專(zhuān)利名稱(chēng)：提高型煤活性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固體燃料型煤，特別是一種提高型煤活性的方法。目前工業(yè)爐如煤氣發(fā)生爐的使用效果在很大程度上與燃料質(zhì)量和煤氣發(fā)熱量有關(guān)。我國(guó)的煤氣發(fā)生爐，所用型煤燃料的活性低，如目前玻璃熔窯的熔化率都很高，用現(xiàn)有低活性型煤燃料所產(chǎn)生的發(fā)熱量最高不超過(guò)1400千卡/標(biāo)米3的發(fā)生爐煤氣來(lái)維持穩(wěn)定的高熔化量已感到困難。因而目前玻璃行業(yè)的煤氣發(fā)生爐只能使用煤氣生產(chǎn)率及煤氣質(zhì)量最好的山西省大同煙煤塊煤，但需要長(zhǎng)途運(yùn)輸，且大同煙煤塊煤活性低，煤塊還含有15-20%左右的粉煤，如用于玻璃行業(yè)還要以50元/噸的處理價(jià)格將這些粉煤處理掉，從而企業(yè)每年要為此支付一筆可觀的費(fèi)用。要解決目前的現(xiàn)狀，如果沒(méi)條件改燒重油或天然氣等高發(fā)熱量的燃料，就只有在現(xiàn)有發(fā)生爐的基礎(chǔ)上采取一些技術(shù)以提高發(fā)生爐煤氣的發(fā)熱量，目前可采用的方法有預(yù)熱鼓風(fēng)和富氧鼓風(fēng)。
一、預(yù)熱鼓風(fēng)?？商岣甙l(fā)生爐煤氣的發(fā)熱量及生產(chǎn)率，但需增加熱交換器、管道等設(shè)備，要將鼓風(fēng)預(yù)熱到200-260℃，氣化過(guò)程進(jìn)行得才十分穩(wěn)定，煤氣的發(fā)熱量和氣化效率才能得到顯著提高，目前玻璃工業(yè)等很少采用。
二、富氧鼓風(fēng)。煤氣發(fā)生爐使用富氧化雖有其優(yōu)越性，但需有氧的來(lái)源，若鄰近有鋼鐵廠等制氧、氮設(shè)備的設(shè)施，氧的來(lái)源就方便得多，否則要根據(jù)煤氣站的需氧量建一定規(guī)模的氧氣站，因此富氧氣化就受到限制。
發(fā)生爐煤氣的發(fā)熱量與所用型煤的活性之間有著密切的關(guān)系。所用型煤的活性越高，則發(fā)生爐煤氣的發(fā)熱量越高，反之亦然。提高型煤活性是提高發(fā)生爐煤氣發(fā)熱量的重要方法。
按煤氣發(fā)生爐內(nèi)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行的特征，自上而下分五個(gè)層一、燃料干燥層;二、干餾層;三、還原層;四、氧化層;五、灰渣層。其中一、二兩層組成燃料的準(zhǔn)備層，第三、四兩個(gè)層是氣化層。
進(jìn)入煤氣發(fā)生爐的氣體，首先通過(guò)灰渣層(層五)，在此氣體稍微預(yù)熱，然后進(jìn)入紅熱的焦炭表面，氣體中的氧在此與炭發(fā)生反應(yīng)，同時(shí)生成反應(yīng)物CO2和CO，其中CO2的量通常較高，在反應(yīng)進(jìn)行中放出大量的熱。在氧化層末端，隨著氧氣量的耗盡，開(kāi)始產(chǎn)生CO2和H2O的還原過(guò)程。氧化層和還原層緊密的互相聯(lián)系，在此兩層中，生成發(fā)生爐煤氣的主要可燃組分CO和H2。
氣化層中自下而上的反應(yīng)如下
煤氣由氣化層出來(lái)時(shí)，除可燃組分CO+H2外，還有H2O、CO2和大量由空氣帶來(lái)的N2，發(fā)生爐煤氣可近似的當(dāng)作氧化層和準(zhǔn)備層(干餾層和干燥層)中生成的氣體的混合物。發(fā)生爐煤氣的發(fā)熱量顯然與組成它的各種氣體的發(fā)熱量及其含量有關(guān)。
