气煤:气煤是煤化度最高的一种烟煤,不粘结或微具粘结性。在层状炼焦炉中不结焦。燃烧时火焰短,耐烧。
烟煤的一类。对煤化度较低的烟煤和称谓。
能结焦,可用作炼焦原料。但因粘结性弱,热分解时产生大量煤气和煤焦油,焦炭收缩度大,裂纹较多,必须配入焦煤、肥煤等,以提高焦炭质量。
气煤由两部分组成:第一类是干燥无灰基挥发分Vdaf>37%,黏结指数G>35,胶质层最大厚度y≤25mm的煤。这类煤的特点是,挥发分特别高、黏结性强弱不等。第二类是Vdaf>28%~37%,G>50~65的煤。其特点是:挥发分高、黏结性中等。
气煤是炼焦配合煤中的组分之一,还可以作为动力用煤、气化用煤和化工用煤等。也可用作气化和低温干馏等工业的原料。
弱粘煤:(符号RN):变质程度较低,挥发分范围较宽的烟煤。粘结性介于不粘煤和1/2中粘煤之间。
弱粘煤是一种粘结性较弱的从低变质到中等变质程度的烟煤。加热时,产生较少的胶质体。单独炼焦时,有的能结成强度很差的小焦块,有的则只有少部分凝结成碎焦屑,粉焦率很高。
1/2中粘煤:(符号1/2ZN):粘结性介于气煤和和弱粘煤之间的、挥发分范围较宽的烟煤。
1/2中粘煤是一种中度粘结性的中高挥发分烟煤。其中有一部分在单独炼焦时能形成一定强度的焦炭,可作为炼焦配煤得原料。粘结性较差得一部分煤在单独炼焦时,形成得焦炭强度差,粉焦率高。所以它主要用于气化用煤球和动力用煤,在配煤炼焦中也可适量配入。
热量单位:热量(heat)指的是由于温差的存在而导致的能量转化过程中所转化的能量。而该转化过程称为热交换或热传递。热量的公制为焦耳。
1卡路里=4.19焦耳
1/3焦煤:(符号1/3JM):介于焦煤、肥煤与气煤之间的含中等或较高挥发分的强粘结性煤。单独炼焦时,能生成强度较高的焦炭。
它是中高挥发分、强粘结性的一种烟煤,是介于焦煤、肥煤、气煤三者之间得过渡煤。单独炼焦能生成熔融性较好、强度较高的焦炭。焦炭的抗碎强度接近肥煤生成的焦炭,焦炭得耐磨强度又明显高于气肥煤的气煤生成的焦炭。
水煤浆:水煤浆是由大约70%的煤、29%的水和1%的添加剂通过物理加工得到的一种低污染、高效率、可管道输送的代油煤基流体燃料。
它改变了煤的传统燃烧方式,显示出了巨大的环保节能优势。尤其是近几年来,采用废物资源化的技术路线后,研制成功的环保水煤浆,可以在不增加费用的前提下,大大提高了水煤浆的环保效益。在我国丰富煤炭资料的保障下,水煤浆也已成为替代油、气等能源的最基础、最经济的洁净能源。
水煤浆的问世,源于20世纪70年代的世界石油能源危机。当时全世界在石油能源危机的经济大衰退之后,清醒地认识到石油天然气作为清洁能源,并不是取之不尽用之不竭的,丰富的煤炭依然是长期可靠的主要能源。然而,传统的燃煤方式造成严重大气污染的历史教训是不容重现的。于是煤炭液化、汽化和浆化成为先进工业国家普遍重视的研究课题。水煤浆则是煤炭液化的最佳成果,也是煤炭洁净利用最廉价的实用技术。
水煤浆由70%左右的煤,30%的水及少量化学添加剂制成,是一种浆体燃料,可以像油一样泵送、雾化、贮存和稳定燃烧,其热值相当于燃料油的一半,可代替燃料油用于锅炉、电站、工业炉和窑炉,用于代替煤炭燃用,具有燃烧效益高、负荷调整便利、减少环境污染、改善劳动条件和节省用煤等优点。桂林钢厂以水煤浆代煤粉燃烧,折合标准煤约为90公斤/吨材,节煤33%,烟尘排放由732降至240毫克/m3致癌的NOx含量由280.8降至44毫克/m3,使环境和劳动条件得到明显改善。此外,由于燃烧水煤浆工艺性能好,使钢材的烧损率由1.8%下降至1.5%,企业获得较好的经济效益。所以水煤浆技术不仅可用于代油,用于代煤也有节能和环保效益。
