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型煤與粘結劑之間的關系

發布者:紅土地 時間:2016-10-12

利用粉煤冷壓、中低壓成型技術中,粘合劑技術是至關重要的。粘合劑的質量是型煤質量的重要保證,直接關系到工業煤氣發生爐及工業爐窯的燃燒、爐況及發氣量。因此,粘合劑的選擇與研究就顯得特別重要。

型煤粘合劑就是通過一種能夠將粉煤不同粒度的分子使其互相粘聯的一種介質。這種介質不但需要將煤分子相互粘聯,而且要通過粘合機械壓力成型的型煤是有一定的冷強度和熱強度。

粘合劑對工業型煤要具有以下幾個性能要求:

1、冷強度。經粘結、成型、烘干的型煤(球、棒)在入爐前要具有一定的冷強度。型煤的冷強度除了滿足一般運輸不至破壞外,對入爐后煤球厚度重量的負載也有直接關系。

一般工業煤氣爐在燃燒制氣過程中,煤作為原料在爐內大致作為三層運動:最下層是燃燒層,中間為發氣層,最上端為布料層。在制氣過程中,型煤(球、棒)還要受壓縮空氣及蒸汽的沖擊,加上爐內煤的總重。所以,經粘合劑粘合的型煤一定要具有一定的耐負荷力(抗壓強度),這種耐負荷力則將通過一定的冷強度來保證。

冷強度的耐負荷力(抗壓強度)來自于粘合劑的粘合指數與型煤內部的密實度。其中煤團的粘合指數來自于粘合劑的材料、含量的配比及粘合劑的加工工藝;型煤的密度大部分取決于機械設備的配置及成型壓力。型煤的冷強度不夠,在工業生產應用中,爐中型煤未經正常氣化,因耐受負荷力(抗壓強度)不夠而碎裂,造成塌爐。或因碎裂經壓縮空氣、蒸汽的沖刷造成帶出物增加,即浪費了生產原料,又易因帶出物的過多堵塞氣嘴,從而影響爐況正常運轉與制氣。目前,從國內用粘合劑制作的型煤冷強度在不同規格煤氣發生爐應用的結果來看,粘合指數合乎要求的粘合劑制作出的型煤(球、棒),其冷強度經烘干或晾曬后的干球強度在靜壓狀態下,個/球抗壓強度要達到65—95kg方能滿足工業煤氣發生爐使用。

2、熱強度。在工業鍋爐、工業爐窯以及煤氣發生爐的燃燒過程中,型煤(煤球、煤棒)的熱強度也是一項關鍵指標。在950~1250的溫度下,煤團的熔流點對爐具的正常運轉影響十分明顯,鍋爐、工業爐窯在燃燒過程中,要求煤團開化而不散,從而促使燃燒完全或提高煤團的氣化率或助燃。煤氣發生爐在燃燒過程則要求煤團能形成骨架作用。型煤過低的煤灰熔融點,則在一定溫度下造成熔流,從而造成煉爐、結渣等現象,對爐具的正常運轉影響甚大。因此,對利用煤粉制成的型煤(煤球、煤棒)熱強度要有足夠的重視。一般來說,提高煤團的熱強度手段除了煤質本身的理化指標外,對那些煤灰熔點低的煤種,應當適當加入一些三氧化二鋁含量高,常溫下塑性好的粘土、膨潤土或高嶺土等物質,以提高煤粉成團后的灰熔點,從而達到各種爐具燃燒性能的指標。(這里要注意的是:這些物料幾乎均是不可燃燒物質,過量的加入,則將影響型煤本身的固定碳含量。)從目前實踐證明,為提高型煤(煤球、煤棒)的灰熔點,添加起固撐作用的物質量應該在3—5%,有些煤粉本身礦物質與灰分組織結構能滿足固撐作用的,則無需再添加其他物質,以保證固定碳的含量。為保證這些添加物質能均勻地與煤分子有效地結合起到固撐作用。這些添加物質的細數應保證在80—120目之間。

