开发洁净型煤的探索——兼议小立窑水泥厂转产

秦至刚(建筑材料行业生产力促进中心，北京100024）

1 型煤简介〔1〕

“型煤是以一种或几种煤，掺加适量的农作物秸杆为原料，与一定比例的粘结剂、助燃剂、固硫剂相混合，通过型煤配套生产设备制出具备一定的性能（冷抗压强度、热强度、热稳定性符合要求）的块状燃料或块状原料。”

1.1 型煤生产工艺流程示意如下：

1.2 型煤生产概述

原料煤，主要是无烟煤、烟煤的粉煤。

农作物秸杆，年产7亿t多，大量在农田焚烧、遗弃，污染严重。

粘结剂因煤而异。有机粘结剂,有淀粉、腐植酸盐等。无机粘结剂有粘土、水泥、石灰等。还有几种粘结剂组合而成的复合粘结剂，如腐植酸盐——粘土，淀粉——膨润土等。

添加剂主要是节能增效剂、固硫剂，用以提高型煤的燃烧特性，减少SO2的排放。是生产洁净型煤需要的重要原料。

型煤设备主要是破碎机、给料机、掺混机、成型机、干燥设备。

型煤厂建厂规模，有年产1万、3万、5万、10万t等，所需设备全部可由国内提供。

1.3 型煤分类

型煤可分民用型煤、工业型煤两大类：民用型煤包括蜂窝煤、民用煤球、烧烤炭等。工业型煤包括锅炉型煤、生产化肥用造气型煤、生产燃料气用造气型煤、烧石灰用型煤等。

2 生产洁净型煤的需要

普通型煤是利用型煤粘结剂粘结粉煤、秸秆、煤泥、煤矸石等可燃物构成。洁净型煤是型煤加了助燃剂、固硫剂如节能增效剂（又名节能固硫剂），用以提高型煤的燃烧特性，可减少CO、SO2、NOx等有害气体的排放，实现洁净燃烧。用型煤专家、北京炭宝科技发展有限公司煤化工首席专家李师仑教授的话来说：叫“混凝煤”。为了更加通俗，笔者称之为“人造煤”。用于烧水泥的洁净型煤可称为水泥煤。采煤机械化程度的提高，块煤产率下降，不能满足对块煤的需求。全国工业锅炉、窑炉大量燃用原煤，年耗煤4亿多吨。散烧原煤热效率低、污染严重，造成经济上巨大的损失。发展炉窑用的工业型煤，是改变这种状况的重要途径。不仅可解决块煤供不应求的被动局面，而且提高煤炭利用效率，减少环境污染，改变原煤的某些特性，为粉煤的合理、有效利用开创新路。发展型煤又是治理大气污染较现实和有效的措施——实现洁净燃烧保护环境的需要[2，3]。需要洁净燃烧，应用洁净煤的大方向、代替块煤的技术经济效益决定的必然性，提高环境质量的紧迫性和发展是硬道理说明：发展型煤势在必行。但是10多年来只建了2000万吨型煤厂，问题是建一个10万吨的型煤厂需要1000多万元[1]。投资制约了大发展。

李师仑教授介绍，我国农村秸秆可燃部分折合成标准煤约有3亿多吨。大量利用作为燃料、可成为帮助农村、也包括林区致富的重要措施，落实富农、富民政策。将是农村、林区大变化又一个起点。

3 立窑水泥厂转产型煤的优越性、优势和方法

地处煤矿附近，一般交通比较便利，几乎所有设备都可以利用，不需要增加很多设备——投资少。将立窑水泥厂转产型煤，只需建型煤厂投资的15%～20%,还可有效利用立窑水泥厂上千亿固定资产。用水泥做型煤粘结剂生产型煤可以不要烘干、固化，冷、热强度和耐高温性都可满足使用要求。用立窑生产快硬熟料，制成快硬水泥作生产型煤的粘结剂；将散煤（粉煤）、煤矸石、煤泥以至农村秸秆等可燃物混合在一起生产出型煤（混凝煤或人造煤），供给块煤需要者，形成新的生产链。这是立窑水泥厂转产的大方向。

