降低民用焦炭含氮量的镍基复合添加剂及制法和应用制造技术

一种降低民用焦炭含氮量的镍基复合添加剂的重量份组成为红土镍矿40～60份、碳酸钙20～30份。本发明专利技术所原料来源广泛而丰富，价格低廉，直接添加至配合煤中，通过高温干馏制得含有镍基复合添加剂的民用焦炭，其含氮量从原煤的1.22wt%，最后焦中含氮量为0.74wt%，按成焦率70%计算，煤热解过程脱除煤中氮达57.47%。

Nickel base composite additive for reducing nitrogen content of domestic coke, preparation method and application thereof

A nickel base compound additive for reducing the nitrogen content of the civil coke consists of 40~60 parts of laterite nickel ore and 20~30 parts of calcium carbonate. The invention has wide raw material sources and rich, low price, directly added to the coal with coke through high temperature carbonization, civil prepared containing nickel based composite additives, the nitrogen content of coal from the 1.22wt%, the last char nitrogen content is 0.74wt%, according to the coking rate of 70%, coal thermal nitrogen removal from coal the process of 57.47%.

【技术实现步骤摘要】
降低民用焦炭含氮量的镍基复合添加剂及制法和应用
本专利技术涉及一种降低民用焦炭含氮量的镍基复合添加剂及制备方法和应用。
技术介绍
煤炭作为我国的主导能源，其主要的利用方式为燃烧。大量煤炭直接燃烧导致气候变化、碳循环、环境污染和健康危害等诸多问题。由于在小型燃煤锅炉上缺乏有效的烟气除尘、脱硝等装置，烟气直排是我国大气污染的主要排放源之一。我国燃煤锅炉量大面广，大多分布在城市及其周边地区，单台锅炉容量较小，不大于20t/h的中小型燃煤工业锅炉是主流产品。由于安装污染控制系统的经济投入相对较高，锅炉节能工作监督和管理体系尚不完善，燃用煤种与设计煤种差异大，用煤质量不稳定等诸多问题的存在，燃煤锅炉带来的一系列环境问题难以在短时间内得到有效控制。煤中氮含量一般在0.5％-2％之间，但其在燃烧与气化过程中形成的氮氧化物却给人类的生存环境带来了极大的危害。煤中氮的形态包括六元环吡啶氮(氮苯C5H5N)、五元环吡咯氮(氮茂C4H5N)以及季氮(C6H5NH2)，其中五元环的吡咯型氮是煤中氮的主要存在形式，约占总量的50-80％，吡啶型氮也是煤中较普遍的含氮形式，其含量为20-40％，季氮多存在于低阶煤中，一般为0-20％。煤中的这些氮化物通过简单洗选并不能有效的脱除，但它们是煤燃烧生成的NOx中氮的主要来源。在煤燃烧过程中，主要有三种类型来源生成NOx，分别为：热力型、快速型和燃料型。热力型NOx的产生是由于空气中氮气在高温环境下被氧化而生成，在1600℃时热力型NOx生成量能达到炉内NOx总量的25-30％，但当温度控制在1350℃以下时，几乎没有热力型NOx生成。燃料型NOx是燃料中的氮化合物在燃烧过程中经过一系列的氧化还原反应而生成的，它是燃煤过程中NOx的主要来源。燃料氮向NOx转化的过程可分为3个阶段：首先是有机氮化合物随挥发分析出一部分，其次是挥发分中氮化物燃烧，最后是焦炭中有机氮燃烧；在燃煤锅炉中，燃料型NOx约占生成总量的80％-90％。由于燃料型NOx是煤中自身氮化合物参与反应后产生，故一般的技术手段难以有效地控制其的产生。因此，如何通过对燃料进行减氮处理，进而从源头上减少燃料中氮化物的总量，是减少NOx产生需要解决的关键问题。民用焦炭是以燃料煤(动力煤)为主，并辅以少量焦煤、固硫剂、增碳剂、助燃剂、减氮催化剂等，利用现有焦化厂生产设备，通过高温干馏而得的洁净固体燃料。具有块度适中、强度好、硫氧化物和氮氧化物排放低以及不易结渣等优点，无需后续脱硫、脱硝设施，烟气即可满足环保排放标准；而且易点火、续火能力强、升温速度快、燃烧持续时间长，是各种民用生活炉具理想的燃料。经检索，降低燃煤制品及民用焦炭氮含量的方法及添加剂未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种降低民用焦炭氮含量的镍基复合添加剂及制法和应用。本专利技术的主要目的在于在热解过程中实现高效减氮。高效减氮技术主要是在煤热解过程中加入减氮催化剂，定向使煤中氮催化转化为无污染的氮气，进而从源头上减少燃料型氮化物的产生，实现民用焦炭燃烧过程中NOx的控制和减排。在煤高温热解过程中，无机金属钙和铁对焦中氮化物的减少具有协同效应，对含氮物向气相或液相中迁移转化有促进作用，且主要催化煤中氮向气相产物的转化。通过添加Ni基、Fe基、Ca基、Co基、Mo基等单纯或复合物可以促进煤中氮化物向氮气的转化，完成减氮的过程。