降低民用焦炭着火温度的秸秆粉复合添加剂及制法和应用制造技术

一种降低民用焦炭着火温度的秸秆粉复合添加剂的重量份组成为秸秆粉50～70份、石灰石20～30份、赤铁矿10～20份、二氧化锰5～10份。本发明专利技术具有能显著降低民用焦炭着火温度，与直接燃烧煤炭相比，硫氧化物减排50%以上，烟尘减排70%以上。

The compound additive, preparation and application of straw powder for reducing the ignition temperature of civil coke

A weight fraction of straw compound additive for reducing the ignition temperature of civil coke is made up of 50~70 parts of straw powder, 20~30 parts of limestone, 10~20 parts of hematite and 5~10 parts of MnO2. The invention can significantly reduce the ignition temperature of the civil coke, compared with the direct burning coal, the sulfur oxide emission reduction is more than 50%, and the smoke and dust emission reduction is over 70%.

【技术实现步骤摘要】
降低民用焦炭着火温度的秸秆粉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着火温度的秸秆粉复合添加剂及制备方法和应用。
技术介绍
煤炭燃烧是我国目前乃至今后相当长时间获取能源的主要方式，大量煤炭的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。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。具有成块好、强度适中、低挥发、低排放硫及不易结渣等优点，无需脱硫设施，尾气即可满足国家排放标准；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。焦炭用作民用燃料，必须解决焦炭着火温度高、点火困难的问题。目前，冶金焦着火温度为600℃左右，而烟煤和无烟煤的着火温度分别为350℃和500℃。因此，必须借助助燃剂的引入，将着火温度降至400℃左右，以满足民用炉点火要求。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，其配方由二氧化锰和二氧化锰组成，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；因此，民用焦炭无法使用现有技术的燃煤助燃剂。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能显著降低民用焦炭着火温度的秸秆粉复合添加剂及其制备方法和应用。本专利技术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复合氧化物的催化作用。首先在高温干馏还原条件下，依靠助剂的催化气化作用在焦炭表面与内部形成碳缺陷，成为氧化燃烧的起燃点；另外，复合助剂在高温还原气氛下，会形成少量金属微晶，遇氧气极易燃烧放热形成局部高温点，从而引燃焦炭。秸秆粉作为造孔剂，添加至民用焦炭原料中，在高温干馏时形成不同数量和尺寸的微孔，增加并改善民用焦炭的微孔结构，与复合添加剂中的其它成分一起作用，降低民用焦炭的着火温度。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与石灰石、赤铁矿及二氧化锰复配用于降低民用焦炭的着火温度。为了实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案如下：一种降低民用焦炭着火温度的秸秆粉复合添加剂，其重量份组成为秸秆粉50～70份、石灰石20～30份、赤铁矿10～20份、二氧化锰5～10份。本专利技术制备方法，包括如下步骤：⑴将秸秆、石灰石、赤铁矿及二氧化锰原料分别经粗破、细破至粒度≤3mm。⑵分别称取破碎好的添加剂原料及秸秆粉，并将其混合，搅拌均匀。⑶搅拌均匀的混合料在100～150℃条件下烘干1～2小时，再经干式研磨，使原料粒度≤100目；然后冷却至常温，即为秸秆粉复合添加剂。本专利技术秸秆粉复合添加剂的应用，包括如下步骤：按秸秆粉复合添加剂：配合煤重量比为2.0～15.0:100，将秸秆粉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，即得到民用焦炭。所述配合煤的质量指标为：FCd≥50％，Vdaf≥25％，Ad≤13.5％，Std＜1.0％。所述的筛分是降至常温的炉料筛分为25-80mm粒度。民用焦炭的主要质量指标如下：发热量(Qnet,ar)≥5700kcal/kg、灰分(Ad)≤22wt％、挥发分(Vd)≤5wt％、抗碎强度(M25)≥75％、着火温度(T)≤420℃、比表面(S)＝20～40m2/g。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，所采用的秸秆粉复合添加剂，原料来源广泛而丰富，价格低廉，直接添加至配合煤中，通过高温干馏制得民用焦炭，其着火温度可从550～630℃降低至358～412.7℃，下降温度幅度达192～217.3℃，效果显著。在本专利技术方法中，生产的民用焦炭，与直接燃烧煤炭相比，硫氧化物减排50％以上，烟尘减排70％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。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1⑴将高粱秸秆、石灰石、赤铁矿及二氧化锰等原料分别经粗破、细破至粒度≤3mm。⑵依次分别称取破碎好的石灰石20kg、赤铁矿10kg、二氧化锰5kg，同时称取高粱秸秆粉(主要组成：纤维素42.2wt％，半纤维素31.6wt％，木质素7.6wt％，其它18.6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降低民用焦炭着火温度的秸秆粉复合添加剂，其特征在于重量份组成为秸秆粉50～70份、石灰石20～30份、赤铁矿10～20份、二氧化锰5～10份。

【技术特征摘要】
1.一种降低民用焦炭着火温度的秸秆粉复合添加剂，其特征在于重量份组成为秸秆粉50～70份、石灰石20～30份、赤铁矿10～20份、二氧化锰5～10份。2.如权利要求1所述的一种降低民用焦炭着火温度的秸秆粉复合添加剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：⑴将秸秆、石灰石、赤铁矿及二氧化锰原料分别经粗破、细破至粒度≤3mm；⑵分别称取破碎好的添加剂原料及秸秆粉，并将其混合，搅拌均匀；⑶搅拌均匀的混合料在100～150℃条件下烘干1～2小时，再经干式研磨，使原料粒度≤100目；然后冷却至常温，即为秸秆粉复合添加剂。3.如权利要求1所述的一种降低民用焦炭着火温度的秸秆粉复合添加剂的应用，其特征在于包括如下步骤：按秸秆粉复合添加剂：配合煤重量比为2.0～15.0:100，将秸秆粉复合添...

【专利技术属性】
技术研发人员：张智聪，刘守军，杜文广，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