提高民用焦炭火焰長度的鋁礬土復(fù)合添加劑及制法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種提高民用焦炭火焰長度的鋁礬土復(fù)合添加劑及制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 煤炭作為我國的主導(dǎo)能源，其主要的利用方式為燃燒。大量煤炭直接燃燒導(dǎo)致氣 候變化、碳循環(huán)、環(huán)境污染和健康危害等諸多問題。與工業(yè)和發(fā)電用煤相比，民用散燒煤盡 管消費(fèi)量較低，但由于缺乏有效的煙氣除塵、脫硫等裝置，煙氣屬直排，成為我國大氣污染 的主要排放源之一。因此以清潔、環(huán)保的燃料替代民用散燒原煤是改善大氣環(huán)境的關(guān)鍵。
[0003] 民用焦炭是以燃料煤(動力煤)為主，并輔以少量焦煤、固硫劑、增碳劑、助燃劑等， 利用現(xiàn)有焦化廠生產(chǎn)設(shè)備，通過高溫干餾而得的潔凈固體燃料。具有成塊好、強(qiáng)度適中、低 揮發(fā)、低硫排放及不易結(jié)渣等優(yōu)點(diǎn)，無需脫硫設(shè)施，尾氣即可滿足國家排放標(biāo)準(zhǔn);而且易點(diǎn) 火、續(xù)火能力強(qiáng)、升溫速度快、燃燒持續(xù)時間長，是各種民用生活爐具理想的燃料。
[0004] 傳統(tǒng)冶金焦主要用于高爐煉鐵和有色金屬冶煉，要求具有高強(qiáng)度和低反應(yīng)活性。 配合煤在高溫干餾過程中，其揮發(fā)分等不斷溢出，導(dǎo)致焦炭活性不斷下降；同時，由于過程 是一個不斷閉孔的高度石墨化過程，導(dǎo)致焦炭孔隙率急劇下降，致使其反應(yīng)活性降低。而作 為燃料則要求其反應(yīng)活性較高以利于燃燒。因此欲使焦炭作為一種合適的民用燃料，必需 提高民用焦炭的反應(yīng)活性。此外，現(xiàn)有爐具大都燃燒揮發(fā)性較高的原煤，其火焰長度較長， 鍋爐熱效率高;然而傳統(tǒng)焦炭燃燒過程基本沒有火焰，如果將其作為燃料，僅靠輻射熱，現(xiàn) 有鍋爐的熱效率相對較低。因此民用焦炭作為一種燃料，必需借助添加劑的引入，提高其反 應(yīng)活性，增加其火焰高度，方可滿足作為一種合格民用燃料的要求。
[0005] 提高煤催化氣化活性方面的專利，如CN201410548041.4公開了一種提高煤催化氣 化活性和催化劑回收的方法，先將高灰煤酸洗脫灰，然后通過浸漬的方法在煤中添加2-10wt%的碳酸鉀催化劑，可顯著提高煤的反應(yīng)活性;CN201310439546.2公開了一種煤催化 氣化催化劑及其制備方法和用途，以廉價的鹵離子金屬鹽為催化劑的前驅(qū)體，采用pH值調(diào) 節(jié)劑，通過離子交換技術(shù)將有效金屬組份擔(dān)載于煤基上，可有效提高煤炭轉(zhuǎn)化率。這些催化 氣化劑均是針對煤炭開發(fā)的產(chǎn)品，直接擔(dān)載至煤中，且其反應(yīng)產(chǎn)物為合成氣，不經(jīng)過高溫干 餾；由于民用焦炭需要經(jīng)過高溫干餾的特殊工藝，其燃燒過程中必須增加反應(yīng)活性以及火 焰長度。經(jīng)檢索，提高民用焦炭火焰長度的添加劑未見報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種反應(yīng)活性好的提高民用焦炭火焰長度的鋁礬土復(fù)合添 加劑及其制備方法和應(yīng)用。
