CN107099356B - 提高民用焦炭灰熔点的氧化铝复合添加剂及制法和应用 - Google Patents

提高民用焦炭灰熔点的氧化铝复合添加剂及制法和应用 Download PDF

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Abstract

一种提高民用焦炭灰熔点的氧化铝复合添加剂的重量份组成为高岭土40～60份、石英砂20～30份、氧化铝10～20份、赤铁矿10～20份。本发明原料来源广泛而丰富，价格低廉，民用焦炭灰熔点提升明显。与直接燃烧原煤相比，在不改变现有炉具的前提下，显著提高民用燃料的操作性和适用性，可提高锅炉及人工操作的工作效率，大大提高了民用焦炭的使用性。

Description

提高民用焦炭灰熔点的氧化铝复合添加剂及制法和应用
技术领域
本发明涉及一种提高民用焦炭灰熔点的氧化铝复合添加剂及制备方法和应用。
背景技术
煤炭作为我国的主要能源，其主要的利用方式为燃烧。大量煤炭直接燃烧导致气候变化、碳循环、环境污染和健康危害等诸多问题。与工业和发电用煤相比，民用散烧煤尽管消费量较低，但由于缺乏有效的烟气除尘、脱硫等装置，烟气属直排，成为我国大气污染的主要排放源之一。因此以清洁、环保的燃料替代民用散烧原煤是改善大气环境的关键。
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、低硫排放及不易结渣等优点，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。
民用焦炭作为民用燃煤锅炉的燃料，其排渣方式采用固态排渣。固态排渣方式是指燃用固体燃料的锅炉燃烧所产生的炉渣以固体状态从燃料室排出，固态排渣方式要求燃料燃烧过程中必须使灰渣在到达四周的炉墙前之前就已凝固成固体状态，否则熔融状态的灰渣将黏附在炉墙上形成焦渣，焦渣的存在将造成燃料的利用效率明显下降，结渣严重时甚至会造成锅炉内通道堵塞，影响通风，甚至可能烧断炉条，破坏炉壁，从而损坏炉体。民用焦炭经过焦化过程后本身灰熔点高于原煤灰熔点，再借助添加剂的引入，提高其灰融性，作为一种合格民用燃料可达到其更好的使用效果。
提高煤灰熔点及预防结渣方面的专利，如CN200710059346.9公开了一种提高煤灰熔点的方法，以低灰熔点原煤为原料，掺入10-13％添加剂混合而成；该方法通过直接与原煤进行混合后使用，其实际使用过程不符合民用燃料的使用规律。CN201410549576.3公开了一种预防催化气化气化炉结渣的方法，以高负载催化剂的易结渣煤为原料，掺入自身的水洗渣混合而成样品，样品中高负载催化剂的易结渣煤含量为80-95wt％，水洗渣含量为5-20wt％，制备好的样品在流化床内进行气化；该方法适用于气化炉气化燃料，而不是民用锅炉燃烧。民用焦炭在配煤过程中加入添加剂，能够混合均匀且在不改变原有设施的条件下实现工业化生产，其产品直接作为民用燃料使用。
经检索，提高民用焦炭灰熔点的添加剂未见报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高民用焦炭灰熔点的氧化铝复合添加剂及其制备方法和应用。
原煤在民用炉具燃烧时，特别是民用取暖热水锅炉，经常会发生结渣现象，因为传统原煤灰熔点参差不齐，而旺火状态，炉膛中心温度甚至会超过1300℃，在如此高温下原煤由于其低灰熔点导致灰渣发生熔融，而在炉墙和炉条上发生结渣，该现象不仅影响锅炉的正常操作和燃烧，严重甚至会烧断炉条、损坏炉体。
冶金焦虽然灰熔点高，但是其挥发分很低，仅为1％左右，结构致密，反应性差，着火温度高且燃烧无明显火焰，无法在传统民用炉具中正常使用。
民用洁净焦炭较原煤多了高温干馏过程，经过该过程后，灰熔点较原煤有所提高，再添加助剂后，与原煤相比改变了灰成分组成，通过调节其灰成分中酸碱性氧化物的比例，从而使得灰熔点进一步升高。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案如下：
一种提高民用焦炭火焰长度的氧化铝复合添加剂，其重量份组成为高岭土40～60份、石英砂20～30份、氧化铝10～20份、赤铁矿10～20份。
本发明制备方法，包括如下步骤：
⑴干燥后的高岭土、石英砂、氧化铝及赤铁矿原料分别经粗破、细破至粒
度≤3mm；
⑵分别称取破碎好的原料，并将其混合，搅拌均匀；
⑶拌均匀的混合料经干式研磨，使原料粒度≤150目(0.1mm)；然后在260～300℃条件下煅烧1～2小时，冷却至常温，即为氧化铝复合添加剂。
本发明氧化铝复合添加剂的应用，包括如下步骤：
按氧化铝复合添加剂：配合煤重量比为0.4～1.0:100，将氧化铝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，即得到含有氧化铝复合添加剂的民用焦炭。
如上所述配合煤的质量指标为：FCd≥50％，Vadf≥25％，Ad≤25％，Std＜1.5％。
如上所述筛分是将降至常温的炉料筛分为25-80mm粒度。
本发明与现有技术相比，其直接带来的和必然产生的优点与积极效果如下：
在本发明方法中，所采用的氧化铝复合添加剂，原料来源广泛而丰富，价格低廉，直接添加至配合煤中，通过高温干馏制得含有氧化铝复合添加剂的民用焦炭，其灰熔点可最少提高70℃，和原煤比较其灰熔点提高效果显著。
在本发明方法中生产的民用焦炭与直接燃烧原煤相比，在不改变现有炉具的前提下，显著提高民用燃料的操作性和适用性，可提高锅炉及人工操作的工作效率，大大提高了民用焦炭的使用性。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作出进一步地说明。
实施例1
⑴将干燥后的高岭土、石英砂、氧化铝及赤铁矿添加剂原料分别经粗破、细破至粒度≤3mm；
⑵依次分别称取破碎好的高岭土60kg，石英砂20kg，氧化铝10kg，赤铁矿10kg，并将其混在一起，搅拌均匀；
⑶搅拌均匀的混合料经干式研磨，使原料粒度≤150目(0.1mm)；然后在260℃条件下煅烧2小时，冷却至常温，即为氧化铝复合添加剂；
