超高压成型技术综述

我国低阶煤储量丰富，约占煤炭总储量的55%。低阶煤干馏在获取半焦的同时可得油气产品，符合我国富煤少油少气资源禀赋特点的发展需求。低阶煤干馏技术主要分为块煤干馏、小粒煤干馏及粉煤干馏，其中块煤干馏技术相对成熟、可靠性高，应用也Z为广泛。随着机械化综采技术的发展，块煤产率已降至40%左右，粉煤产量将大为增加。粉煤的直接干馏技术研究尚处于停滞阶段，存在诸如油尘分离等问题又攻坚难度大。因此低阶粉煤采用先成型、再炭化技术路线在粉煤利用工艺中具有可行性。

粉煤成型技术主要分为有粘结剂成型和无粘结剂成型，有粘结剂成型是在粉煤中加入无机或有机类黏结剂，如淀粉、腐殖酸、氢氧化钙等，此类物质一般只能保证冷态强度，热稳定性极差，高温干馏后即粉化，或会给型煤带入额外灰分，降低发热量，或黏结剂价格过高，无法推广应用。无粘结剂成型技术是将低阶烟煤或褐煤的粉煤通过脱水和高压成型工艺制备成具有高密度、机械强度较好的型煤，以达到型煤在低温和干馏后仍然保持较高的机械强度，在以块煤为原料的生产工艺中可以进行使用，促进低阶煤粉煤的有效利用。而无粘结剂成型技术中Z重要的则是高压成型机。

国外目前主流高压无粘结剂成型设备比较成熟的是德国泽马克公司、澳大利亚白能公司，其高压成型机采用剪切力成型技术，使粉煤在成型过程中得到充分的挤压融合，并采用蒸汽预热工艺缓解粉煤在成型过程中产生的应力，有效的降低了型煤在干馏过程中强度的剧烈变化，解决了困扰型煤热稳定较低的问题。目前该工艺较为成熟，可以稳定生产，但设备投资较大，在国内经济性较差。

国内高压成型设备如中信重工与神华共同研发的HPU工艺，可用于褐煤的干燥与成型，但一般褐煤质软且在预热过程中产生腐殖酸，因此成型效果较好。而如长焰煤、弱黏煤等低阶烟煤煤质硬度较高，不含黏结性成分，成型条件仅靠高压外力挤压成型，因此对成型工艺与设备要求较高，而经过研究及实验证明，在对粉煤施加超高压的同时采用剪切向作用力时，型煤中煤粒间的接触与挤压更加充分，同时可以释放挤压过程产生的内部应力，使型煤达到更高的机械强度，以适应干馏工艺对原料强度的技术要求，达到和块煤相近的物理特性。

洛阳普莱斯在吸收国内外超高压成型装置技术优势后开发的2万吨/年超高压剪切力成型机实现了对部分国内低阶烟煤粉煤成型的实验验证，成型机线压力超过100kN/m，生产的型煤强度达到3kN~5kN，成品率80%以上，型煤热稳定性（TS₊₆）达到50%以上，制备的兰炭产品与块煤相近，各产品产率与块煤相同。基本满足了兰炭干馏炉生产对原料的技术要求。

2020年，全国兰炭生产产能约1.3亿吨，产量约为7000万吨，折算低阶煤消耗量超过1亿吨。目前兰炭生产的主要原料均为块煤或小粒煤，随之而来的巨量低阶粉煤无法得到充分的利用，主要用于气化或燃烧，无法提取获得更高利用价值的焦油，因此粉煤的价格要低于块煤100~150元/吨，而目前超高压成型机的投入与运行成本约为70~80元/吨，且该技术大规模推广后投资成本将持续降低。以200万吨规模的兰炭厂为例，采用50%的型煤生产时，每年可降低原料成本4000万~1.2亿元。

通过粉煤成型工艺，不仅可以将低阶煤粉煤进行充分利用，也可以根据不同行业对原料的质量要求压制不同质量的型煤，如高炉使用的含铁型煤、电石炉使用的含钙型煤等，扩大低阶粉煤的应用范围，降低生产企业原料成本。