[0007] 煤炭在民用爐具燃燒時，特別是民用取暖熱水鍋爐，需要有一定的火焰長度，因?yàn)?傳統(tǒng)民用爐具多按高揮發(fā)煙煤燃料設(shè)計(jì)。煙煤著火溫度低與火焰較長均與其高揮發(fā)分有 關(guān)，煙煤升溫過程中，揮發(fā)分逸出，未達(dá)到燃點(diǎn)即逸出的揮發(fā)分即為黑煙，達(dá)到燃點(diǎn)后逸出 的揮發(fā)分燃燒形成火焰。煙煤在較低溫度下逸出的揮發(fā)分即為煙氣，嚴(yán)重污染大氣環(huán)境。
[0008] 冶金焦揮發(fā)分很低，僅為1 %左右，結(jié)構(gòu)致密，反應(yīng)性差，著火溫度較高且燃燒無明 顯火焰，即火焰長度與煙煤相比短得多，無法在傳統(tǒng)民用爐具正常使用。
[0009] 本發(fā)明使用了添加助劑制備的民用潔凈焦炭與冶金焦相比，具有更發(fā)達(dá)的微孔結(jié) 構(gòu)與較大比表面（比表面由〈lm2/g增至200m 2/g，氣孔率由40 %提至55 % )，反應(yīng)性也由冶金 焦的20%提至55%以上。民用潔凈焦炭作為燃料使用時，改變了火焰形成機(jī)理，燃燒與氣化 同時發(fā)生，將原來由揮發(fā)分產(chǎn)生火焰變?yōu)闅饣a(chǎn)生C0形成火焰，火焰拉長，可適用于各種民 用爐具。
[0010] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下：
[0011] 一種提高民用焦炭火焰長度的鋁礬土復(fù)合添加劑，其重量份組成為鋁礬土 40~60 份、石灰石20~40份、磁鐵礦10~15份、碳酸鉀5~10份。
[0012] 本發(fā)明制備方法，包括如下步驟：
[0013] ⑴將干燥后的鋁礬土、石灰石、磁鐵礦及碳酸鉀等添加劑原料分別經(jīng)粗破、細(xì)破至 粒度< 3mm;
[0014] ⑵分別稱取破碎好的添加劑原料，并將其混合，攪拌均勻；
[0015]⑶攪拌均勻的混合料經(jīng)干式研磨，使原料粒度<150目（0.1mm);然后在260~300 °C條件下煅燒1~2小時，冷卻至常溫，即為鋁礬土復(fù)合添加劑。
[0016] 本發(fā)明鋁礬土復(fù)合添加劑的應(yīng)用，包括如下步驟：
[0017] 按鋁礬土復(fù)合添加劑:配合煤重量比為0.3~1.5 :100，將鋁礬土復(fù)合添加劑添加 到配合煤中，在干餾爐中隔絕空氣加熱至900~1100°C，持續(xù)加熱16~24h，然后將紅熱爐料 出爐后經(jīng)熄焦工序降至常溫，再經(jīng)篩分，即得到含有鋁礬土復(fù)合添加劑的民用焦炭。
[0018] 如上所述配合煤的質(zhì)量指標(biāo)為:FCd 2 50 %，vadf 2 25 %，Ad < 25%，Std< 1.5 %。
[0019] 如上所述的篩分是降至常溫爐料篩分為25-80mm粒度。
[0020] 本發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)相比，其直接帶來的和必然產(chǎn)生的優(yōu)點(diǎn)與積極效果如下：
[0021] 在本發(fā)明方法中，所采用的鋁礬土復(fù)合添加劑，原料來源廣泛而豐富，價格低廉， 直接添加至配合煤中，通過高溫干餾制得含有鋁礬土復(fù)合添加劑的民用焦炭，其火焰長度 可從100~200mm增加至430~690mm，提高幅度達(dá)330~490mm，效果顯著。
