一种利用烟气低温热解脱除低阶燃料中氯的方法及其产品技术

本发明专利技术提供了一种利用烟气低温热解脱除低阶燃料中氯的方法及其产品，属于燃料提质领域。该方法包括如下步骤：将低阶燃料加热至预设温度并持续通入烟气；在烟气气氛下保温预设时间以对低阶燃料进行热解；待热解结束后，将脱氯的低阶燃料冷却至室温。本发明专利技术提出在烟气气氛下对低阶燃料进行提质预处理，使得烟气中的氧气能够在热解过程中促进羧基和甲氧基的形成，与低阶燃料中的碱金属氯化物反应促进氯的释放，进而利用廉价易得的烟气对低阶燃料进行低温热解，不仅大大降低了低阶燃料提质的成本，还能够在该改善低阶燃料燃烧特性的同时，实现燃料中氯的高效脱除，有利于实现低阶燃料的清洁高效利用。的清洁高效利用。的清洁高效利用。

【技术实现步骤摘要】
一种利用烟气低温热解脱除低阶燃料中氯的方法及其产品


[0001]本专利技术属于燃料提质领域，更具体地，涉及一种利用烟气低温热解脱除低阶燃料中氯的方法及其产品。

技术介绍

[0002]低阶燃料(如褐煤、次烟煤和生物质等)的储量丰富，2020年我国已探明的次烟煤与褐煤约81.28亿吨，占全球煤炭储量的一半。而生物质能是仅次于煤、石油和天然气的世界第四大能源，据估算，地球每年生产1500～1750亿吨生物质，通过光合作用固定碳达2
×
1011吨，储存能量约3
×
1021J，远远超过全世界总能源需求，相当于目前世界总能耗的10倍。由于低阶煤煤层浅，生物质的来源非常广泛，使得低阶煤和生物质等低阶燃料的开发成本和价格低廉，在火力电厂大规模的燃烧利用过程中，可以节约更多的成本。此外，生物质作为一种碳中性的固体燃料，其大规模利用可以有效缓解我国的碳排放的压力。在可预见的未来，随着优质动力煤和炼焦煤的储量逐年递减，低阶燃料的清洁高效利用对我国能源战略安全保障和工业发展具有重大的意义。
[0003]氯作为低阶燃料中一种常见的微量元素，在燃烧过程中会以氯气、氯化氢、碱金属氯化物等形式释放，导致细颗粒物排放增加、灰沉积及换热面腐蚀加剧等问题，给锅炉的安全、高效、清洁运行带来极大危害。从源头控制的角度，通过提质预处理对燃料中的氯进行部分脱除能够有效缓解氯导致的灰相关问题。低温热解作为一种低阶燃料提质技术，能够有效的改善褐煤和生物质等低阶燃料的燃烧特性而被广泛使用。此外，氯作为一种易挥发元素，即使在常规的低温热解过程中也能部分去除。然而，传统的热解过程不仅需要热量的输入，还需要惰性气氛(氮气)的提供，使得该工艺具有较高的成本。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种利用烟气低温热解脱除低阶燃料中氯的方法及其产品，旨在解决现有的氮气热解脱氯成本较高、脱氯效果不佳的问题。
[0005]为实现上述目的，按照本专利技术的一方面，提供了一种利用烟气低温热解脱除低阶燃料中氯的方法，该方法包括如下步骤：
[0006]S1将低阶燃料加热至预设温度并持续通入烟气；
[0007]S2在烟气气氛下保温预设时间以对所述低阶燃料进行热解，热解过程中氧气促进羧基和甲氧基形成，进而与所述低阶燃料中的碱金属氯化物反应以促进氯释放；
[0008]S3待热解结束后，将脱氯的低阶燃料冷却至室温。
[0009]作为进一步优选的，步骤S1中，所述烟气中水蒸气的体积分数为6％～12％。
[0010]作为进一步优选的，步骤S1中，所述烟气中CO2的体积分数为13％～17％，O2的体积分数为3％～7％。
[0011]作为进一步优选的，步骤S1中，所述低阶燃料为低阶煤或生物质，所述低阶煤的粒径为200μm以下，所述生物质的粒径为2000μm以下。
[0012]作为进一步优选的，步骤S1中，将所述低阶燃料加热至250℃～400℃
[0013]作为进一步优选的，步骤S2中，保温时间为5min～30min。
[0014]作为进一步优选的，步骤S3中，冷却程序为：在氮气气氛下淬冷至100℃以下，然后自然冷却至室温。
[0015]按照本专利技术的另一方面，提供了一种利用上述方法制备的脱氯低阶燃料。
[0016]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0017]1.本专利技术提出在烟气气氛下对低阶燃料进行提质预处理，与氮气气氛相比，烟气中的氧气能够在热解过程中促进羧基和甲氧基的形成，进而与低阶燃料中的碱金属氯化物反应以促进氯的释放，不仅大大降低了低阶燃料提质的成本，还能够在改善低阶燃料燃烧特性的同时，实现燃料中氯的高效脱除，有利于低阶燃料的清洁高效利用；
