一种民用洁净焦炭及其生产工艺制造技术

一种民用洁净焦炭包括主要质量指标如下：发热量≥5700kcal/kg、灰分23%、挥发分≤5%、灰熔点≥1280℃、抗碎强度≥75%、固硫率≥95%、着火温度≤420℃、反应性≥40%、比表面=15～35m

【技术实现步骤摘要】
一种民用洁净焦炭及其生产工艺
本专利技术涉及一种民用洁净焦炭及其生产工艺
技术介绍
煤炭燃烧是我国目前乃至今后相当长时期获取能源的主要方式，大量煤炭直接燃烧排放的粉尘、二氧化硫、氮氧化物等对生态环境，尤其是大气环境造成了严重的危害，导致我国大气环境污染严重，雾霾天气频发。基于燃煤污染现状，国家先后出台了一系列的法律与法规，并采取了强有力的惩罚措施。尽管这些条例的实施对燃煤污染程度的加剧起到一定的遏制作用，但距离要达到的环保目标仍差之甚远。事实上，农村家用燃煤对环境污染不容忽视。据初步测算，北方农村每燃烧1吨高挥发原煤，将会排放2.5吨以上的二氧化碳(碳排放系数0.67)、150千克以上的其它染污物(碳氧化率0.85)。2014年民用散烧用煤量为1.6亿吨，仅占全国用煤量的3.8％，以二氧化硫排放为例，我国电厂年排放量为200万吨，民用散烧则高达320万吨，是电厂排放总量的1.6倍。此外，民用散烧用煤的烟尘污染、氮氧化物污染、灰渣污染等一系列问题对生态环境的破坏更是不可估量。然而，受地域、经济、文化等因素的影响，解决起来十分困难。要想从根本上解决农村及小城镇的燃煤污染问题，为这些地区提供优质、低价、清洁的替代燃料是当务之急。为了解决散烧用煤的污染问题，我国于20世纪70～80年代开发出了型煤，但发展较为缓慢。型煤是以粉煤为主要原料，按具体用途所要求的配比、机械强度和形状大小经机械加工压制成型的，具有一定强度和尺寸及形状各异的煤成品。型煤需要添加一定比例的粘结剂和燃煤助燃剂，影响其推广的缺点主要有：1、热值较低，型煤需要添加大量黏土作为粘结剂，热值在4000～5000kcal/kg之间。2、着火点高，不易引燃，且火焰短、上火慢；停炉时易断火，烧不净，灰渣中含碳量高。3、固硫效果差，添加固硫剂的型煤，固硫率一般只有45％左右。关于燃煤助燃剂的专利已有很多，如CN90105106.3公开了一种燃煤助燃剂，它含有硼泥、石灰石、铝矾土、白泥、锰渣、氧化铁、植物碎屑以及碳酸钠、硝酸钠、氯化钠三种钠盐中的至少一种，该助燃剂可明显改善燃烧状况，提高炉火温度；CN97105154.2公开一种适用于多种煤的燃煤助燃剂，由硼泥、电石灰、石灰石、铁选尾矿渣、二氧化锰、生产重铬酸钾的废渣、生产重铬酸钠的废渣、铝矾土、氢氧化钠、碳酸钠、硝酸钠、氧化钠和植物碎屑按一定比例组成，使用时将助燃剂与煤按一定比例混合均匀即可；CN201310417513.8公开了一种节能高效燃煤助燃剂及其制备方法，其配方由氧化锌和二氧化锰组成，可提高煤的燃烧活性和点火性能、火焰温度。这些助燃剂均是针对燃煤开发的产品，大都采用助氧燃烧的技术原理，直接加入燃煤，促使煤炭充分燃烧，起到助燃、增能、节煤的作用。由于民用洁净焦炭需要经过高温干馏的特殊工艺，燃煤助燃剂中的大部分组份会因高温分解而失效，不再具有助燃能力；因此，无法使用现有燃煤助燃剂。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种易点火、火焰长、升温速度快、燃烧持续时间长脱硫效果好的民用洁净焦炭及其生产工艺。本专利技术使用秸秆粉与现有文献报道的助燃剂存在显著区别，主要表现在：1)降低着火温度的机理不同。传统燃煤助燃剂自身为易燃物，因其着火温度低，靠自燃引燃煤炭，因此，加入助燃剂后绝对禁止高温处理，否则将失去助燃效果；本专利技术助燃源于秸秆粉是一种造孔剂，添加至民用洁净焦炭原料中，在高温干馏时形成不同数量和尺寸的微孔，增加并改善民用洁净焦炭的微孔结构，降低民用洁净焦炭的着火温度。2)加入阶段不同。传统燃煤助燃剂多在型煤制备前加入，然后经混合、粘结、冷压成型；或与散煤混合后直接入炉燃烧。本专利技术的助剂在干馏配煤时加入，经混合、捣固、高温干馏成为民用洁净焦炭。秸秆粉由秸秆粉碎而成，而秸秆是成熟农作物茎叶(穗)部分的总称，通常是指玉米、水稻、小麦、大麦、燕麦、高粱或其它农作物在收获籽实后的剩余部分。我国秸秆资源丰富，目前是世界第一秸秆大国，2005年全国秸秆总产量达8.4亿吨。其中玉米秸、水稻秸(稻草)、麦秸依然是中国的主要作物秸秆类型。据统计，我国秸秆利用以肥料(含直接还田)用量最多，占秸秆资源的36.6％，其次是用作燃料和饲料，分别占秸秆资源的23.7％和22.6％，其它如原料、焚烧和乱堆乱放占17.1％。