[0022] 在本發(fā)明方法中生產(chǎn)的民用焦炭與直接燃燒焦炭相比，在不改變現(xiàn)有爐具的前提 下，顯著提高民用焦炭燃燒火焰長度及反應(yīng)活性;可提高民用焦炭的燃燒效率，使民用焦炭 充分燃燒，從而減少了廢棄物的排放量，有利于環(huán)境保護(hù)。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作出進(jìn)一步地說明。
[0024] 實(shí)施例1
[0025]⑴將干燥后的鋁礬土、石灰石、磁鐵礦及碳酸鉀添加劑原料分別經(jīng)粗破、細(xì)破至粒 度 < 3mm;
[0026] ⑵依次分別稱取破碎好的鋁礬土 60kg，石灰石20kg、磁鐵礦10kg、碳酸鉀5kg，并將 其混在一起，攪拌均勻；
[0027]⑶攪拌均勻的混合料經(jīng)干式研磨，使原料粒度< 150目（0.1mm);然后在260°C條件 下煅燒2小時，冷卻至常溫，即為鋁礬土復(fù)合添加劑；
[0028] ⑷入爐煤料由20wt %的長焰煤、15wt %的貧煤、30wt %的1/3焦煤、20wt %的肥煤 和15wt%的主焦煤配合而成配合煤；其配合煤的質(zhì)量指標(biāo)為：Vadf 30.0%，Adl3.5%， FCd60.6%，St,d0.67%;粘結(jié)指數(shù)G = 74,細(xì)度（<3mm) = 73.6%;
[0029] (5)按鋁礬土復(fù)合添加劑:配合煤重量比為0.3:100,將制好的鋁礬土復(fù)合添加劑添 加到配合煤中，在干餾爐中隔絕空氣加熱至1100°C，持續(xù)加熱16h，然后將紅熱爐料出爐后 經(jīng)熄焦工序降至常溫，再經(jīng)篩分，即得到粒度為25-80mm的含有鋁礬土復(fù)合添加劑的民用焦 炭。
[0030] 對比例:配合煤中不添加任何添加劑，在干餾爐中隔絕空氣加熱至1100°C，持續(xù)加 熱16h，然后將紅熱爐料出爐后經(jīng)熄焦工序降至常溫，再經(jīng)篩分，所得粒度為25-80mm的焦炭 作為對照用焦。
[0031] 在北京創(chuàng)字爐具有限公司生產(chǎn)的NS18-2型150m2民用反射爐中分別對所得民用焦 及對照用焦進(jìn)行燃燒試驗(yàn)，用0-500_鋼板尺測試火焰高度，測試結(jié)果如表1所示。
[0032] 表1添加復(fù)合添加劑與未添加復(fù)合添加劑焦炭的火焰長度對比
[0033]
[0034] 實(shí)施例2
[0035]⑴將干燥后的鋁礬土、石灰石、磁鐵礦及碳酸鉀添加劑原料分別經(jīng)粗破、細(xì)破至粒 度 < 3mm;
[0036] ⑵依次分別稱取破碎好的錯研^±55kg，石灰石25kg、磁鐵礦11.3kg、碳酸鉀6.3kg， 并將其混在一起，攪拌均勻；
[0037]⑶攪拌均勻的混合料經(jīng)干式研磨，使原料粒度< 150目（0.1mm);然后在270°C條件 下煅燒1.8小時，冷卻至常溫后包裝，即為鋁礬土復(fù)合添加劑；
[0038]⑷入爐煤由30wt %的弱粘煤、40wt %的長焰煤、20wt %的氣肥煤和10wt %的不粘 煤配合而成配合煤;其質(zhì)量指標(biāo)(wt% ):Vadf 35.0%，Adl3.5%，F(xiàn)Cd56.2%，St,d0.84%，粘結(jié) 指數(shù)G = 40,細(xì)度（< 3mm)=86.5% ;
[0039] (5)按鋁礬土復(fù)合添加劑:配合煤重量比為0.6:100，將制好的鋁礬土復(fù)合添加劑添 加到配合煤中，在干餾爐中