加剂生产型煤的粘结剂可以大幅度降低煤耗、电耗，大量利用煤矸石。北京炭宝公司节能固硫剂，实现固体供氧全面解决了立窑煅烧中的缺氧问题，是燃烧方式上的重大进步。能够节煤、节电、节运（节省油耗，国情需要）和增加效益——炭中之宝。节能的涵义包括节煤、节电、节运。利用当地资源，就地生产，就地使用，节能必然增效。因为煤电运是生产成本中的大头；减排的涵义包括尽可能减少CO2、CO、SO2、NOx和粉尘排放，降低对环境的影响。立窑水泥厂加节能增效剂在有条件的地方转产洁净型煤，煤灰作水泥混合材或肥料，实现资源循环利用。节能增效剂与CO、SO2、NOx等有害气体化合，实现真正意义上的洁净煅烧和高水平资源综合利用。

4 立窑水泥厂转产型煤的技术意义

把型煤看作混凝土来做，是水泥厂长项。象瞄准混凝土的需要设计特种水泥一样，瞄准型煤的需要设计型煤粘结剂，把型煤和混凝土两大学科结合起来。

型煤可以储存较长时期，解决了水泥和粉煤不能长期储存的难题。

在实现可持续发展和节能、减排大形势下，立窑水泥厂有以下技术优势：

1）煅烧特点利于节能（全黑生料快烧）；

2）能用低质值原燃料（变废为宝典型）；

3）窑灰可以高效利用（化害为利典型）；

4）可转化为环保产业（环保装备典型）。

节能减排,利于保护环境。遍布各地的立窑水泥厂（已经具备的装备能力）利用工业废渣，筑路、塌方废石以至江湖河海的泥砂、卵石作水泥原料、混合材和骨料，生产水泥、固土剂、砌块（代砖）、混凝土，有利于节能减排和减少泥沙淤积，增加河床存水能力，减少暴雨形成的水灾。实施中易于做到就地取材、就地生产、就地利用，减少运输能耗。便于就近减灾。因此，需要建议展开水泥厂转化为环保装备、环保产业的开发研究。研究新经济时代水泥工业发展的需要，国内外学者提出要达到“四零一负”的目标：水泥企业对周围环境达到零污染；废料废渣废水的零排放；对电能的零消耗；对天然矿物燃料的零消耗；为全社会废料废渣的负增长作出卓越贡献。成为环保补偿型的绿色工业。我们过去做的利废研究，可以为零污染、零排放、对天然矿物燃料的零消耗、废料废渣的负增长作贡献。利废代土是方法，又是实现废渣负增长和保护粘土资源的目的。水泥厂用自行生产混合材的余热来发电。研究不同类型的煤加锯木屑和其他可燃物的燃烧特性，与有关厂实现三燃点、多燃点燃烧，为生产水泥煤积累了经验。笔者曾据此建议水泥厂多植树〔4〕。用炭化后的炭作为水泥煤主要原料，用立窑水泥厂生产快硬熟料，作为生产型煤的粘结剂；用水泥磨系统加成型机生产水泥煤。水泥煤将是型煤的一个大品种。水泥厂使用水泥煤可以大幅度降低煤耗，提高产质量。将是水泥窑实现零矿物燃料消耗的方法。探索立窑水泥厂转产是天时—节能减排、地利—就地利用资源、人和—解决就业问题的需要。立窑水泥厂对型煤的理解和掌控，可以说是得天独厚。因为立窑烧的就是小煤球——型煤。

综观全局，统筹考虑传统产业注入新的活力实现现代化。立窑水泥厂加剂换个烧法，提高产质量（包括混凝土质量）和节能减排、降低成本；根据社会需要换个产品——转产型煤。提高燃煤行业的燃烧效率，让蓝天更蓝。顺应全局变化实现战略转移，可能从微利行业转向高效益的环保产业，做到利国利民[5]。

把型煤和混凝土两大学科结合起来，开发、转产混凝煤。立窑可生产早强掺合料和粘结剂，立窑厂生产水泥煤，开创我国水泥工业和燃煤行业的节能和环保新的局面。

[1]李师仑加快发展洁净型煤促进节能降耗2008（未发表）

[2]李师仑型煤发展的回顾与展望洁净煤技术.1995.2。

[3]李师仑中国工业型煤的发展现状及展望《中国煤炭》1996年（6）

[4]秦至刚水泥厂发展循环经济的探索2005水泥技术交流会论文集。

[5]秦至刚节能固硫剂的节能减排作用2008《炭宝科技》27-30。

[6] 秦至刚傅圣勇再议低煤耗快烧——预分解窑低煤耗快烧的探索2009中国水泥技术年会论文集272-275。