⑷入炉煤料由20wt％的长焰煤、15wt％的瘦煤、30wt％的1/3焦煤、20wt％的肥煤和15wt％的气煤配合而成配合煤；其配合煤的质量指标为：Vdaf 30.0％，Ad13.5％，FCd60.6％，St,d0.67％；粘结指数G＝65，细度(≤3mm)＝73.6％；
⑸按氧化铝复合添加剂：配合煤重量比为0.4:100，将制好的氧化铝复合添加剂添加到配合煤中，在干馏炉中隔绝空气加热至1100℃，持续加热16h，然后将红热炉料出炉后经熄焦工序降至常温，再经筛分25-80mm粒度，即得到含有氧化铝复合添加剂的民用焦炭。
对比例：配合煤中不添加任何添加剂，在干馏炉中隔绝空气加热至1100℃，持续加热16h，然后将红热炉料出炉后经熄焦工序降至常温，再经筛分，所得焦炭作为对照用焦。
在河南鹤壁市神华煤炭化验设备有限公司生产的HR-6型灰熔点测定仪上，分别对所得民用焦及对照用焦灰分进行灰熔点测试。测试结果如表1所示。
表1添加复合添加剂与未添加复合添加剂焦炭的灰熔点对比
实验组别 灰熔点℃ 提高值℃
配合煤 1230 -
对照用焦 1260 30
添加复合添加剂的民用焦 1330 70
实施例2
⑴将干燥后的高岭土、石英砂、氧化铝及赤铁矿等添加剂原料分别经粗破、细破至粒度≤3mm；
⑵依次分别称取破碎好的高岭土40kg，石英砂20kg、氧化铝20kg、赤铁矿15kg，并将其混在一起，搅拌均匀；
⑶搅拌均匀的混合料经干式研磨，使原料粒度≤150目(0.1mm)；然后在270℃条件下煅烧1.8小时，冷却至常温后包装，即为高岭土复合添加剂；
⑷入炉煤由20wt％的弱粘煤、40wt％的不粘煤、20wt％的气肥煤和20wt％的瘦煤配合而成配合煤；其质量指标(wt％)：Vdaf 33.0％，Ad13.5％，FCd58.2％，St,d0.84％，粘结指数G＝50，细度(≤3mm)＝86.5％；
⑸氧化铝复合添加剂：配合煤重量比为0.6:100，将制好的高岭土复合添加剂添加到配合煤中，在干馏炉中隔绝空气加热至1050℃，持续加热18h，然后将红热炉料出炉后经熄焦工序降至常温，再经筛分25-80mm粒度，即得到含有氧化铝复合添加剂的民用焦炭。
对比例：配合煤中不添加任何添加剂，在干馏炉中隔绝空气加热至1050℃，持续加热18h，然后将红热炉料出炉后经熄焦工序降至常温，再经筛分，所得焦炭作为对照用焦。
在河南鹤壁市神华煤炭化验设备有限公司生产的HR-6型灰熔点测定仪上，分别对所得民用焦及对照用焦灰分进行灰熔点测试。测试结果如表2所示
表2添加复合添加剂与未添加复合添加剂焦炭的灰熔点对比
实验组别 灰熔点℃ 提高值℃
配合煤 1205
对照用焦 1230 25
添加复合添加剂的民用焦 1320 90
实施例3
⑴将干燥后的高岭土、石英砂、氧化铝及赤铁矿等添加剂原料分别经粗破、细破至粒度≤3mm；
⑵依次分别称取破碎好的高岭土45kg，石英砂25kg、氧化铝15kg、赤铁矿10kg，并将其混在一起，搅拌均匀；
⑶搅拌均匀的混合料经干式研磨，使原料粒度≤150目(0.1mm)；然后在270℃条件下煅烧1.8小时，冷却至常温后包装，即为氧化铝复合添加剂；
⑷入炉煤料由20wt％的弱粘煤、15wt％的瘦煤、30wt％的1/3焦煤、20wt％的肥煤和15wt％的主焦煤配合而成配合煤；其配合煤的质量指标为：Vdaf30.0％，Ad13.5％，FCd60.6％，St,d0.67％；粘结指数G＝74，细度(≤3mm)＝73.6％；
⑸按氧化铝复合添加剂：配合煤重量比为0.8:100，将制好的高岭土复合添加剂添加到配合煤中，在干馏炉中隔绝空气加热至1000℃，持续加热20h，然后将红热炉料出炉后经熄焦工序降至常温，再经筛分25-80mm粒度，即得到含有氧化铝复合添加剂的民用焦炭。
对比例：配合煤中不添加任何添加剂，在干馏炉中隔绝空气加热至1000℃，持续加热20h，然后将红热炉料出炉后经熄焦工序降至常温，再经筛分，所得焦炭作为对照用焦。
在河南鹤壁市神华煤炭化验设备有限公司生产的HR-6型灰熔点测定仪上，分别对所得民用焦及对照用焦灰分进行灰熔点测试。测试结果见表3所示。
表3添加复合添加剂与未添加复合添加剂焦炭的灰熔点对比
实验组别 灰熔点℃ 提高值℃
配合煤 1215
对照用焦 1250 35
添加复合添加剂的民用焦 1370 120
实施例4
⑴将干燥后的高岭土、石英砂、氧化铝及赤铁矿等添加剂原料分别经粗破、细破至粒度≤3mm；
⑵依次分别称取破碎好的高岭土60kg，石英砂30kg、氧化铝20kg、赤铁矿20kg，并将其混在一起，搅拌均匀；
⑶搅拌均匀的混合料经干式研磨，使原料粒度≤150目(0.1mm)；然后在270℃条件下煅烧1.8小时，冷却至常温后包装，即为氧化铝复合添加剂；
⑷入炉煤由30wt％的弱粘煤、40wt％的长焰煤、20wt％的气肥煤和10wt％的不粘煤配合而成配合煤；其质量指标(wt％)：Vadf 35.0％，Ad13.5％，FCd56.2％，St,d0.84％，粘结指数G＝40，细度(≤3mm)＝86.5％；
⑸按氧化铝复合添加剂：配合煤重量比为1:100，将制好的高岭土复合添加剂添加到配合煤中，在干馏炉中隔绝空气加热至950℃，持续加热22h，然后将红热炉料出炉后经熄焦工序降至常温，再经筛分25-80mm粒度，即得到含有氧化铝复合添加剂的民用焦炭。
对比例：配合煤中不添加任何添加剂，在干馏炉中隔绝空气加热至950℃，持续加热22h，然后将红热炉料出炉后经熄焦工序降至常温，再经筛分，所得焦炭作为对照用焦。
在河南鹤壁市神华煤炭化验设备有限公司生产的HR-6型灰熔点测定仪上，分别对所得民用焦及对照用焦灰分进行灰熔点测试。测试结果见表4所示。
表4添加复合添加剂与未添加复合添加剂焦炭的灰熔点对比
实验组别 灰熔点℃ 提高值℃
配合煤 1203
对照用焦 1220 17
添加复合添加剂的民用焦 1370 150
通过实施例1～4实验结果可以看出，添加氧化铝复合添加剂后，显著提高了民用焦炭的灰熔点，使得民用焦炭适应性更广，保证了民用焦炭作为一种燃料的应用。