为了实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案如下：一种降低民用焦炭氮含量的镍基复合添加剂，其重量份组成为红土镍矿40～60份、碳酸钙20～30份。如上所述在步骤(1)中，所述的红土镍矿来源于中国甘肃、印度尼西亚、菲律宾、古巴或巴西。其主要矿物组成为利蛇纹石，针铁矿及少量的赤铁矿，其中镍含量为0.95-1.40wt％。本专利技术制备方法，包括如下步骤：⑴干燥后的红土镍矿、碳酸钙添加剂原料分别经粗破、细破至粒度≤3mm；⑵分别称取破碎好的红土镍矿、碳酸钙添加剂原料，并将其混合，搅拌均匀；⑶搅拌均匀的混合料经干式研磨，使原料粒度≤150目(0.1mm)；然后260～300℃条件下煅烧1～2小时，冷却至常温，即为镍基复合添加剂。本专利技术镍基复合添加剂的应用，包括如下步骤：按镍基复合添加剂：配合煤重量比为1～5:100，将镍基复合添加剂添加到配合煤中，在干馏炉中隔绝空气加热至900～1100℃，持续加热16～24h，然后将红热炉料出炉后经熄焦工序降至常温，再经筛分，即得到含有镍基复合添加剂的民用焦炭。如上所述配合煤的质量指标为：FCd≥60％，Vdaf≥25％，Ad≤15％，Std＜1.5％。如上所述筛分是将降至常温的炉料筛分为25-80mm粒度。本专利技术现有技术相比，其直接带来的和必然产生的优点与积极效果如下：在本专利技术方法中，所采用的镍基复合添加剂，原料来源广泛而丰富，价格低廉，直接添加至配合煤中，通过高温干馏制得含有镍基复合添加剂的民用焦炭，其含氮量从原煤的1.22wt％，最后焦中含氮量为0.74wt％，按成焦率70％计算，煤热解过程脱除煤中氮可达57.47％。在本专利技术方法中生产的民用焦炭与原煤相比，其含氮量具有明显的降低，在同样的工况下选择两种燃料进行燃烧，民用焦炭生成的燃料型氮远低于原煤中燃料型氮，达到了在燃料源头减氮的效果。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施方式作出进一步地说明。实施例1(1)将干燥后的红土镍矿(来源于中国甘肃其主要矿物组成为利蛇纹石，针铁矿及少量的赤铁矿，其中镍含量为1.12wt％)，碳酸钙添加剂原料分别经粗破、细破至粒度≤3mm；(2)依次分别称取破碎好的红土镍矿60kg，碳酸钙20kg并将其混在一起，搅拌均匀；(3)将搅拌均匀的混合料经干式研磨，使原料粒度≤150目(0.1mm)；然后在260℃条件下煅烧2小时，冷却至常温，即为镍基复合添加剂；(4)入炉煤料由20wt％的长焰煤、15wt％的瘦煤、30wt％的1/3焦煤、20wt％的肥煤和15wt％的气煤配合而成配合煤；其配合煤的质量指标为：Vdaf30.0％，Ad13.5％，FCd60.6％，St,d0.67％；粘结指数G＝65，细度(≤3mm)＞90％；(5)按镍基复合添加剂：配合煤重量比为1:100，将制好的镍基复合添加剂添加到配合煤中，在干馏炉中隔绝空气加热至1100℃，持续加热16h，然后将红热炉料出炉后经熄焦工序降至常温，再经筛分，即得到含有镍基复合添加剂的民用焦炭。对比例：配合煤中不添加任何添加剂，在干馏炉中隔绝空气加热至1100℃，持续加热16h，然后将红热炉料出炉后经熄焦工序降至常温，再经筛分，所得焦炭作为对照用焦。对入炉煤及焦炭的含氮量进行元素分析，测试结果如表1所示。表1添加镍基复合添加剂与未添加添加剂焦炭的减氮率对比实验组别含氮量/％减氮率/％配合煤0.99-对照用焦0.9334.04添加复合添加剂的民用焦0.8242.02注：成焦率为70％实施例2⑴将干燥后的红土镍矿(来源于印度尼西亚，其主要矿物组成为利蛇纹石，针铁矿及少量的赤铁矿，其中镍含量为1.34wt％)、碳酸钙添加剂原料分别经粗破、细破至粒度≤3mm；⑵依次分别称取破碎好的红土镍矿55kg，碳酸钙25kg并将其混在一起，搅拌均匀；⑶将搅拌均匀的混合料经干式研磨，使原料粒度≤150目(0.1mm)；然本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降低民用焦炭含氮量的镍基复合添加剂，其特征在于重量份组成为红土镍矿40～60份、碳酸钙20～30份。

【技术特征摘要】
1.一种降低民用焦炭含氮量的镍基复合添加剂，其特征在于重量份组成为红土镍矿40～60份、碳酸钙20～30份。2.如权利要求1所述的一种降低民用焦炭含氮量的镍基复合添加剂，其特征在于在步骤(1)中所述的红土镍矿的主要矿物组成为利蛇纹石，针铁矿及少量的赤铁矿，其中镍含量为0.95-1.40wt%。3.如权利要求1所述的一种降低民用焦炭含氮量的镍基复合添加剂，其特征在于该红土镍矿来源于中国甘肃、印度尼西亚、菲律宾、古巴或巴西。4.如权利要求1-3任一项所述的一种降低民用焦炭含氮量的镍基复合添加剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：干燥后的红土镍矿、碳酸钙添加剂原料分别经粗破、细破至粒度≤3mm；分别称取破碎好的红土镍矿和添加剂原料，并将其混合，搅拌均匀；搅拌均匀的混合料经干式研磨，使原料粒度≤150目；...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘守军，杜文广，杨颂，闫旭东，闫志中，郝志强，
申请(专利权)人：太原理工大学，太原科瑞康洁净能源有限公司，
类型：发明
国别省市：山西,14