我国煤炭资源分布集中在“三西”,即山西、陕西及内蒙西部。目前有63%的煤炭要从“三西”调出,我国长期存在北煤南运、西煤东调的格局。煤炭的管道运输投资少、建设周期短、营运费低、为全密闭输送,不污染环境。水煤浆经管道输送到终端即可供用户燃用,而且可长期密闭储存。
水煤浆气化技术在中国的应用及其发展
我国矿物能源以煤为主,到2010年,一次能源消费结构中煤占60%左右。大力发展洁煤技术,高效清洁地利用我国煤炭资源,对于促进能源与环境协调发展,满足国民经济快速稳定发展需要,具有极其重要的战略意义。
煤气化作为洁净煤技术的重要组成部分,具有龙头地位。它将廉价的煤炭转化成为清洁煤气,既可用于生产化工产品,如合成氨、甲醇、二甲醚等,还可用于煤的直接与间接液化、联合循环发电(IGCC)和以煤气化为基础的多联产等领域。
迄今为止,世界上已经商业化的IGCC大型电站,均采用气流床技术,最具有代表性的是以干煤粉为原料的Shell气化技术和以水煤浆为原料的Texaco气化技术。Shell气化技术即将被引进中国建于洞庭,显现其碳转化率高,冷煤气效率高的优势。相比之下,水煤浆气化技术在中国引进得早,实践时间长,研究开发工作也做得更深入。
经过十多年的实践探索,中国在水煤浆气化技术方面,积累了丰富的操作、运行、管理与制造经验,气化技术日趋成熟与完善。经过长期科技攻关,在水煤浆气化领域,形成完整的气化理论体系,研究开发出拥有自主知识产权,达到国际领先水平的水煤浆气化技术。
1 Texaco水煤浆气化技术的引进与完善
为了充分利用我国丰富的煤炭资源发展煤化工,自80年代至今,我国相继引进了4套Texaco水煤浆气化装置,用于生产甲醇与合成氨。该技术具有气化炉结构简单、煤种适应较广、水煤浆进料易控制安全、单炉生产能力大等特点。
生产煤样:在正常生产情况下,在一个整班的采煤过程中采出的,能代表生产煤层煤的物理、化学和工艺特性的煤样。
瘦煤:瘦煤是烟煤的一类。对煤化度较高的烟煤的称谓。低挥发分的中等粘结性的炼焦用煤。
瘦煤的干燥无灰基挥发分Vdaf>10%~20%,黏结指数G>20~65。挥发物较少,粘结性弱,能单独结焦,属炼焦煤。在炼焦时能产生一定量的胶质体。单种煤炼焦,生成的焦炭,熔融性差,耐磨小,易于破碎,但块度大。常用于配煤炼焦作为瘦化剂(leaning agent),在炼焦配合煤中,瘦煤可以起到骨架和缓和收缩应力,从而增大焦炭块度的作用,是配合煤中的重要组分。以提高焦炭的块度。减少焦炭的裂纹。也用作气化的原料,或用作燃料。
洗煤:洗煤是煤炭深加工的一个不可缺少的工序,从矿井中直接开采出来的煤炭叫原煤,原煤在开采过程中混入了许多杂质,而且煤炭的品质也不同,内在灰分小和内在灰分大的煤混杂在一起。洗煤就是将原煤中的杂质剔除,或将优质煤和劣质煤炭进行分门别类的一种工业工艺。洗煤过程后所产生的产品一般分为有矸石、中煤、乙级精煤、甲级精煤,经过洗煤过程后的成品煤通常叫精煤,它一般具有灰分低、硫分低、发热值高的性质。通过洗煤,可以降低煤炭运输成本,提高煤炭的利用率,精煤是一般可做燃料用的能源,烟煤的精煤一般主要用于炼焦,它要经过去硫,去杂质等工业过程,以达到炼焦用的标准。