煤通過(guò)干餾層后成為焦炭進(jìn)入還原層時(shí)，焦炭的反應(yīng)性能對(duì)氣化過(guò)程有著很大的影響，在那里，氣體與炭間的作用過(guò)程系產(chǎn)生于焦炭塊的整個(gè)厚度中。所謂反應(yīng)性能指的是前述氣化層自下而上的反應(yīng)式中碳與氧，二氧化碳，水蒸氣相互作用的速度(達(dá)到化學(xué)平衡的速度)，一般以二氧化碳的分解率即活性(a%)來(lái)表示。
型煤的活性高有如下優(yōu)點(diǎn)
1、活性高，焦炭的反應(yīng)性能良好，使碳與氧、二氧化碳、水蒸氣相互作用速度快，因而可以使?fàn)t子有較高的煤氣生產(chǎn)率，從而使煤氣發(fā)熱量提高。同時(shí)，由于相互作用速度快，可以減少通入煤氣發(fā)生爐中的氣體的需求量，相應(yīng)減少了由通入空氣帶來(lái)的N2等不可燃?xì)怏w的含量，因而提高了煤氣質(zhì)量，亦有利于提高煤氣發(fā)熱量。
2、一定條件下，煤的活性隨著溫度的升高而升高。但本發(fā)明方法所制成的型煤，能在相對(duì)較低的溫度下達(dá)到較高的活性，又加之活性高的型煤，焦炭的反應(yīng)性能良好，可使對(duì)蒸氣和氧的消耗量降低，所以可以在較低的氣化層溫度下進(jìn)行作業(yè)，防止灰分結(jié)渣。
本發(fā)明的目的就在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺點(diǎn)，提供一種提高型煤活性的方法，從而提供一種主要供煤氣發(fā)生爐使用的，可使煤氣發(fā)生爐有較高的煤氣生產(chǎn)率和較好的煤氣質(zhì)量，易于加工制造的高活性型煤，以充分利用我國(guó)各地豐富的煤炭資源，降低生產(chǎn)成本，滿足工業(yè)生產(chǎn)的需求。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的一種提高型煤活性的方法，將一種或數(shù)種高揮發(fā)分煤(即各種煤中揮發(fā)分含量按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)均為36.0-63.0%以下同)和一種或數(shù)種低揮發(fā)分煤(即各種煤中揮發(fā)分含量按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)均為3.1-35.9%，以下同)，分別粉碎(如果粒度已達(dá)要求也可不粉碎而直接使用)至一定粒度，在一定溫度和壓力條件下經(jīng)預(yù)熱混合、炭化、壓制成型、冷卻，或經(jīng)混料、壓制成型、烘干工藝制成型煤，制作工藝中加入一定量不降低上述混合煤粉灰熔點(diǎn)的粘合劑如瀝青(包括石油瀝青和焦油瀝青)、粘土、渣油渣、腐植酸、石灰等，也可加入(亦可不加)少量鈣鹽如白云石、石灰、氯化鈣等。其加入配比為(以重量百分?jǐn)?shù)表示)高揮發(fā)分煤粉5-90%低揮發(fā)分煤粉5-90%粘合劑5-15%或高揮發(fā)分煤粉5-80%低揮發(fā)分煤粉13-80%粘合劑5-15%固體鈣鹽2-8%煤的揮發(fā)分是指煤在一定條件下加熱時(shí)經(jīng)分解而逸出的部分，它是煤的質(zhì)量指標(biāo)之一。煤的揮發(fā)分含量和煤的活性之間也存在著煤的揮發(fā)分含量高則活性也相應(yīng)高的關(guān)系。其原因是高揮發(fā)分煤在一定條件下加熱時(shí)經(jīng)分解而逸出的部分多，所以在煤中留下的孔隙率也越大，這就使反應(yīng)表面積增大，反應(yīng)速度加快，即煤的活性得到提高。但測(cè)試結(jié)果(參見(jiàn)附表1)表明本發(fā)明所述含混合煤粉的型煤，其揮發(fā)分含量接近混合煤粉中高揮發(fā)分煤粉和低揮發(fā)分煤粉揮發(fā)分含量的平均值，但活性(86.2%)卻大大超過(guò)高揮發(fā)分煤粉和低揮發(fā)分煤粉活性的平均值70.65%。
