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焙烧坯体内掺煤应该用的是烟煤、褐煤还是无烟
  中国砖瓦网  [2017/10/9]  
摘要:

    一般情况下,各种煤炭都可以用来作为砖瓦焙烧的内掺燃料,无论烟煤、褐煤、无烟煤或其他固体燃料。但是因不同煤种的成分、性能、燃点、发热量不同,对砖瓦焙烧的影响和作用也不同。

    煤炭的分类,是按国家标准GB/T5751-2009《中国煤炭分类》的规定,是根据煤的干燥无灰基挥发分等指标把煤炭分为无烟煤、烟煤和褐煤三大类,每一大类还分若干小类。

    国家标准规定挥发分小于或等于10%(Vdaf≤10%)的为无烟煤;挥发分大于10%以上(Vdaf>10%)的为烟煤;而挥发分大于37%(Vdaf>37%)的为褐煤。无烟煤挥发分较少,烟煤挥发分较多,褐煤挥发分更多。由此可见,煤炭的挥发分是区分煤炭种类的最重要的指标参数。

    什么是煤炭的挥发分呢?煤炭中的有机质在一定温度和条件下隔绝空气加热,在150~550℃受热过程中陆续分解而产生的气体挥发物。这些挥发物不是煤中固有的,不是煤中的碳,是在特定温度下热解的产物,而且多数是可燃性气体,是煤炭全部完全燃烧总发热量的一部分。挥发物占煤样质量的百分比分数称为挥发分产率,简称为“挥发分”。

    挥发分的成分很复杂,它是由各种碳氢化合物、氢气、一氧化碳等可燃性化合物组成的混合气体。因为这些气体可燃性挥发物的燃点较低,因此挥发分在煤炭里含量的多少影响并决定了煤的着火点(即燃点,即煤在受热释放出足够的挥发分与周围空气形成可燃混合物的最低着火温度)的高低。挥发份越多越易点燃,燃点就越低;挥发分越少越难点燃,燃点就越高。但是如果燃烧条件不适当则会造成挥发分热解速度快但燃烧慢,挥发分已经热解产出但是未完全燃烧,这时易产生并排放未燃尽的气体挥发物质,俗称“黑烟”;并产生一氧化碳、多环芳烃类、醛类等污染物,降低煤炭的燃烧热效率。

    无烟煤的挥发分产率低,挥发分在10%以下,固定碳含量高,一般含碳量在90%以上,是煤化程度最大的煤炭,密度大,硬度大,一般含硫少。有粉状和小块状两种,呈黑色有金属光泽而发亮。杂质少,质地紧密。燃点高(燃点550~700℃),不易着火;但发热量高,刚燃烧时上火慢,火上来后比较大,火力强,火焰短,不冒烟,燃烧时间长,燃烧时不易结渣。。但由于无烟煤具有燃烧缓慢、耐烧的特性,故在相同的燃烧条件下,它的热利用率往往比其它煤高,从而容易被认为其发热量最高。

    烟煤挥发分为10%~37%,一般碳含量为76%~90%,加上挥发分的发热量后总的发热量较高。一般为粒状、小块状,也有粉状的,多呈黑色而有光泽,质地细致,燃点相对较低(400~550℃),较易点燃,含碳量与发热量较高,燃烧时上火快,火焰长,有黑烟,燃烧时间较短。大多数烟煤有粘性,燃烧时易结渣,有的含硫较高。相比无烟煤,烟煤燃烧较快,不耐烧,黑烟多容易造成空气污染。

    褐煤的挥发分37%以上,燃点更低(300~400℃),是煤化程度最低的煤。含碳量与发热量较低(因产地煤级不同,发热量差异很大),燃烧时间短。其特点是水分高、比重小、挥发分高、不粘结、化学反应性强、热稳定性差、易燃但更不耐烧。多为块状,呈黑褐色,光泽暗,质地疏松;虽然褐煤燃点低,容易着火,火焰大;但因挥发物多又极易析出,往往燃烧不完全而产生“黑烟”而浪费了这部分可燃挥发分的热量。含有不等数量的腐殖酸,有的有机硫含量可高达4%以上。

