[科普中國]-型煤

產(chǎn)生背景

自工業(yè)革命以來，人類大規(guī)模的使用化石能源，已經(jīng)對我們的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了不可逆的巨大不良影響。特別是進(jìn)入新世紀(jì)，溫室效應(yīng)日趨嚴(yán)峻，極端天氣層出不窮，環(huán)境污染持續(xù)加劇。在這種背景下，世界各國普遍調(diào)整能源政策，致力于發(fā)展環(huán)境友好型的能源利用途徑。

中國的能源問題更加嚴(yán)峻，能源雖然總量豐富，但人均占有量較低。中國石油人均資源量僅約為世界平均水平的11%，天然氣只有5%左右，煤炭資源人均擁有量也僅相當(dāng)于世界平均水平的50%左右。中國的能源結(jié)構(gòu)是多煤少油少氣，據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2007年底，中國常規(guī)一次能源探明和剩余可采資源量（包括煤、石油、天然氣和水能）中，煤炭占73.2%，石油占1.3%，天然氣占1.3%，水能占24.2%。2007年中國煤炭產(chǎn)量達(dá)25．36億t，消費(fèi)總量達(dá)25．8億t，在一次能源的比重分別為76．4%和69．5%，煤炭的產(chǎn)量與消費(fèi)占絕對主力。中國的能源消費(fèi)現(xiàn)狀決定了中國當(dāng)前能源政策調(diào)整的重點(diǎn)在于對煤炭的清潔化、高效化使用。作為潔凈煤生產(chǎn)技術(shù)的一種，型煤生產(chǎn)具有操作簡單、技術(shù)成熟、成本低廉、節(jié)能增效明顯、廢氣排放量減少等優(yōu)點(diǎn)，值得我們大力發(fā)展。

型煤分類型煤是用一種或數(shù)種煤粉與一定比例的黏結(jié)劑或固硫劑在一定壓力下加工 形成的，具有一定形狀和強(qiáng)度的煤炭產(chǎn)品。目前國內(nèi)外型煤種類繁多、工藝類 型復(fù)雜，為了清晰地了解型煤狀況，現(xiàn)簡單分類如下。

按用途分類—般分為兩大類，即工業(yè)型煤和民用型煤。考慮型煤技術(shù)發(fā)展進(jìn)程，可分 為三大類，即工業(yè)型煤、民用型煤和特種型煤，它們還可以進(jìn)一步詳細(xì)劃分。

（1）工業(yè)型煤可劃分如下。

①高爐煉鐵用型煤；

②蒸汽機(jī)車用型煤（因電氣機(jī)車日益增加，該種型煤用量在減少）；

③層燃鍋爐用型煤；

④煤氣發(fā)生爐用型煤；

⑤工業(yè)爐窯用型煤，又分為以下幾種：鑄造用型煤（型焦）、鍛造用型 煤、軋鋼加熱爐用型煤、倒焰窯用型煤。

（2）民用型煤可劃分如下。

①普通炊事用煤球；

②普通蜂窩煤（無煙煤）；

③上點(diǎn)火蜂窩煤（無煙煤）；

④煙煤上點(diǎn)火蜂窩煤；

（3）特種型煤（功能性型煤）劃分如下。

①點(diǎn)火型煤；

②耐火材料用型煤；

③燒烤型煤；

④火鍋用型煤；

⑤手爐用型煤（各種加香加藥等用于保健目的型煤）；

⑥固硫、消煙、有害氣體分離等多功能型煤；

⑦航空保暖型煤。

這些型煤已在我國成功地得到不同程度的應(yīng)用，其中一些如燒烤型煤已進(jìn) 入國際市場。

按形狀分類型煤的形狀有：圓柱形、磚形、籠形、馬賽克型、球形、枕型、卵型等。 球形又有實(shí)心球形和空腔球形之分。

按生產(chǎn)工藝分類分為冷壓成型型煤和熱壓成型型煤兩大類。

（1）冷壓成型型煤：

按有無黏結(jié)劑再分為：①有黏結(jié)劑型煤；②無黏結(jié)劑 型煤。

按有無后處理生產(chǎn)工藝再分為：①碳酸化型煤；②普通冷壓法型煤。

（2）熱壓成型型煤。

按配煤再分為：①配強(qiáng)黏結(jié)性煤或焦粉的配煤型煤。 ②單種孔弱（不黏）煙煤型煤。

按生產(chǎn)工藝再分為：①氣體熱載體加熱法型 煤；②固體熱載體加熱法型煤。1

主要應(yīng)用用機(jī)械方法將末煤或粉煤加壓成型，具有一定形狀或粒度的煤制成品。常見的有煤磚、蜂窩煤和煤球等。型煤能提高燃燒效率、減少環(huán)境污染、擴(kuò)大瘦煤、氣煤、長焰煤和褐煤等高揮發(fā)分弱粘結(jié)性煤的應(yīng)用范圍，合理利用煤資源。

