CN106947565A - 一种清洁型煤燃料及其生产方法 - Google Patents

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李维尊
刘乐
王雁南
木合塔尔·吐尔洪
王晶
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Abstract

一种清洁生物质型煤的生产方法，其特征在于包括以下步骤：将经过粉碎筛分的碳酸钙与木醋酸按照一定质量比混合，在一定温度下反应一段时间制成脱硫脱硝剂。将上述脱硫剂与煤炭按照一定钙硫比混合均匀，在一定成型压力下压制成型，制成生物质型煤产品。本发明的优点和有益效果是：以废弃的生物质材料和煤炭为原料，在不添加粘结剂的条件下生产清洁生物质型煤，生产工艺可行、操作简单、无废弃物产生，而且生产出生物质型煤燃烧效率高、污染排放少，便于推广应用。

Description

一种清洁型煤燃料及其生产方法
技术领域
本发明涉及洁净煤应用领域，特别是一种清洁型煤燃料及其生产方法。
背景技术
当前在我国的能源结构，煤炭的生产和消耗占一次能源的比重高达75%，因此我国也是世界上最大的煤炭生产和消费国。煤炭的大量消耗导致了一系列严重的环境问题，大量研究证实，煤炭燃烧是导致我国北方，特别是京津冀地区严重雾霾天气的重要源头。然而，我国的资源特点决定了，在未来相当长一段时期内，经济的持续发展仍要依赖煤炭的使用。另外，可以预见的是，随着优质煤炭逐渐被开采殆尽，低变成程度的烟煤和褐煤将会被大量开采和使用，这将会给大气环境带来巨大的压力。因此，提高煤炭利用效率病最大限度地减少煤炭使用过程排放的污染，成为一个迫切需要攻克的技术难题。清洁煤的生产开发和推广应用，对于支撑经济社会的持续发展和保护环境具有至关重要的战略意义。
煤炭的燃烧会产生大量的二氧化硫、氮氧化物和烟尘排放。这些污染物与其他来源的产生的二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机物和颗粒物一起，形成复杂的交叉复合污染。2014年的新研究发现，硫酸盐、硝酸盐和铵盐构成无机气溶胶也是构成大气细颗粒物的重要组成部分。2012年，我国颁布了新的空气环境质量标准，并将于2016年推广实施。为了应对严峻的大气污染态势，我们已经采取了一些脱硫除尘设备，在一定程度上遏制了大气污染物排放增加的趋势。然而，对于大量存在的小型锅炉，由于缺乏成熟的技术和设备，二氧化硫和烟尘排放很难被有效地削减。此外，随着含硫量低的优质煤炭被大量消耗，我们将不得不大量使用高硫煤。
控制煤炭燃烧所导致污染的思路主要有两个，一是向煤炭中加入脱硫剂，在煤炭燃烧过程中固定二氧化硫；二是在煤炭燃烧后，将释放到尾气中的二氧化硫吸收去除。应用最广泛的脱硫剂是碳酸钙、氧化钙和氢氧化钙。在高温燃烧锅炉中，碳酸钙首先要在700-800℃条件下分解产生氧化钙，氧化钙再与二氧化硫反应起到脱硫的作用，在该温度下一部分二氧化硫可能已经被释放出去了。因此，虽然碳酸钙价格低廉，但其脱硫效果不如氢氧化钙和氧化钙。许多研究发现，碳酸钙的利用效率只有20—40%。氧化钙吸收了二氧化硫之后进一步反应形成硫酸钙，硫酸钙容易堵塞氧化钙表面的微空，因而不利于二氧化硫的吸收，而在更高的温度1200℃条件下一部分氧化钙可能会烧结，也是导致氧化钙吸收二氧化硫效率较低的原因之一。因此，改进脱硫剂的性能，提高脱硫效果，特别是使其能够适应不同的燃烧条件，仍有较大的发展空间。此外，尽管相同量的煤炭燃烧过程中氮氧化物的排放量低于汽油和柴油，但由于煤炭的使用巨大，氮氧化物的排放同样不容忽视。因此在进行脱硫除尘的同时进行脱硝，也是迫切需要攻克的技术难题。
发明内容
本发明的目的在于克服传统脱硫剂去除二氧化硫的效率低，不能有效去除氮氧化物，以及脱硫剂使用量较大等不足，提供一种以碳酸钙和木醋酸为原料制备脱硫剂，利用该脱硫剂生产清洁型煤的生产方法包括以下步骤：
（1）将碳酸钙与木醋酸按照质量比0.5-8:100混合，在20-100℃的温度条件下反应制成脱硫脱硝剂，反应时间为0.5-10h。所述的碳酸钙为经过粉碎筛分粒度小于1mm的颗粒或粉末状的碳酸钙产品，所述的木醋酸为木材干馏加工的副产品，主要有乙酸等有机酸组成，酸度在0.1-1.5摩尔每升。优选地，反应温度20-50℃，反应时间为2-4h。
（2）将脱硫剂与煤炭按照钙硫比1.0-3:1混合均匀，利用磨具将上述的原料混合物一定成型压力下加压成型，成型后的型煤脱磨，干燥后即得到生物质型煤产品。所述的钙硫比是指脱硫剂中溶解态的钙与煤炭中硫元素的含量之比。优选地，钙硫比在1.7-2.2:1范围内，成型压力所述的成型压力8-35Mpa，进一步优选为10-20Mpa。
本发明的优点和有益效果是：以木醋酸和碳酸钙为原料制备脱硫剂，在不添加粘结剂的条件下生产清洁生物质型煤，生产出生物质型煤燃烧效率高、在高效脱硫的同时有效减少氮氧化物的释放，该方法工艺可行、操作简单、废弃物产生量很少，便于推广应用。
具体实施方式
本发明通过以下实施例进一步详述，但本实施例所叙述的技术内容是说明性的，而不是限定性的，不应依此来局限本发明的保护范围。
实施例1：
将经过粉碎筛分粒度小于1mm的颗粒或粉末状的碳酸钙与酸度为1.2摩尔每升的木醋酸按照质量比5:100混合，在25℃的温度条件下反应3h制成脱硫脱硝剂。将上述脱硫剂与煤炭按照钙硫比1.2:1混合均匀，在18Mpa的成型压力下压制成型，制成生物质型煤产品。制备出的型煤产品经过分析测试，发热量为22.1MJ/kg，抗压强度40N/cm2，固硫率83%，氮氧化物去除率为36%，烟尘去除率75%。
实施例2：
将经过粉碎筛分粒度小于0.5mm的颗粒或粉末状的碳酸钙与酸度为0.5摩尔每升的木醋酸按照质量比2:100混合，在50℃的温度条件下反应1h制成脱硫脱硝剂。将上述脱硫剂与煤炭按照钙硫比1.2:1混合均匀，在20Mpa的成型压力下压制成型，制成生物质型煤产品。制备出的型煤产品经过分析测试，发热量为24MJ/kg，抗压强度37N/cm2，固硫率79%，氮氧化物去除率为31%，烟尘去除率72%。
实施例3：
将经过粉碎筛分粒度小于1.8mm的颗粒或粉末状的碳酸钙与酸度为1.0摩尔每升的木醋酸按照质量比3:100混合，在25℃的温度条件下反应3h制成脱硫脱硝剂。将上述脱硫剂与煤炭按照钙硫比1.3:1混合均匀，在20Mpa的成型压力下压制成型，制成生物质型煤产品。制备出的型煤产品经过分析测试，发热量为24MJ/kg，抗压强度37N/cm2，固硫率82%，氮氧化物去除率为42%，烟尘去除率72%。

