1．3．2 资金投入不足
& & 型煤产业现在很红火，煤炭行业想搞，其它行业也搞，个体户也有人搞，大有全民参战之势，但大多数投资者都是抱着“投入小、产出大”的指导思想，设备选购时专找价格便宜的买，生产线越简单越好，原材料是什么东西都可以加，粘结剂是见别人加啥就加啥，根本没搞清楚型煤用户对型煤的质量要求及使用效果等。盲目上了生产线，一遇用户提出质量问题甚至退货才感到出了问题，但还不知道问题出在何处。所以目前社会上型煤厂建得不少，真正质量过关的不多，且生产规模小，产量上不出，形不成市场，利润也就没有保证，甚至搞坏了型煤的声誉。
1．3．3 形不成生产规模
& & 目前型煤配套机械生产能力只有3万t～5万t，生产能力小，形不成生产规模。对需求量大的用户，由于生产厂家产量小，不敢大批量汀供货合同，形成要货订不上；小批量产品卖不出去，又形成有货卖不出的情况。要改变这种状况，只有走联合生产或扩大生产能力的路子。
1．3．4 没有规范化生产标准
& & 型煤品种的针对性很强，不同用户、不同炉型对型煤质量的要求亦不同，所以生产型煤必须有不同的质量标准，这样才能规范产品质量，稳定市场秩序。
1．4 型煤技术与型煤产业的发展方向
& & 根据当前型煤技术现状，今后的型煤技术发展方向：
& &&&一是加强基础理论的研究，以理论指导实践，使型煤技术迅速提高到一个新的水平。从实践中我们体会到影响型煤质量的因素是多方面的：
& & 原料及辅料的性质是影响型煤质量的内在因素，成型工艺是影响型煤质量的外部条件，而型煤的燃烧(气化)性能是型煤质量指标的具体表现，它们相互联系，不可分割。
& & 二是型煤机械要向大型化发展。
& & 三是质量要向标准化、规范化发展。
& & 四是型煤厂要走产、学、研联合的道路。
& & 总之，型煤产业发展势头迅猛，型煤研究机构、生产厂家、设备制造厂家必将大量增加．型煤产业可望成为煤炭工业第三产业的主力军。
2 型煤粘结剂技术
2 型煤粘结剂技术
& & 型煤粘结剂是粉煤冷压、中低压成型工艺中的主要技术关键之一，它占据了型煤加工成本的主要份额，同时粘结剂的质量又是型煤质量的重要保证。因此，粘结剂的选择与研究特别重要，世界各国都很重视，投入了很大的人力、物力积极研究实用的型煤粘结剂。我国同样在这方面进行了广泛的研究，并取得了多项成果和专利，推动了我国型煤事业的发展。
2．1 型煤粘结剂种类
& & 型煤粘结剂种类复多，但从广义上讲可分为三类：有机类、无机类、复合类。
2．1．1 有机类
& & (1)煤沥青、煤焦油和石油沥青及其残渣；
& & (2)高分子聚合物——PVA、FAA、PA、PF等；
& & (3)淀粉类——木瓜、地瓜、土豆、玉米等淀粉和糖蜜、糖渣等；
& & (4)植物油渣类——葵花油渣、棉子油渣、麻子油渣等；
& & (5)动物胶类——利用工业加工后的动物皮革废料熬制的动物胶；
& & (6)工业废弃物——纸浆废液、含油污水、废轮胎等；
& & (7)腐植酸盐、木质纤维素。
2．1．2 无机类
& & (1)土——膨润土、高岭土、粘土、瓷土、白泥、河泥等；
& & (2)水泥——系指任何能与水化合生成石状物质的水泥，包括硅酸盐水泥、水硬石灰、火山灰水泥、天然水泥、高铝水泥、氧化镁水泥、矿渣水泥等；
& & (3)水坡璃、生(熟)石灰、电石泥、磷酸盐、硫酸盐等；
& & (4)有些煤矿的顶、底板泥。
2．1．3 复合类
& & (1)有机物与有机物复合——如煤焦油与底浆复合；
