黏结剂对长焰煤制备民用洁净焦炭强度的影响

在我国广大农村地区,居民仍使用劣质散烧原煤,严重破坏了大气环境。提供优质的煤基洁净燃料是从源头上解决劣质煤散烧所带来环境问题的重要手段之一。但由于传统民用炉具为层燃式,对所用燃料具有强度和块度的要求。因此,如何保证燃料的成型与强度是一个关键问题。基于此,本文以长焰煤为原料,与复合助剂先经冷压成型,再通过热解制备得到洁净焦炭。同时,系统地研究了复合黏结剂添加量、热解温度等对洁净焦炭强度的影响。结果表明:加入1%聚乙烯醇(PVA)、30%洗油渣(WOR),在800℃下可得到抗碎强度为94.7%的洁净焦炭,可满足相应的强度要求。复合添加剂中的PVA为冷态黏结剂,其遇水会在煤粒间形成高黏性网状胶体,促使煤颗粒之间黏结,保证其冷态强度。而WOR为热态黏结剂,其在高温热解过程将转化为高黏结性的类胶质体,将原本松散的、无黏结性的惰性颗粒黏结,最终形成高强度的民用洁净焦炭。该研究对高强度民用洁净焦炭的制备提供理论指导。

民用洁净焦炭燃烧过程中温度和钙硫比对固硫率的影响

对民用洁净焦炭燃烧过程中影响固硫率的主要因素进行了实验研究。利用热重(TG)等表征手段,对原料煤的热解特性进行了分析,同时研究了添加钙基固硫剂后,温度及钙硫比对民用洁净焦炭燃烧过程中固硫率的影响。结果表明:高硫原煤在室温到1 150℃热解过程中,共出现了4个明显失重阶段,分别对应干燥脱气阶段、解聚与分解阶段、缩聚与裂解阶段及盐类高温分解阶段。洁净焦炭燃烧固硫率随着温度的增加呈下降趋势,随着钙硫摩尔比的增加呈上升趋势。当钙硫摩尔比为2.5、燃烧温度为1 050℃时,洁净焦炭燃烧固硫率可达95%以上。

洁净焦炭在民用锅炉上的推广使用

太原市是典型的煤烟型污染城市。冬季城中村民用采暖锅炉绝大多数采取原煤散烧的方式,没有配置任何污染防治设施,低空面源污染十分严重。通过对民用散煤和洁净焦炭的监测比对及分析,说明洁净焦炭不仅好烧、热值高,重要的是相比民用散煤减排效果显著,适合在民用锅炉上推广使用。

煤基清洁燃料替代民用散烧原煤的研究进展

综述了民用型煤、民用兰炭、民用洁净焦炭3种煤基清洁燃料的燃烧特性和污染物排放的现状,比较了3种清洁燃料代替散烧原煤的优劣势。同时指出用洁净焦炭代替民用散烧原煤是可行的。

Na2CO3对民用洁净焦炭燃烧性能影响

民用洁净焦炭是煤与多功能复合助剂经高温干馏制得的低污染物排放民用清洁燃料,对解决民用散烧所带来的大气污染问题有积极意义。然而,前期民用洁净焦炭使用过程中存在着火温度高、燃烧性能差等问题。本文以吕梁肥煤为研究对象,通过添加不同助剂经高温干馏制得焦炭样品,采用TG-DTG、BET、热动力学等方法分析Na_2CO_3对民用洁净焦炭燃烧性能的影响。结果表明:通过浸渍法添加1.0%Na2CO3经高温干馏制得的民用洁净焦炭,与未添加助剂制得焦炭相比其着火温度降低53 K;添加Na2CO3后焦炭TG、DTG曲线明显左移,其平均燃烧速率由0.38 mg/min增大至0.75 mg/min,且综合燃烧指数由2.01×10^–10 mg^2/(min^2·K^3)增大至11.14×10^–10 mg^2/(min^2·K^3);添加Na2CO3后制得焦炭的比表面积显著增大,孔隙结构更为发达,从而促进了燃烧过程的氧传递,使燃烧体系表观活化能明显下降,低温区的表观活化能由454.28 kJ/mol降低至306.85 kJ/mol,高温区的表观活化能由557.36 kJ/mol降低至95.36 kJ/mol,民用洁净焦炭的燃烧性能得到改善。

京津冀地区民用洁净煤燃烧及排放特性

针对居民无烟煤、兰炭燃烧存在的难点燃、易断火、不耐烧等问题,通过热重燃烧试验,分析了兰炭、无烟煤、兰炭和无烟煤混合型煤的燃烧特性,利用民用煤燃烧试验装置进行民用洁净煤燃烧烟气污染物检测。结果表明,兰炭着火温度为449℃,无烟煤着火温度为504℃,兰炭的燃烧失重和失重速率均高于无烟煤,表明兰炭比无烟煤易点燃、燃烧持续时间短,混合型煤能够兼顾二者的燃烧特性,建议在型煤加工过程中采用无烟煤与兰炭混合原料成型。3种产品燃烧排放烟气中颗粒物质量浓度均低于30 mg/m3,烟气成分中SO2质量浓度均低于40 mg/m3,NOx质量浓度均低于140 mg/m3,林格曼黑度为0级,达到国家标准的限值要求。兰炭、无烟煤、兰炭和无烟煤混合型煤是农村居民燃煤的理想清洁燃料。

添加红土对钙基高温固硫剂促进作用研究

针对散烧原煤对大气环境的负面影响,重点研究利用钙基中引入适量的红土助剂,制得复合固硫剂,提高民用洁净焦炭的高温固硫率。结果表明,当钙硫比为2,红土的添加量为1%,燃烧温度为1100℃时,民用洁净焦炭燃烧固硫率可达79%,较同条件下未加红土的民用洁净焦炭,其固硫率提高了44%。本研究为民用洁净焦炭的制备提供了理论依据。

民用低阶烟煤的半焦化洁净利用

为了降低民用劣质煤散烧造成的大气污染,采用低阶烟煤热解半焦为原料,再黏结制成半焦质民用洁净型煤。型煤性质检测结果显示:型煤收到基热值达到26.8 MJ/kg,干基全硫含量≤0.22%。半焦质民用洁净型煤在普通炉具和节能炉具测试结果显示,SO_2、NO_x和烟尘排放分别达到和接近重点地区的新建燃气锅炉排放标准。与普通烟煤在节能炉具中对比测试结果表明,烟尘浓度降低了88.14%,排放量减少86.21%;SO_2浓度降低了70.91%,排放量减少70.83%;NO_x浓度降低了83.08%,排放量减少86.08%。与其他无烟煤型煤在相同条件下的测试对比结果表明:半焦质民用洁净型煤的烟尘排放浓度与其他无烟煤相当,排放烟气成分中SO_2和NO_x的浓度远低于其他无烟煤型煤的排放浓度。