3、落下強度。在工業窯爐與煤氣發生爐煤原料的添加過程中,往往存在著一定的落差,這就要求制作后的型煤(煤球、煤棒)要有一定的落下強度。該指標要求煤團在1.5米的高度下,自由落在硬化地面上,其破碎程度>13mm,落下強度是由粘合劑滲入煤粒孔隙內部,通過機械壓力成型,并由烘干設備固化后來體現的,是粘合劑的粘合力與機械壓力的綜合結果。

4、浸水強度。這里的浸水強度就是人們常說的防水性能。以往很多企業把粉煤制成型煤后,當做塊煤作為商品來流通,制作出的型煤因運輸需要幾天,甚至一個月的時間才能被應用單位燃燒,在運輸過程及轉貯過程中,往往因為天氣或區域問題,空氣中的濕氣被干煤團所吸浸,造成強度下降,所以防水性能以前也被作為粘合劑指標來考核。然而隨著人們對粉煤成型后能替代價格一路攀升的塊煤來燃燒的認識,以及對粘合劑領域中新的研究及應用的肯定,大量需應用塊煤的企業一為擴大能源利用的渠道,二來看到粉煤成型后替代塊煤而為企業節省大量動能成本及原料成本,應用塊煤量大的企業紛紛上了自己的粉煤成型生產線,生產出的型煤直接或貯存很短時間就被應用在各個爐中,一減少了運輸過程,二被濕氣浸吸的時間縮短了,型煤的防水性也就不顯那重要了。但沿海地區及梅雨季節,濕空氣對制成的型煤依然存在著浸蝕,造成型煤強度的下降。

因為防水劑對溫度的敏感性及價格上的因素,筆者在這里建議使用適量的高潔凈的玻璃水來加入粘合劑中,依然起到一定的防水作用。

5、熱穩定性。煤在燃燒過程中的熱穩定性主要取決于煤種本質中的揮發分,對無煙煤來說,熱穩定性不好主要是煤內含結晶水的作用,而在粘合劑中添加了熱穩定劑,則對改變型煤質量具有一定影響作用,對熱穩定性不好的煤種,熱穩定劑的添入,可使型煤在到達灰熔點前不爆裂、不潰散。

從以上幾點表述看出:

1、粘合劑對工業型煤質量起關鍵作用。

2、煤種對粘合劑有選擇性,不同的煤種、煤質需選擇不同的粘合劑。

3、加入熱穩定劑的粘合劑對煤質的改變具有一定的影響力。

4、不同的粘合劑可能要求有不同的成型壓力。

用于工業型煤的粘合劑種類繁多,但廣義上講可分三大類:

一、有機類。如:煤瀝青、煤焦油、淀粉、動植物焦油渣、廢液、木質纖維素以及高分子聚合物PUA、PAA等。

二、無機類。如:粘土、膨潤土、高嶺土、水泥、水玻璃、生熟石灰、電石泥、硫酸鹽等。

三、復合類。有機類與無機類的負荷,如:煤焦油與低原漿。有機物與無機物復合,如:膨潤土與聚丙烯酸鈉和焦磷酸二氫鈉復合。

目前,廣泛應用的腐植酸粘合劑,主要是把腐植酸含量達50—70%的褐煤細磨成80—120目,配以工業燒堿以及根據不同煤質而添加一定比例的其它物料,經熱解而成的腐植酸鈉粘合劑。其特點為對原煤的固定碳影響小,制成的型煤活化性好,粘合劑原材料價格低廉,用量小,制作出的型煤的冷強度、熱強度、熱穩定性、灰熔點,經烘干后的落下強度,均能達到工業型煤應用指標,從而被普遍接受與應用。但其制備工藝不同,配方的配比不同,添加的其它物料不同,制作出的型煤各項指標也有所不同。型煤粘合劑本身是一門實驗科學,它必須在實驗的基礎上進行,根據試驗的結果加以改進,否則就不可能生產出合格的、符合工業生產、制氣要求的型煤產品。型煤粘合劑一直在不斷地在開發,特別是在復合粘合劑的開發其前景更為光明,復合粘合劑主要通過不同的粘合性質物料,經過熱解,起到了互補作用,發揮了綜合效果,提高了粘合劑的多效性,從而保證了型煤工業燃燒的各項指標。

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