CN105885977A - 秸秆固硫型煤及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于煤能源领域，具体涉及一种秸秆固硫型煤及其制备方法。本发明所要解决的技术问题是提供一种秸秆固硫型煤，由以下主要原料混匀压制而成，原煤、生石灰、秸秆；其中，Ca与S摩尔比为1～2，秸秆占原料总重量的20～30％。本发明秸秆固硫型煤具有易燃、脱硫效果显著、未燃损失小等优点。

Description

秸秆固硫型煤及其制备方法
技术领域
本发明属于煤能源领域，具体涉及一种秸秆固硫型煤及其制备方法。
背景技术
近年来，随着农作物单产提高，农业秸秆总量迅速增加，很多地区出现越来越严重的秸秆焚烧现象。秸秆焚烧时产生大量有毒有害物质，不仅会造成雾霾天气，同时也对人与其他生物健康形成威胁。
与此同时，我国每年由于燃煤排放引起大量的SO2排放，造成酸雨频率增多，污染加重，支气管炎、肺气肿、癌症等发病率逐年上升。
现有固硫型煤在燃烧过程中氧化钙与二氧化硫进行反应，从而达到固硫的目的。反应方程式为：CaO+SO2+1/2O2→CaSO4或CaO+SO3→CaSO4
氧化钙在合适的温度下固硫率较高，其最佳固硫温度为800℃左右，固硫率可达82％，但这种固硫效果随着燃烧温度的升高而逐渐下降。这主要因为硫酸酸化反应生成CaSO4的摩尔体积是氧化钙的三倍，反应一段时间后氧化钙颗粒表面气孔很快被堵塞，阻止了二氧化硫向其内部的扩散，从而使其固硫率下降。
另外，当温度高于800℃时，固硫产物CaSO4在还原性气氛中也会发生以下分解反应。
CaSO4+CO→CaO+SO2+CO2
温度高于1200℃后，CaSO4发生纯高温分解：
CaSO4→CaO+SO2+1/2O2
目前型煤燃烧温度一般高达1000℃，因此要提高型煤固硫率不但要考虑低温区固硫剂的固硫效果，而且还要将这种固硫效果一直保持到煤的燃尽。
发明内容
针对现有一般型煤固硫所存在的缺陷，本发明提供了一种秸秆固硫型煤，其具有易燃、脱硫效果显著、未燃损失小等优点。
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种秸秆固硫型煤。该秸秆固硫型煤：由以下主要原料混匀压制而成，原煤、生石灰、秸秆；其中，Ca与S摩尔比为1～2，秸秆占原料总重量的20～30％。
优选的，上述秸秆固硫型煤中，按重量比计，原煤︰秸秆＝3～4︰2～1。
优选的，上述秸秆固硫型煤中，Ca与S摩尔比为2。
优选的，上述秸秆固硫型煤中，所述原煤含硫量ST,d％＝3.46％。
优选的，上述秸秆固硫型煤中，原料还包括脱硫添加剂，脱硫添加剂包括：AlCl3、KMnO4、氯化钠。
优选的，上述秸秆固硫型煤中，AlCl3、KMnO4、氯化钠三者之间的重量比为1︰1︰1。
优选的，上述秸秆固硫型煤中，AlCl3、KMnO4、氯化钠三者总重量占原料总重量的1.5～4.5％。
本发明还提供了上述秸秆固硫型煤的制备方法。该方法包括以下步骤：将原煤粉碎至2mm以下、生石灰粉碎至2mm以下、秸秆粉碎至5～7mm，与其它原料混匀，然后压制成型即可。
优选的，上述制备方法中，所述压制成型时压力为165～175kg，进料转速为33～44rpm，成型转速为6.5～7.0rpm。
本发明秸秆固硫型煤原料简单易得，制备方法简便，不仅可以废物利用、节约原料，减少秸秆田间焚烧污染大气环境问题；而且秸秆固硫型煤具有易燃、脱硫效果显著、未然损失小等优点。
具体实施方式
一般固硫型煤(氧化钙作脱硫剂)固硫率是40％左右，在燃烧过程中，当温度升高到一定程度后固硫剂CaO颗粒内部发生烧结，使孔隙率下降，增大SO2和O2向颗粒内部的扩散阻力，致使钙利用率下降。然而，本发明发明人发现，在一般固硫型煤中可加入有机活性物质秸秆。该秸秆固硫型煤在燃烧过程中，随着温度的升高，由于这些有机物质比煤先燃烧完炭化后留下空隙起到膨化疏松作用，使固硫剂氧化钙颗粒内部不易发生烧结甚至使空隙率反而增加，增大了SO2和O2向CaO颗粒内的扩散作用，提高了钙的利用率，提高了固硫率，本发明型煤固硫率可达到70％以上。同时有机生物质秸秆对生物型煤在燃烧过程中起到的膨化疏松作用增加生物型煤燃烧的空气流通量,使得生物型煤的热效率不仅高于一般型煤，而且大大高于散煤。而一般型煤固硫率为40％左右。
为了进一步提高固硫率，提高固硫率的关键是固硫剂的制备，要求有尽可能大的比表面积、反应活性尽可能高，同时要求固硫剂能耐较高的温度，并使所生成的硫酸盐在高温下不易分解等特点。经研究发现，在氧化钙固硫剂的基础上加入适当的脱硫添加剂可以改善固硫效果。脱硫添加剂包括：AlCl3、KMnO4、氯化钠。
其中，AlCl3能抑制CaSO4的分解。加入量达到一定时，固硫率达到最高，煤燃烧后灰渣主要以CaSO4形式存在。
KMnO4在高温下能与燃烧中SO2等有害气体发生氧化反应后与氧化钙生成硫酸盐固体物质，所有硫酸盐固体物质随炉渣排出，从而达到固硫、降污作用。KMnO4和氯化钠能助燃，有助于秸秆固硫型煤点火，能提高秸秆固硫型煤燃烧时的热效率。
通过在秸秆固硫型煤加入脱硫添加剂，发现固硫率可以达到95％左右，几乎完全把煤中的硫固定在炉渣中。在普通型煤(已加脱硫剂氧化钙)中再加入脱硫添加剂，也能使固硫率大大提高。
所以，本发明提供了一种秸秆固硫型煤，由以下主要原料混匀压制而成，原煤、生石灰、秸秆；其中，生石灰中的钙与原煤中的硫的摩尔比为1～2，秸秆占原料总重量的20～30％。
优选的，上述秸秆固硫型煤中，按重量比计，原煤︰秸秆＝3～4︰2～1，生石灰中的钙与原煤中的硫的摩尔比为2，原煤含硫量ST,d＝3.46％。
优选的，上述秸秆固硫型煤中，原料还包括脱硫添加剂，脱硫添加剂包括：AlCl3、KMnO4、氯化钠。
优选的，上述秸秆固硫型煤中，AlCl3、KMnO4、氯化钠三者之间的重量比为1︰1︰1。
优选的，上述秸秆固硫型煤中，AlCl3、KMnO4、氯化钠三者添加总重量占原料总重量的1.5～4.5％。
本发明中St,d％是在假设干燥无水分状态下煤中含硫重量百分比。
本发明还提供了上述秸秆固硫型煤的制备方法。该方法包括以下步骤：将原煤粉碎至2mm以下、生石灰粉碎至2mm以下、秸秆粉碎至5～7mm，与其它原料混匀，然后压制成型即可。
优选的，上述制备方法中，所述压制成型时压力为165～175kg，进料转速为33～44rpm，成型转速为6.5～7.0rpm，各参数可通过成型机直接控制。
本发明实施例所用的成型机为日本轴压式试验成型主机K-123A。
实施例1
原煤︰秸秆＝80︰20，生石灰的添加量为Ca/S＝1，原煤含硫量ST,d％＝3.46％。将原煤、生石灰、秸秆粉碎、压制成型即得秸秆固硫型煤。本实施例秸秆固硫型煤的固硫率为48.2％。
实施例2
除Ca/S＝1.5外，其他相同。本实施例秸秆固硫型煤的固硫率为58.7％。
实施例3
除Ca/S＝2外，其他相同。本实施例秸秆固硫型煤的固硫率为66.7％。
实施例4
除Ca/S＝2.5外，其他相同。本实施例秸秆固硫型煤的固硫率为67.2％。
实施例5
除Ca/S＝2外，加入脱硫添加剂(AlCl3︰KMnO4︰NaCl＝1︰1︰1，三者总和占型煤总重量的3.0％)，其他相同。本实施例秸秆固硫型煤的固硫率为95.3％。
下列表1为原煤与本发明实施例3秸秆固硫型煤的脱硫指标对比；表2为本发明实施例产品与芙蓉煤、普通型煤的脱硫指标等对比。
表1
表2
从上表1、2可以看出，本发明秸秆固硫型煤脱硫效率明显优于原煤、一般的普通型煤，固硫率达到60％以上；并且，再加入脱硫添加剂，秸秆固硫型煤的固硫率可达95％以上，秸秆固硫型煤的热效率比一般散煤也有所提高。