    了解了烟煤、无烟煤、褐煤的基本特征,也就知道了砖瓦焙烧内掺不同的煤应当注意的事项。如果不考虑原料成分性能、产品规格品种的特点及要求,单纯只按内掺不同煤种考虑(按全内燃焙烧),应该注意以下要求:首先,要把计划内掺的煤种进行化验检测,获得其成分、性能等准确的指标和参数,特别是挥发分、发热量、含硫量等。

    选用的煤种一旦确定,尽可能不要随便更换其他不同成分和性能的煤种。根据测定的发热量和产品方案、产量及其他工艺技术参数确定内掺煤的掺配量,并加工处理到符合生产工艺技术要求的状态,保证掺配量准确、稳定,要和其他制砖原料混合均匀。

    如果内掺燃料使用无烟煤,因为它的挥发分少,含碳量高,燃点高、起火慢、升温慢、燃烧时间长、“后劲大”,会导致产品焙烧时间较长。因此,设计和砌筑使用无烟煤内燃的砖瓦焙烧窑炉,要把升温带和高温焙烧带相对都要砌筑的长些,否则会因窑温较低造成产品欠火、亚音等质量缺陷,或影响产量。如果窑炉已经建成而且也比较短,可以适当延长窑车进车间隔时间,延长焙烧周期。这样可以保证产品质量,但产量会受到影响。

    无烟煤燃烧无烟,看似“清洁”,有的企业就把窑炉焙烧烟气抽送到干燥室干燥坯体。这种做法是不合理的。因为这种看似“清洁”的烟气还可能含有一些有害气体,并且湿度大温度并不高,对坯体干燥弊大于利,最好不用。如果内掺燃料使用烟煤,因为它的挥发分多,燃点低、起火较快、燃烧也较快、升温快。这种产品的焙烧时间相对可以短些。烟煤的挥发分越多、含碳量多而灰分少,这一特点就越明显。

    因此,设计和砌筑使用烟煤内燃的砖瓦焙烧窑炉,升温带和高温焙烧带相对都可以短些,比内掺无烟煤的产品焙烧周期短,产量大。但要注意控制整个窑炉的升温速度和焙烧温度,防止升温过快或焙烧温度过高造成产品裂纹、过烧等质量问题。另外,烟煤燃烧时因挥发分多,易产生“黑烟”,必须在烟气排放口安装脱硫除尘设备,保证焙烧排放到大气中的烟气达到《砖瓦工业大气污染物排放准》(GB29620-2013)的要求。这种焙烧烟气不能用做干燥室干燥坯体的热源。

    如果内掺燃料使用褐煤,因为它的挥发分更多,燃点更低、起火更快、燃烧也更快、升温也快,含硫一般较高,挥发分极易在低温时快速而大量热解,常常挥发分已经热解产出但是没有完全燃烧就排放出,形成严重“黑烟”。褐煤含碳量较少,不耐烧。掺配褐煤内燃产品的焙烧耗煤较高,要达到需要的焙烧温度并保持必须的高温焙烧时间较困难,总的焙烧时间反而不短。因此,要求窑炉升温带要长些并且升温速度略慢些,控制挥发分不要过快热解产出,并且尽可能完全燃烧,防止这部分可燃物质的能耗浪费。

    另外,使用褐煤焙烧产生的“黑烟”比较严重,必须在烟气排放口安装脱硫除尘设备,这种焙烧产生的烟气就更不能用做干燥室烘干坯体的热源。可能的话,可以尝试把含有可燃挥发分较多的“黑烟”抽送到高温燃烧带进行二次燃烧,尽可能消减“黑烟”,并充分回收利用和节约能源,提高褐煤的燃烧效率。

    如果内掺燃料为粉煤灰、炉渣这类工业废渣,因为这类废渣已经经过锅炉高温燃烧过,所含挥发分很少,几乎为零;含碳量少热值低,灰分高。掺到坯体里焙烧燃点高,燃烧慢。更主要的是这类工业废渣没有可塑性,原料里掺配太多会降低坯体可塑低,使坯体成型困难。一般不可能内掺太多,往往达不到全内燃的程度,还要窑外补充投煤或其它燃料。这种情况下的窑炉的设计、建造和使用除了考虑粉煤灰、炉渣的燃烧特点外,还要同时考虑外投燃料的燃烧特点,综合处理。


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