& & (2)有机物与无机物复合——如美国用膨润土和聚丙稀酸钠和焦磷酸二氢钠复合；
& & (3)无机物与无机物复合——如日本用铝水泥和CaCO、K2CO3复合。
& & 由于复合型粘结剂的掺料之间可起到互补作用，发挥综合效果，能提高粘结剂的多效性，所以它是今后开发新型粘结剂的一个主要方向。
2．2 对型煤粘结剂的总体要求
& & (1)型煤粘结剂来源要充足；
& & (2)制备粘结剂的原料质量要相对稳定；
& & (3)粘结剂的价格要相对稳定，并且越低越好；
& & (4)粘结剂的制备工艺要简单。
2．3 对型煤粘结剂的质量要求
& & (1)用粘结剂制成的型煤要有一定的机械强度．包括初始强度和最终强度；气化型煤还必须要有一定的热稳定性和热强度；
& & (2)粘结剂要有一定的防潮、防水性能；
& & (3)粘结剂的性能不影响型煤使用效果，如燃用型煤不影响燃烧性能，气化型煤不影响气化效果、煤气质量及炉况的可操作性等；
& & (4)粘结剂的成灰物不宜过大；
& & (5)有粘结剂成型的型煤要考虑后处理工艺，即粘结剂的性能须考虑型煤后处理工艺要简单易行；
& & (6)型煤粘结剂不应产生二次污染。
2．4 粘结剂的选择原则
& & (1)因地制宜，就地取材或就近取材；
& & (2)针对型煤品种、煤种及煤质选用粘结剂；
& & (3)不同性质的粘结剂要有不同的生产工艺；
& & (4)价格合理。
2．5 型煤粘结剂的理论基础
& & 根据“七五”国家科技攻关环保项目75—85—01、75一新技术一082课题的攻关技术报告，型煤粘结剂研究的理论基础是：
2．5．1 表面化学理论和热力学原理
& & 型煤粘结剂要对煤粒产生粘合力作用，首先必须能把煤粒进行很好的湿润，达到粘质分子和煤的真正接触，并为它们之间产生机械结合和物理化学结合创造条件，这就涉及到热力学问题和表面化学问题。热力学和表面化学原理认为：表面张力小的物质能很好地湿润表面张力大的物质。根据上述原理，我们可以在型煤粘结剂中加入适量表面活性剂以降低型煤粘结剂的表面张力，提高其对煤粒的湿润能力，以便为更好地形成机械结合和物理化学结合创造条件，对于那些疏水性粘结剂(表面张力较大)，可把煤粒干燥，使煤粒的表面张力增大，这样两者也可以很好地接触。
2．5．2 传质理论
& & 煤粒为粘结剂所湿润仅为产生粘合力创造了必要条件，据研究，要使煤粒与粘结剂之间产生机械和化学物理结合，必须使它们之间的距离要小到一定程度。(一般在10A以下)，这就要靠粘结剂分子的质量传递——移动、扩散和渗透。
& & 根据传质理论，温度及外界压力能促使粘结剂分子的移动、扩散和渗透，因此，我们在研究具体某一型煤粘结剂时可以适当地考虑一下温度、压力等外部条件，对辊成型就是这一原理的具体运用。
2．5．3 粘结剂与被粘物的粘合理论
& & 粘结剂与被粘合物之间的结合力是机械结合和物理化学结合的综合结果，它们对总粘结强度的贡献与被粘材料表面状态有关，对煤粒这种非极性多孔材料来说，机械结合力常起决定性作用。煤与粘结剂的机械结合力，是粘结剂渗入煤粒孔隙内部固化后，在孔隙中产生机械键合的结果。根据上述理论，我们认为在研究型煤粘结剂时，要更多地注意煤与粘结剂的机械结合力，而粘结剂的固化往往是产生机械结合力的必要条件，因此对型煤的固化工艺必须有足够的重视。
2．5．4 型煤的结渣性(煤化学原理)
& & 型煤的结渣性直接影响型煤气化过程的正常进行以及锅炉的正常燃烧和清渣。型煤中矿物质含量及组成，型煤的煤灰熔融温度及粘度是型煤结渣性的主要影响因素。