褐煤无粘结剂对辊压成型技术

摘要: 中国已探明的褐煤保有量达1303 亿吨,占全国煤炭储量的13%弱。因此,如何合理开发和充分利用中国的煤炭资源将是一个值得深入研究课题。处于工业化初期的褐煤提质工艺及其成型技术,尚处不断探索完善之中;本文结合工程实际,对影响提质褐煤成型的诸多因素进行分析和总结以供借鉴。

关键词: 褐煤提质褐煤干燥; 成型; 自燃

中图分类号：V231文献标识码： A

1褐煤提质工艺

褐煤提质工艺一般分为两个工艺过程，褐煤脱水过程，通常以加热干燥提质工艺为主，有蒸汽滚筒干燥、烟气管式干燥、循环流化床轻度气化干燥等；成型过程，成型工艺可分为：有粘结剂成型和无粘结剂成型两类，无粘结剂成型用又可分为冲压成型和辊压成型工艺。冲压成型：技术相对成熟，成型强度高，但单机产量低，不利于大规模工业化生产。辊压成型：单机产量相对较大，有利于工业化生产，但其成型率较低，成型强度不高，成型机技术本身尚不成熟。

2干燥褐煤的形态及特性

干燥工艺各工程可能有所差异，但通常均需先对褐煤进行破碎至一定粒度，以便大规模快速干燥，在干燥过程中褐煤因受热粉化及机械摩擦碰撞等产生大量粉末，经过干燥过程的褐煤呈现为颗粒状和煤粉状，且大部分以煤粉形态存在，而煤粉难于长距离运输及大规模储存，易于自燃和形成粉尘云，不但污染环境，而且有爆燃的危险，所以在褐煤干燥后通常要对其做成型处理。成型后的褐煤可以克服上述不利因素，但现阶段尚存在成型率不高，抗摔强度低等现实问题。

3 提质褐煤成型

影响提质褐煤成型的主要因素

(1)、煤料的成型特性，褐煤的成型特性是影响提质粉煤成型的最为关键的内在因素，尤其是煤粉的弹性和塑性，塑性越高，成型特性越好，随着煤化度的提高，煤的塑性迅速下降，其成型特性逐渐变差；泥炭、褐煤等年轻煤种均富含塑性高的沥青质和腐植酸物质，其成型性良好，甚至可以无粘结剂成型，但不同的褐煤其成型性也有较大的差别。

(2)、干燥剂温度，干燥剂的温度不但影响干燥褐煤的水分，同时也对提质褐煤的成型性产生较大的影响；干燥剂温度越高，干燥过程越强，越有利于降低水分，提高褐煤发热量；较高的干燥剂温度，将会促使褐煤中的胶质析出，有利于褐煤成型；但过高的干燥剂温度又会使褐煤析出的胶质碳化，不利于褐煤提质成型；

(3)、成型煤粉温度，经过干燥的煤粉，如果能实现无粘结剂热压成型，无疑是相对经济、系统简洁的理想工艺方案，但褐煤无粘结剂热压成型是建立在合理的干燥温度，干燥褐煤粉受热后有胶质析出，煤粉温度处于合适的温度下，温度过高煤粉粘结性不强，而温度过低则煤粉表面胶质固化变硬同样不利于成型。合理的干燥剂温度以及进入成型机时

的干燥褐煤粉温度，均对褐煤提质成型至关重要，需要反复试验摸索。

(4)、干燥煤粉的水分，降低褐煤水分有利于提高提质褐煤的热值，但过低的水分并不利于提质褐煤的成型，同样实验证明过高的褐煤水分也不利于提质褐煤的成型，提质褐煤粉的水分通常控制在5％～8％为宜。

4褐煤粒度

（1）褐煤粒度对水分的影响

褐煤粒度大小及均匀性，直接影响褐煤的干燥质量，合理的褐煤粒径分布有利于控

制褐煤的干燥水分，粒径过大容易造成表面干燥而内部含水分较高；褐煤破碎过程会产生大量细粉，同时褐煤的热机械强度极不稳定，受热后易于爆裂和粉化，必然产生大量细小颗粒，粒径过小则易过干燥，不利于成型；

（2）褐煤粒度对成型的影响

过大的颗粒度成型机给料时充满度不佳，且存在挤压时破碎再成型的过程，如细粉过多则物料过干燥、堆积比重小、含气量大、流动性太强不利于球坑捕捉煤粉，合理的煤粉粒径分布有利于提质褐煤成型。