目前現(xiàn)有技術(shù)中也有采用加鈣鹽以提高型煤活性的，由于鈣鹽的加入量大，就意味著型煤的灰分含量提高，固定碳降低，發(fā)熱量降低。而本發(fā)明鈣鹽加入量小(2-8%)，克服了上述加入量多帶來(lái)的缺點(diǎn)。
提高型煤活性除主要與采用適當(dāng)配比的混合煤粉和不降低灰分熔點(diǎn)的粘合劑有關(guān)外，煤粉和鈣鹽的粒度，成型壓力，預(yù)熱混合、炭化、烘干的溫度等因素對(duì)型煤活性也有一定影響。本發(fā)明高揮發(fā)分煤粉和低揮發(fā)分煤粉最好都粉碎至10目以下，以便充分與粘合劑混合。如加入固體鈣鹽，則鈣鹽粉碎至100-180目。經(jīng)預(yù)熱混合、炭化、壓制成型、冷卻工藝制成型煤時(shí)，最好預(yù)熱溫度為80-250℃，炭化溫度80-300℃，成型壓力100-250kg/cm2，粘合劑最好為瀝青;經(jīng)混料、壓力成型、烘干工藝制成型煤時(shí)，最好成型壓力為200-300kg/cm2，烘干溫度100-150℃，混料前加入用紙漿廢液稀釋后的粘合劑膨潤(rùn)土。
本發(fā)明所述高揮發(fā)分煤最好為不粘結(jié)或弱粘結(jié)的褐煤或長(zhǎng)焰煤，低揮發(fā)分煤為不粘結(jié)或弱粘結(jié)的無(wú)煙煤、煙煤或貧煤。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn)1、大大提高了型煤活性，可使工業(yè)爐尤其是煤氣發(fā)生爐有較高的煤氣生產(chǎn)率及較好的煤氣質(zhì)量(因而可提高煤氣發(fā)熱量)，而且型煤的其它質(zhì)量指標(biāo)也能接近優(yōu)質(zhì)大同煙煤塊煤的指標(biāo)。高揮發(fā)分煤具有高的活性，但固定碳含量低，而低揮發(fā)分煤雖活性低，但具有固定碳含量較高，發(fā)熱量高等特點(diǎn)。本發(fā)明之方法既吸取了高揮發(fā)分煤如褐煤、長(zhǎng)焰煤等活性高的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又吸取了低揮發(fā)分煤如無(wú)煙煤、貧煤等固定碳含量高、發(fā)熱量高等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)活性提高的影響可從附表1看出。
從附表1可以看出，本發(fā)明之方法所提供的高活性型煤的活性可達(dá)80%以上，不僅大大超過(guò)了組成高活性型煤的高揮發(fā)分煤種和低揮發(fā)分煤種的活性平均值，也高于目前普遍使用于煤氣發(fā)生爐的優(yōu)質(zhì)大同煙煤塊煤的活性53.6%，使其活性高的長(zhǎng)焰煤和活性低的貧煤等均能達(dá)到中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB220-77褐煤的活性指標(biāo)，即在1100℃時(shí)活性均能達(dá)到80%。
本發(fā)明對(duì)型煤質(zhì)量指標(biāo)的影響參見(jiàn)附表2。
從附表2中的比較可以看出，本發(fā)明之方法生產(chǎn)的高活性型煤在活性大大提高的情況下，其它質(zhì)量指標(biāo)大部分都接近優(yōu)質(zhì)大同煙煤塊煤的指標(biāo)，有的甚至有所超過(guò)。
2、能充分利用當(dāng)?shù)孛禾抠Y源，減少運(yùn)輸負(fù)擔(dān)，降低生產(chǎn)成本。
3、能充分利用現(xiàn)有設(shè)備。過(guò)去是以煤種需要設(shè)計(jì)發(fā)生爐，現(xiàn)在可以根據(jù)高揮發(fā)分煤種和低揮發(fā)分煤種的合理搭配，得出所用發(fā)生爐需要的煤的活性、發(fā)熱量、固定碳等的理想指標(biāo)，以發(fā)生爐產(chǎn)氣量來(lái)設(shè)計(jì)用什么煤種及其配比。