选煤:是利用与其它物质的不同物理、物理-化学性质,在选煤厂内用机械方法去处混在原煤中的杂质,把它分成不同质量、规格的产品,以适应不同有户的需求。
按照选煤厂的位置与煤矿的关选煤厂可以分为:矿井选煤厂、群矿选煤厂、中心选煤厂和用户选煤厂;我国现有的洗煤厂大多是矿井洗煤厂。现代化的洗煤厂是一个由许多作业组成的连续机械加工过程。
小块煤:粒度介于13~25mm的煤。
型煤:型煤是以粉煤为主要原料,按具体用途所要求的配比,机械强度,和形状大小经机械加工压制成型的,具有一定强度和尺寸及形状各异的煤成品。 分类
常见的有煤球、煤砖、煤棒、蜂窝煤等。
型煤分工业用和民用两大类。工业型煤有化工用型煤,用于化肥造气、蒸汽机车用型煤示意图型煤、冶金用型煤(又称为型焦)。民用型煤,又称为生活用煤,用于炊事和取暖,以蜂窝煤为主。
型煤生产工艺有无黏结剂成型、有黏结剂成型、热压成型三种。
成型机械有冲压式成型机、对辊成型机、螺旋挤压机和蜂窝煤机等多种。 用途
用机械方法将末煤或粉煤加压成型,具有一定形状或粒度的煤制成品。常见的有煤砖、蜂窝煤和煤球等。型煤能提高燃烧效率、减少环境污染、扩大瘦煤、气煤、长焰煤和褐煤等高挥发分弱粘结性煤的应用范围,合理利用煤资源。 工业用型煤
①化工用的型煤,一般为35~50mm的煤球,可用小于3mm的无烟煤或焦油产率大于10%的粉状褐煤成型。主要用于化肥造气,生产半焦、液体或气体燃料和生产甲醇、醋酸等化工产品。②作蒸汽机车燃料型煤,有卵形和滴水型等几种煤粒形状。中国研制的机车型煤,可节煤8%以上。发展动力型煤需要解决燃烧过程中利用温控掌握热变形特性,利用配料技术改善煤质,以及提高型煤煤灰熔点等技术关键问题。譬如对于硫分高的煤,要利用催化逆平衡提高硫的转化率,以减少污染。③型焦,是将弱粘结性粉煤成型后,在连续炼焦炉内焦化,或利用高速热解析出胶质体的方法实现热压成焦。发展型焦可以扩大炼焦原料,提高焦炉效率。中国都用粘结剂低压成型来生产工业型煤。粘结剂多为石灰、石油沥青、焦油沥青或纸浆废液。用量视煤的可团性而定,一般为5~10%。 民用型煤
除普通煤球和蜂窝煤外,近年开始研制取暖用易燃煤球和家庭炊事用的上点火蜂窝煤。这种型煤的结构和原料配方比较复杂。一般由点火层、引火层和煤本体三部分组成。各层原料的配方不同。①点火层多用氧化剂或石蜡与炭素、半焦粉等易燃物质掺加粘结剂混配。②过渡层的燃点略高于点火层,起引火作用,所以要求原料煤发热量大于6000kcal/kg,并具有合适的粒度。③煤本体可因地制宜采用无烟煤、烟煤、褐煤、泥炭或浮选尾煤等。用烟煤做的型煤燃烧时因挥发分和由热解产生的游离碳未能充分燃烧而发烟,故须将配料的挥发分控制在20~25%的范围内,并添加适量焦末和石灰。使煤本体内部具有良好的微孔结构,为可燃气体的均匀析出创造条件;还要改进炉具,保证供氧充分,实现完全燃烧和消烟。以无烟煤为主体的蜂窝煤,应适量加入挥发分高的烟煤,以增强火焰的温度、高度和上火速度。如配料适当,上点火蜂窝煤燃烧后的气体一般能符合环境保护要求,但成本略高。
岩层控制:为控制由采掘工程引起的围岩及岩层变形、移动和破坏而采取的各种技术措施。
原煤:原煤是指从地上或地下采掘出的毛煤经筛选加工去掉矸石、黄铁矿等后的煤。