[0018]2.尤其是，考虑到热解过程中氯的释放与再形成同时进行，本专利技术对烟气中水蒸气的含量进行优化，利用湿烟气中的水蒸气有效抑制二次反应过程中有机氯的再形成，与干烟气相比能够进一步提高低阶燃料中氯的脱除效率；
[0019]3.此外，本专利技术对烟气中CO2、O2的体积分数进行优化，能够在接近实际锅炉烟气的前提下保证氯的释放率，并且避免燃料焦产率和能量产率过低，实现低阶燃料提质与脱氯之间的良好平衡。
附图说明
[0020]图1是本专利技术实施例1～8和对比例1～4测得的低阶燃料中氯释放率；
[0021]图2是本专利技术实施例9～16和对比例5～8测得的低阶燃料中氯释放率；
[0022]图3是本专利技术实施例9～12和17～24测得的低阶燃料中氯释放率；
[0023]图4是本专利技术实施例1、5和25～30测得的低阶燃料中氯释放率；
[0024]图5是本专利技术实施例1、4、5、8、9、12、13和16测得的低阶燃料中氯的赋存形态。
具体实施方式
[0025]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0026]本专利技术提供了一种利用烟气低温热解脱除低阶燃料中氯的方法，该方法包括如下步骤：
[0027]S1将低阶燃料如低阶煤(如褐煤、次烟煤)或生物质(如秸秆、木材)等进行破碎，其中低阶煤可破碎至200μm以下，生物质可破碎至2000μm以下，然后在持续通入烟气的条件下将破碎后的低阶燃料置于250℃～400℃的固定床反应器；
[0028]S2在烟气气氛下保温5min～30min以对低阶燃料进行热解，热解过程中氧气促进羧基和甲氧基形成，进而与低阶燃料中的碱金属氯化物反应以促进氯释放；
[0029]S3待热解结束后，将处理后的低阶燃料冷却至室温。
[0030]进一步，步骤S1中，烟气中CO2的体积分数为13％～17％，O2的体积分数为3％～7％，水蒸气的体积分数为0％～12％，通过对CO2和O2的体积分数进行优化，能够在保证氯释
放效果的同时提高燃料焦产率和能量产率。同时，本专利技术提出可以采用湿烟气进一步提高脱氯效果，因低阶燃料热解过程中氯的释放与再形成同时进行，水蒸气的存在能够抑制再形成过程，进而减少有机氯的再生成，为了保证脱氯效果，烟气中水蒸气的体积分数优选为6％～12％。
[0031]进一步，步骤S3中的冷却程序为：在氮气气氛下淬冷至100℃以下，然后自然冷却至室温，通过该冷却方式能够有效减少二次反应的影响。
[0032]按照本专利技术的另一方面，提供了一种利用上述方法制备的脱氯低阶燃料。
[0033]下面根据具体实施例对本专利技术提供的技术方案作进一步说明。
[0034]实施例1
[0035]S1将万向褐煤破碎至200μm以下并将其置于350℃的固定反应器中，持续通入2L/min的烟气，该烟气的组成为体积浓度80％的N2、15％的CO2和5％的O2；
[0036]S2在烟气气氛下保温5min以对万向褐煤进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用烟气低温热解脱除低阶燃料中氯的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：S1将低阶燃料加热至预设温度并持续通入烟气；S2在烟气气氛下保温预设时间以对所述低阶燃料进行热解，热解过程中氧气促进羧基和甲氧基形成，进而与所述低阶燃料中的碱金属氯化物反应以促进氯释放；S3待热解结束后，将脱氯的低阶燃料冷却至室温。2.如权利要求1所述的利用烟气低温热解脱除低阶燃料中氯的方法，其特征在于，步骤S1中，所述烟气中水蒸气的体积分数为6％～12％。3.如权利要求1所述的利用烟气低温热解脱除低阶燃料中氯的方法，其特征在于，步骤S1中，所述烟气中CO2的体积分数为13％～17％，O2的体积分数为3％～7％。4.如权利要求1所述的利用烟气低温...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩京昆，于敦喜，罗林，吴建群，喻鑫，刘芳琪，徐明厚，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：