秸秆粉松软呈粉末状，粒径0.3～1.0mm，主要由纤维素、半纤维素及木质素组成，一般纤维素占32～45％，还有20～35％的半纤维素和6～16％的木质素，其它成分为矿物质、蛋白质及水分等，约占18～32％。本专利技术首次将秸秆粉用于增加民用洁净焦炭比表面积、降低其着火温度。为了实现上述目的，本专利技术的民用洁净焦炭是以高挥发动力煤(如长焰煤、不粘煤、弱粘煤、贫煤等)为主，辅以少量焦煤或肥煤形成的配合煤，秸秆粉添加剂和固硫复合助剂，经高温干馏而成，其主要质量指标如下：发热量(Qnet,ar)≥5700kcal/kg、灰分(Ad)≤23％、挥发分(Vd)≤5％、灰熔点(ST)≥1280℃、抗碎强度(M25)≥75％、固硫率(RS)≥95％(燃烧温度1050℃)、着火温度(T)≤420℃、反应性(CRI)≥40％、比表面(S)＝15～35m2/g。其中秸秆粉添加剂:固硫复合剂:配合煤重量比为1.0～10.0:4.0～10.0:100。以高挥发动力煤(如长焰煤、不粘煤、弱粘煤、贫煤等)为主，辅以少量焦煤或肥煤进行配比形成技术指标为FCd≥50％，Vdaf≥25％，Ad≤11.5％，Std＜1.0％的配合煤。本专利技术一种民用洁净焦炭的生产工艺，包括如下步骤：按秸秆粉添加剂:固硫复合剂:配合煤重量比为1.0～10:4.0～10:100，将秸秆粉添加剂和固硫复合剂加入配合煤中，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，即得到民用洁净焦炭。配合煤的质量指标为：FCd≥50％，Vdaf≥25％，Ad≤11.5％，Std＜1.0％。所述秸秆粉添加剂的制备方法，包括如下步骤：⑴将秸秆粉在100～150℃条件下烘干1～2小时；⑵再经干式研磨，使原料粒度≤100目(0.15mm)；⑶然后冷却至常温，即为秸秆粉添加剂。所述固硫复合剂包括钙基钡锰铝复合添加剂，其重量份组成为石灰石60～80份、钡渣20～30份、锰矿石10～20份、氧化铝5～10份。具体的制备方法见专利CN201610102965.0；钙基钾镁硅复合添加剂，其重量份组成为石灰石60～80份、钾长石10～20份、二氧化硅10～20份、碳酸镁5～10份。具体的制备方法见专利CN201610102964.6。所述的筛分是降至常温的炉料筛分为25-80mm粒度。本专利技术与现有技术相比，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，所采用的秸秆粉添加剂及固硫复合剂，原料来源广泛而丰富，价格低廉，直接添加至配合煤中，通过高温干馏制得的民用洁净焦炭，其着火温度为360～420℃，大大低于冶金焦，效果显著；与直接燃烧煤炭相比，硫氧化物减排90％以上，烟尘减排96％以上，对解决城市周边农村生活用煤，改善农村与城市环境质量，降低雾霾天气具有重大的现实意义。本专利技术民用洁净焦炭是以高挥发动力煤(如长焰煤、不粘煤、弱粘煤、贫煤等)为主本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种民用洁净焦炭，其特征在于包括主要质量指标如下：发热量≥5700kcal/kg、灰分23%、挥发分≤5%、灰熔点≥1280℃、抗碎强度≥75%、固硫率≥95%、着火温度≤420℃、反应性≥40%、比表面=15～35m

【技术特征摘要】
1.一种民用洁净焦炭，其特征在于包括主要质量指标如下：发热量≥5700kcal/kg、灰分23%、挥发分≤5%、灰熔点≥1280℃、抗碎强度≥75%、固硫率≥95%、着火温度≤420℃、反应性≥40%、比表面=15～35m2/g。2.如权利要求1所述的一种民用洁净焦炭的生产工艺，其特征在于包括如下步骤：按秸秆粉添加剂:固硫复合剂:配合煤重量比为1.0～10:4.0～10:100，将秸秆粉添加剂和固硫复合剂加入配合煤中，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，即得到民用洁净焦炭。3.如权利要求2所述的一种民用洁净焦炭的生产工艺，其特征在于配合煤的质量指标为：FCd≥50%，Vdaf≥25%，Ad≤11.5%，Std＜1.0%。4.如权利要求2所述的一种民用洁净焦炭的生产工艺，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘守军，杜文广，张智聪，杨颂，
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