Claims (5)

1.一种清洁型煤燃料及其生产方法，其特征在于：生产步骤如下：
1）将碳酸钙与木醋酸按照质量比0.5-8:100混合，在20-100℃的温度条件下反应制成脱硫脱硝剂，反应时间为0.5-10h；
2）将脱硫剂与煤炭按照钙硫比1.0-3:1混合均匀，利用磨具将上述的原料混合物一定成型压力下加压成型，成型后的型煤脱磨，干燥后即得到生物质型煤产品。
2.根据权利要求1所述的一种清洁生物质型煤的生产方法，其特征在于：所述的碳酸钙为经过粉碎筛分粒度小于1mm的颗粒或粉末状的碳酸钙产品。
3.根据权利要求1所述的一种清洁生物质型煤的生产方法，其特征在于：所述的钙硫比是指脱硫剂中溶解态的钙与煤炭中硫元素的含量之比。优选地，钙硫比在1.7-2.2:1范围内，成型压力所述的成型压力8-35Mpa，进一步优选为10-20Mpa。
4.根据权利要求1所述的一种清洁生物质型煤的生产方法，其特征在于：所述反应温度20-50℃，反应时间为2-4h。
5.根据权利要求1所述的一种清洁生物质型煤的生产方法，其特征在于：所述的木醋酸为木材干馏加工的副产品，主要有乙酸等有机酸组成，酸度在0.1-1.5摩尔每升。
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