5 成型压力对褐煤成型的影响

（1）成型机的预压给料，成型机预压给料可以增加粉料密度，降低物料中的气体含量，增加球模的煤粉的咬入量，提高型煤强度。

（2）成型机的对辊压力与转速，成型机的对辊线压力越大，成球的密度越大，其强度越大；转数越高产量越大，但给料充满度及均匀性变差，压球持续时间也越短，型煤强度降低。

6 成型机结构特征对成型的影响

（1）成型机压辊的直径与宽度，辊径越大，对辊间咬入口也越大，有利于球模填充物料，提高成球强度，同时大棍径有利于提高产量；但辊径过大，线速度变大,则煤球受压时间变短,并且设备体积庞大，加工难度及材料动力消耗也越大；压辊宽度影响球模的数量，从而影响成型机的产量，但宽度过大，对辊的线压力则越小同时也不利于均匀

布料，降低成球质量。

（2）球模的形状与大小，球模形状以圆弧面结构最佳；球模越小，易于填充，利于提高成球强度，球坑越深，不利于脱模，过浅则成球过薄，易于破碎。

（3）对辊间距，对辊间距过小不利于球模填满；过大则容易煤粉泄漏，成球裙边过厚，成球强度不高。对于不同的煤种、干燥工艺及成型设备，应通过试验确定合理的对辊间距。

6 .1 提质褐煤成型强度

提质褐煤成型煤球强度，是一项重要的技术指标，分为抗压强度和抗摔强度，采用辊压成型工艺生产的煤球，一般具有较大的抗压强度，但抗摔强度，波动较大，影响因素多；提质成型褐煤储运过程中的装卸、转载、运输要求型煤必须具有一定的抗摔强度，否则型煤经不起作业而破碎粉化，影响安全、环保、运输，失去成型作用。作为煤化工的原料，除对提质型煤的抗压强度和抗摔强度有所要求外，也对提质型煤的热稳定性提出一定的要求。

6.2 成型率

成型率是一定粒度的型煤产量占成型机进料量的百分比，该指标是影响成型诸因素的综合反映。较高的成型率说明成型工艺系统参数及设备处于较佳状态,否则较低的成型率则表明系统运行状态较差,成型强度不高，未成型的粉料量较大,该部分粉料一般返回系统重新成型，成型率越低，返料量越大，表明系统效率低下，粉料外排不仅难以运输储存，而且存在安全隐患。

6.3 型煤的防水性

褐煤因受热干燥后有胶质析出，经辊压成型后，型煤表面的孔隙结构遭到破坏，具有一定的憎水性，但如果型煤强度低、裙边较厚、煤球开裂破损、含较多的灰渣等杂质，则型煤的防水性变差，甚至遇水散开，难以适应大量长距离运输、长时间储存的要求。

6.4 成型机

现阶段符合工业化生产要求的提质褐煤无粘结剂辊压成型设备，无论国产还是进口设备，均处于初期试运行阶段，尚存在成型率及型煤强度低、辊套开裂、维修成本较高等，有待进一步改进提高。

6.5褐煤无粘结剂热压成型的意义

但由于褐煤水分高、热值低、易风化和自燃、难以洗选和储存，造成单位能量的运输成本较高，长距离输送经济性差，使得褐煤的开采和利用受到很大限制，一般被作为一种低级燃料，在褐煤产地附近将其燃烧发电。高水分褐煤直接燃烧的热效率较低，经济性有限，而且温室气体的排放量也很大。在当今的世界能源形势下，褐煤的高效利用重新受到国际能源界的重视。因此降低水分、提高能量密度便成为褐煤加工利用的关键问题之一。研究表明，将水分高、热值低的褐煤脱水提质处理后，可以显著降低煤炭水分，提高发热量，增加产品密度，防止煤炭自燃。褐煤提质加工后，其成分和性质趋近于烟煤，而且成型后便于运输和贮存，利于发电、造气、化工等多种用途，成为高附加值产品。褐煤无粘结剂热压成型是在不外加粘结剂的情况下，对褐煤进行热压提质，利用褐煤“自身的粘结剂”成型的工艺。褐煤无粘结剂成型工艺简单、运行可靠，是洁净煤技术的发展方向。

结语

提质褐煤无粘接剂成型受褐煤自身特性、干燥及成型工艺等诸多因素的影响，现阶段我国褐煤提质处于工业化初期，各种工艺技术方案并存，并无成熟的经验可供借鉴，需要经过长期试验，探索出适应煤种的工艺方案。

参考文献

[1]《型煤技术》煤炭工业出版社，2011年11月第1版，ISBN7-5020-2026-8徐振刚刘随芹主编.

[2]《选煤工艺设计实用技术手册》戴少康，编著，煤炭工业出版社,2010年4月第1版.