Claims (5)

1.一种提高民用焦炭灰熔点的氧化铝复合添加剂，其特征在于提高民用焦炭灰熔点的氧化铝复合添加剂，其重量份组成为高岭土40～60份、石英砂20～30份、氧化铝10～20份、赤铁矿10～20份。
2.如权利要求1所述的一种提高民用焦炭灰熔点的氧化铝复合添加剂的制法，其特征在于包括如下步骤：
干燥后的高岭土、石英砂、氧化铝及赤铁矿原料分别经粗破、细破至粒度≤3mm；
分别称取破碎好的原料，并将其混合，搅拌均匀；
拌均匀的混合料经干式研磨，使原料粒度≤150目（0.1mm）；然后在260～300℃条件下煅烧1～2小时，冷却至常温，即为氧化铝复合添加剂。
3.如权利要求1所述的一种提高民用焦炭灰熔点的氧化铝复合添加剂的应用，其特征在于包括如下步骤：
按氧化铝复合添加剂：配合煤重量比为0.4～1.0:100，将氧化铝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，即得到含有氧化铝复合添加剂的民用焦炭。
4.如权利要求3所述的一种提高民用焦炭灰熔点的氧化铝复合添加剂的应用，其特征在于所述配合煤的质量指标为：FCd≥50%，Vadf≥25%，Ad≤25%，Std＜1.5%。
5.如权利要求3所述的一种提高民用焦炭灰熔点的氧化铝复合添加剂的应用，其特征在于所述的筛分是将降至常温的炉料筛分为25-80mm粒度。
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