4、本發(fā)明方法十分簡(jiǎn)單，易于推廣應(yīng)用。
5、適合于各種不降低混合煤粉灰分熔點(diǎn)的粘合劑合成的型煤，因而很多粘合劑都能用。
6、鈣鹽加入量少，對(duì)型煤灰分含量和固定碳的影響極小。
本發(fā)明提供的高活性型煤，主要用于發(fā)生爐，也可用于鍋爐、蒸氣機(jī)車(chē)、化肥廠等。
下面結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
實(shí)施例一。45%的密縣貧煤粉與45%的義馬長(zhǎng)焰煤粉經(jīng)預(yù)熱混合、炭化、壓制成型、冷卻工藝制成型煤。預(yù)熱混合溫度為100℃，炭化溫度150℃，成型壓力250kg/cm2，在炭化時(shí)加入10%的粘合劑瀝青。煤粉均粉碎至50目。
此種型煤的質(zhì)量指標(biāo)為活性(a%)在1100℃時(shí)為86.2%，熱強(qiáng)度70公斤/個(gè)球，冷強(qiáng)度180公斤/個(gè)球，揮發(fā)分27.2%，水分0.8%，灰分16.96%，發(fā)熱量6550千卡/公斤，固定碳53.1%，粘結(jié)性2，灰分熔點(diǎn)1400℃。
實(shí)施例二。54%的高揮發(fā)分煤粉(包括14%的云南開(kāi)遠(yuǎn)褐煤粉和40%的義馬長(zhǎng)焰煤粉)和34%的低揮發(fā)分煤粉(包括24%的密縣貧煤粉和10%的焦作無(wú)煙煤粉)經(jīng)預(yù)熱混合、炭化、壓制成型、冷卻工藝制成型煤，在預(yù)熱混合前加入2%的140目的石灰粉于混合煤粉中，其它工藝條件同于實(shí)施例一。
質(zhì)量指標(biāo)活性(a%)在1100℃時(shí)為89.0%，熱強(qiáng)度70公斤/個(gè)球，冷強(qiáng)度180公斤/個(gè)球，揮發(fā)分29.10%，水分0.8%，灰分20%，發(fā)熱量6300千卡/公斤，固定碳54.0%，粘結(jié)性2，灰分熔點(diǎn)1250℃。
實(shí)施例三。42%密縣貧煤粉、43%的義馬長(zhǎng)焰煤粉與15%用紙漿廢液稀釋后的粘合劑膨潤(rùn)土進(jìn)行混料，再經(jīng)壓制成型、烘干制成型煤，成型壓力300公斤/厘米2，在140℃溫度下烘干20分鐘。煤粉均粉碎至60目。
質(zhì)量指標(biāo)活性(a%)在1100℃時(shí)為84%，熱強(qiáng)度60公斤/個(gè)球，冷強(qiáng)度165公斤/個(gè)球，揮發(fā)分24%，水分4%，灰分32%，發(fā)熱量5500千卡/公斤，粘結(jié)性2，灰熔點(diǎn)1300℃，固定碳47%。
實(shí)施例四。20%的密縣無(wú)煙煤粉與61%的云南開(kāi)遠(yuǎn)褐煤粉的混合煤粉中加入16%的膨潤(rùn)土和3%的180目的白云石粉加紙漿廢液進(jìn)行混料，再經(jīng)壓制成型、烘干制成型煤。煤粉均粉碎至80目。其余工藝條件同于實(shí)施例三。
質(zhì)量指標(biāo)活性(a%)在1100℃時(shí)為89%，熱強(qiáng)度61公斤/個(gè)球，冷強(qiáng)度175公斤/個(gè)球，揮發(fā)分29%，水分4%，灰分34%，發(fā)熱量5200千卡/公斤，粘結(jié)性2，灰分熔點(diǎn)1300℃，固定碳43%。
實(shí)施例五。
50%義馬長(zhǎng)焰煤粉、7%云南開(kāi)遠(yuǎn)褐煤粉、20%大同煙煤粉、13%密縣貧煤粉經(jīng)預(yù)熱混合、炭化、壓制成型、冷卻工藝制成型煤。預(yù)熱混合溫度為100℃，炭化溫度150℃，成型壓力100kg/cm2，在炭化時(shí)加入10%的粘合劑瀝青。煤粉均粉碎至20目。