工業(yè)型煤①化工用的型煤，一般為35～50mm的煤球，可用小于3mm的無煙煤或焦油產(chǎn)率大于10%的粉狀褐煤成型。主要用于化肥造氣，生產(chǎn)半焦、液體或氣體燃料和生產(chǎn)甲醇、醋酸等化工產(chǎn)品。②作蒸汽機(jī)車燃料型煤，有卵形和滴水型等幾種形狀。中國研制的機(jī)車型煤，可節(jié)煤8%以上。發(fā)展動(dòng)力型煤需要解決燃燒過程中利用溫控掌握熱變形特性，利用配料技術(shù)改善煤質(zhì)，以及提高型煤煤灰熔點(diǎn)等技術(shù)關(guān)鍵問題。譬如對于硫分高的煤，要利用催化逆平衡提高硫的轉(zhuǎn)化率，以減少污染。③型焦，是將弱粘結(jié)性粉煤成型后，在連續(xù)煉焦?fàn)t內(nèi)焦化，或利用高速熱解析出膠質(zhì)體的方法實(shí)現(xiàn)熱壓成焦。發(fā)展型焦可以擴(kuò)大煉焦原料，提高焦?fàn)t效率。中國都用粘結(jié)劑低壓成型來生產(chǎn)工業(yè)型煤。粘結(jié)劑多為石灰、石油瀝青、焦油瀝青或紙漿廢液。用量視煤的可團(tuán)性而定，一般為5～10%。2

民用型煤除普通煤球和蜂窩煤外，近年開始研制取暖用易燃煤球和家庭炊事用的上點(diǎn)火蜂窩煤。這種型煤的結(jié)構(gòu)和原料配方比較復(fù)雜。一般由點(diǎn)火層、引火層和煤本體三部分組成。各層原料的配方不同。①點(diǎn)火層多用氧化劑或石蠟與炭素、半焦粉等易燃物質(zhì)摻加粘結(jié)劑混配。②過渡層的燃點(diǎn)略高于點(diǎn)火層，起引火作用，所以要求原料煤發(fā)熱量大于6000kcal/kg，并具有合適的粒度。③煤本體可因地制宜采用無煙煤、煙煤、褐煤、泥炭或浮選尾煤等。用煙煤做的型煤燃燒時(shí)因揮發(fā)分和由熱解產(chǎn)生的游離碳未能充分燃燒而發(fā)煙，故須將配料的揮發(fā)分控制在20～25%的范圍內(nèi)，并添加適量焦末和石灰。使煤本體內(nèi)部具有良好的微孔結(jié)構(gòu)，為可燃?xì)怏w的均勻析出創(chuàng)造條件；還要改進(jìn)爐具，保證供氧充分，實(shí)現(xiàn)完全燃燒和消煙。以無煙煤為主體的蜂窩煤，應(yīng)適量加入揮發(fā)分高的煙煤，以增強(qiáng)火焰的溫度、高度和上火速度。如配料適當(dāng)，上點(diǎn)火蜂窩煤燃燒后的氣體一般能符合環(huán)境保護(hù)要求，但成本略高。3

型煤優(yōu)點(diǎn)（1）提高燃燒效率，減少能源浪費(fèi)

作為中國民用型煤主體的蜂窩煤，配以先進(jìn)爐具，熱效率比燒散煤高1倍。在各種潔凈煤技術(shù)中，工業(yè)型煤的能量轉(zhuǎn)化率最高，達(dá)97.5%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它技術(shù)。鍋爐型煤產(chǎn)品粒度較大，可以保證燃燒時(shí)所需的空隙，燃燒效率較高，同時(shí)露煤量較少，與燃燒原煤相比，節(jié)煤15%~20%。

（2）減少環(huán)境污染

鍋爐燃用型煤可以大量減少大氣污染。與燃燒原煤相比，SO2排放量降低40%～60%左右，NO2排放量降低40%左右，煙塵排放減少約60%，強(qiáng)致癌物（Bap）減少50%以上，具有明顯的環(huán)保效果。型煤在加工過程中加入固硫劑、粘合劑，可以使SO2的排放量減少40%～50%，同時(shí)也可以減少固體粉塵的排放量。此外，型煤可使用工業(yè)廢料和農(nóng)業(yè)廢料作粘合劑，變廢為寶，減少了三廢排放。

（3）改變單一煤種的性能缺陷

型煤的加工制造過程中，通過使用添加劑，將不同性能的煤種加以組合摻配，使粘結(jié)性指數(shù)、著火點(diǎn)、灰分、灰熔點(diǎn)、硫分、固定碳、揮發(fā)分以及發(fā)熱量等指標(biāo)得到改善，增加了煤的反應(yīng)活性、易燃性、熱穩(wěn)定性，提高灰熔點(diǎn)，生產(chǎn)出各項(xiàng)指標(biāo)滿足客戶要求的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。比如，通過配煤可將非煉焦煤制成型焦，作為冶金焦的替代品；將煙煤制成無煙化型煤，替代造氣無煙塊煤，從而擴(kuò)大煤炭的利用途徑。

（4）減少塊煤需求

中國工業(yè)鍋爐、窯爐中的有相當(dāng)部分屬于層燃式，需要燃用塊煤；中國化肥工業(yè)合成氣以及燃料氣的生產(chǎn)都需要塊煤。發(fā)展工業(yè)型煤可以緩解塊煤數(shù)量少供不應(yīng)求的局面，同時(shí)為細(xì)粒煤的合理、有效利用開辟了技術(shù)途徑。4