Claims (9)

1.一种秸秆固硫型煤，其特征在于：由以下主要原料混匀压制而成，原煤、生石灰、秸秆；其中，Ca与S摩尔比为1～2，秸秆占原料总重量的20～30％。
2.根据权利要求1所述的秸秆固硫型煤，其特征在于：按重量比计，原煤︰秸秆＝3～4︰2～1。
3.根据权利要求1或2所述的秸秆固硫型煤，其特征在于：Ca与S摩尔比为2。
4.根据权利要求1～3任一项所述的秸秆固硫型煤，其特征在于：所述原煤含硫量ST,d％＝3.46％。
5.根据权利要求1～4任一项所述的秸秆固硫型煤，其特征在于：原料还包括脱硫添加剂，脱硫添加剂包括：AlCl3、KMnO4、氯化钠。
6.根据权利要求5所述的秸秆固硫型煤，其特征在于：AlCl3、KMnO4、氯化钠三者之间的重量比为1︰1︰1。
7.根据权利要求5或6所述的秸秆固硫型煤，其特征在于：AlCl3、KMnO4、氯化钠三者总重量占原料总重量的1.5～4.5％。
8.权利要求1～7任一项所述的秸秆固硫型煤的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将原煤粉碎至2mm以下、生石灰粉碎至2mm以下、秸秆粉碎至5～7mm，与其它原料混匀，然后压制成型即可。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述压制成型时压力为165～175kg，进料转速为33～44rpm，成型转速为6.5～7.0rpm。
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