此種型煤的質(zhì)量指標(biāo)為活性(a%)在1100℃時(shí)為88%，熱強(qiáng)度65公斤/個(gè)球，冷強(qiáng)度185公斤/個(gè)球，揮發(fā)分32.5%，水分0.8%，灰分16.1%，發(fā)熱量5900千卡/公斤，固定碳49.6%，粘結(jié)性2，灰分熔點(diǎn)1250℃。
權(quán)利要求
1.一種提高型煤活性的方法，原煤粉碎至一定粒度，在一定溫度和壓力條件下經(jīng)預(yù)熱混合、炭化、壓制成型、冷卻、或經(jīng)混料，壓制成型、烘干工藝制成型煤，制作工藝中加入一定量粘合劑，也可加入鈣鹽，其特征在于原煤包括一種或數(shù)種高揮發(fā)分煤(各種煤中揮發(fā)分含量按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)均為36.0-63.0%，以下相同)和一種或數(shù)種低揮發(fā)分煤(各種煤中揮發(fā)分含量按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)均為3.1-35.9%，以下同)，粘合劑為不降低或弱降低上述混合煤粉灰分熔點(diǎn)的粘合劑(以下同)，其加入配比為(以重量百分?jǐn)?shù)表示)高揮發(fā)分煤粉5-90%低揮發(fā)分煤粉5-90%粘合劑5-15%或高揮發(fā)分煤分5-80%低揮發(fā)分煤粉13-80%粘合劑5-15%固體鈣鹽2-8%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于高揮發(fā)分煤和低揮發(fā)分煤均粉碎至10目以下，鈣鹽粉碎至100-180目，采取經(jīng)預(yù)熱混合、炭化、壓制成型、冷卻工藝制成型煤時(shí)，預(yù)熱混合溫度80-250℃，炭化溫度80-300℃，成型壓力100-250kg/cm2，在炭化時(shí)加入粘合劑瀝青。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于高揮發(fā)分煤和低揮發(fā)分煤均粉碎至10目以下，鈣鹽粉碎至100-180目，采取經(jīng)混料、壓制成型、烘干工藝制成型煤時(shí)，成型壓力為200-300kg/cm2，在100-150℃溫度下烘干，混料時(shí)加入用紙漿廢液稀釋后的粘合劑膨潤(rùn)土。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任何一項(xiàng)所述方法，其特征在于所述高揮發(fā)分煤為不粘結(jié)或弱粘結(jié)的褐煤或長(zhǎng)焰煤，低揮發(fā)分煤為不粘結(jié)或弱粘結(jié)的無(wú)煙煤、煙煤或貧煤。
全文摘要
一種提高型煤活性的方法。該方法將含揮發(fā)分離的煤種與含揮發(fā)分低的煤種按一定比例混合，并加入粘合劑等，再經(jīng)一定工藝壓制成活性達(dá)80％的型煤。此種高活性型煤適用于多種工業(yè)爐尤其是煤氣發(fā)生爐，它可以使?fàn)t子有較高的生產(chǎn)率及較好的煤氣質(zhì)量，克服了現(xiàn)有型煤活性低、發(fā)熱量低，不能充分滿足工業(yè)生產(chǎn)的需求等問(wèn)題，以充分利用我國(guó)豐富的煤碳資源，降低生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)C10L5/10GK1046347SQ8910233
公開(kāi)日1990年10月24日 申請(qǐng)日期1989年4月15日 優(yōu)先權(quán)日1989年4月15日
發(fā)明者盛天義 申請(qǐng)人:盛天義