鄂爾多斯地區(qū)煤樣氣化配煤的可磨性指數(shù)研究

賈風(fēng)軍 榮令坤 趙俊梅

(內(nèi)蒙古科技大學(xué)礦業(yè)與煤炭學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014010)

1 概述

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)煤炭大多數(shù)都是被直接用于燃燒，但是因?yàn)槲覈?guó)燃煤設(shè)備與燃燒技術(shù)都相對(duì)落后，因此直接導(dǎo)致燃煤利用率低以及環(huán)境污染嚴(yán)重等問(wèn)題，使得能源浪費(fèi)嚴(yán)重[1]。為解決這一問(wèn)題，國(guó)家政策越來(lái)越傾向于煤的清潔高效利用，而煤的氣化是煤化工和煤清潔高效利用的基礎(chǔ)，因此研發(fā)煤氣化的工藝技術(shù)將是煤清潔高效利用的發(fā)展方向[2]。煤的氣化對(duì)煤種性質(zhì)要求較高，但是由于我國(guó)煤炭資源分布和經(jīng)濟(jì)發(fā)展在區(qū)域上的嚴(yán)重不均衡[3]，無(wú)法確保單一原料煤的供應(yīng)，因此配煤被廣泛的推廣應(yīng)用。由于氣化配煤的性能具有不確定性，會(huì)導(dǎo)致配煤的性質(zhì)無(wú)法滿(mǎn)足氣化爐正常運(yùn)轉(zhuǎn)的參數(shù)要求以及配煤氣化的不完全[4，5]，因此確定配煤的性質(zhì)對(duì)于配煤的氣化具有重要的意義。而根據(jù)前人的研究來(lái)看，煤的可磨性指數(shù)能夠較好反映配煤的性能[6，7]，因此確定配煤可磨性指數(shù)與氣化配煤之間的關(guān)系對(duì)于煤的氣化具有指導(dǎo)性的作用。雖然很多學(xué)者研究了配煤的可磨性指數(shù)與配煤氣化之間的關(guān)系，但是未指出其普適性，因此研究鄂爾多斯地區(qū)氣化配煤與可磨性指數(shù)之間的關(guān)系對(duì)于指導(dǎo)鄂爾多斯地區(qū)配煤的氣化具有深遠(yuǎn)意義。

2 試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)煤樣的制備

試驗(yàn)針對(duì)的是氣化配煤的可磨性，因此煤樣選取鄂爾多斯地區(qū)適合氣化配煤的煤樣，包括爾林兔煤礦、王家塔煤礦、大柳塔煤礦的三個(gè)煤樣。其中爾林兔、大柳塔煤質(zhì)性能較為接近，王家塔煤樣煤化程度相對(duì)較高。首先使用直徑200mm和6mm的篩子篩分三組煤樣，將篩選出粒度大于6mm的煤樣破碎至6mm以下，分別選取1kg的三組煤樣干燥稱(chēng)量（精確到1g）。然后運(yùn)用振篩機(jī)篩選煤樣，并將煤樣利用齒輥破碎機(jī)進(jìn)行逐級(jí)破碎，利用振篩機(jī)篩選0.63mm與1.25mm之間的煤樣。最后使用天平稱(chēng)量三組篩選后的煤樣，計(jì)算篩選后煤樣質(zhì)量與篩選前煤樣總質(zhì)量之比即為出樣率，若煤樣的出樣率小于45%，則重復(fù)上述步驟，直至煤樣出樣率大于等于45%。

2.2 試驗(yàn)方法

煤的可磨性指數(shù)運(yùn)用哈氏可磨性測(cè)定儀測(cè)得。首先調(diào)節(jié)測(cè)定儀后打開(kāi)開(kāi)關(guān)，運(yùn)轉(zhuǎn)至60±0.25r后關(guān)閉測(cè)定儀停止。然后在確?？偟淖饔昧δ軌虮容^均勻地施加在8個(gè)鋼球上的前提下，將出樣率合格的煤樣放入哈氏可磨性測(cè)定儀內(nèi)，并啟動(dòng)哈氏可磨性測(cè)定儀。測(cè)定儀運(yùn)轉(zhuǎn)至60±0.25r后，讀取煤樣可磨性指數(shù)，關(guān)閉哈氏可磨性測(cè)定儀。煤樣的可磨性指數(shù)如表1。煤的工業(yè)分析依據(jù) GB/T212-2008 《煤的工業(yè)分析方法》測(cè)得，其工業(yè)分析各項(xiàng)數(shù)據(jù)如表2。

由哈氏可磨性測(cè)定儀測(cè)得三組煤樣可磨性指數(shù)可知，爾林兔與大柳塔煤樣的可磨性指數(shù)較接近，而王家塔煤樣的可磨性指數(shù)相對(duì)較高，因此以王家塔煤樣與爾林兔、大柳塔煤樣兩兩按照9:1、8:2、7:3、6:4、5:5、4:6、3:7、2:8、1:9的比例進(jìn)行氣化配煤，測(cè)得各配煤的可磨性指數(shù)（HGI）數(shù)值如表2。

表1 煤的工業(yè)分析與可磨性指數(shù)

表2 氣化配煤的可磨性指數(shù)

3 分析及討論試驗(yàn)結(jié)果

分析表2中氣化配煤在不同比例下與可磨性指數(shù)之間數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性，并運(yùn)用曲線(xiàn)擬合進(jìn)行線(xiàn)性回歸分析，得出氣化配煤與可磨性指數(shù)之間的線(xiàn)性關(guān)系如圖1、圖2。

由運(yùn)用曲線(xiàn)擬合進(jìn)行線(xiàn)性回歸分析所得圖1、圖2可知，配煤比例隨著大柳塔、爾兔林煤樣不斷下降與王家塔煤樣不斷增加，配煤的可磨性指數(shù)都呈現(xiàn)出良好的遞增趨勢(shì)，同時(shí)表明氣化配煤的可磨性指數(shù)隨著配煤的比例呈現(xiàn)出良好的線(xiàn)性關(guān)系，且氣化配煤的可磨性指數(shù)與兩種煤樣的可磨性指數(shù)相差值關(guān)系不大。同時(shí)由于這三種煤樣的煤化程度較為接近，因此煤樣之間能夠較好地遵循線(xiàn)性疊加性原則。

圖1 爾林兔:王家塔煤樣配比對(duì)可磨性指數(shù)的影響

圖2 大柳塔:王家塔煤樣配比對(duì)可磨性指數(shù)的影響

4 結(jié)論

（1）以鄂爾多斯地區(qū)的王家塔煤樣與爾林兔、大柳塔煤樣兩兩按照不同比例配比，根據(jù)表1、表2可以發(fā)現(xiàn)它們之間的可磨性指數(shù)與兩種煤樣的可磨性指數(shù)相差值關(guān)系不大；

（2）通過(guò)運(yùn)用曲線(xiàn)擬合進(jìn)行線(xiàn)性回歸分析可知，配煤比例隨著大柳塔、爾兔林煤樣不斷下降與王家塔煤樣不斷增加，配煤的可磨性指數(shù)都呈現(xiàn)出良好的遞增趨勢(shì)，表明氣化配煤的可磨性指數(shù)隨著配煤的比例呈現(xiàn)出良好的線(xiàn)性關(guān)系；

（3）試驗(yàn)結(jié)果證明了鄂爾多斯地區(qū)煤樣配煤的可磨性指數(shù)具有疊加原則，并為確定混煤性能提供了指導(dǎo)性的作用。