[發明專利]降低民用焦炭著火溫度的褐煤復合添加劑及制法和應用

在審

• 申請號: 201710755087.7
• 申請日: 2017-08-29
• 公開（公告）號: CN107418643A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 杜文廣;劉守軍;張智聰;楊頌
• 申請（專利權）人: 太原理工大學;太原科瑞康潔凈能源有限公司
• 主分類號: C10L5/04
• 分類號: C10L5/04;C10L9/10;C10L10/02
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司14101
• 代理人: 劉寶賢

技術領域

本發明涉及一種降低民用焦炭著火溫度的褐煤復合添加劑及制備方法和應用。

背景技術

煤炭燃燒是我國目前乃至今后相當長時間獲取能源的主要方式，大量煤炭的直接燃燒排放的粉塵、二氧化硫、氮氧化物等對生態環境，尤其是大氣環境造成了嚴重的危害，導致我國大氣環境污染嚴重，霧霾天氣頻發。基于燃煤污染現狀，國家先后出臺了一系列的法律與法規，并采取了強有力的懲罰措施。盡管這些條例的實施對燃煤污染程度的加劇起到一定的遏制作用，但距離要達到的環保目標仍差之甚遠。

事實上，農村家用燃煤對環境污染不容忽視。據初步測算，北方農村每燃燒1噸高揮發原煤，將會排放2.5噸以上的二氧化碳(碳排放系數0.67)、150千克以上的其它染污物(碳氧化率0.85)。2014年民用散燒用煤量為1.6億噸，僅占全國用煤量的3.8％，以二氧化硫排放為例，我國電廠年排放量為200萬噸，民用散燒則高達320萬噸，是電廠排放總量的1.6倍。此外，民用散燒用煤的煙塵污染、氮氧化物污染、灰渣污染等一系列問題對生態環境的破壞更是不可估量。然而，受地域、經濟、文化等因素的影響，解決起來十分困難。要想從根本上解決農村及小城鎮的燃煤污染問題，為這些地區提供優質、低價、清潔的替代燃料是當務之急。

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，利用現有焦化廠生產設備，通過高溫干餾而得的潔凈固體燃料。具有成塊好、強度適中、低揮發、低排放硫及不易結渣等優點，無需脫硫設施，尾氣即可滿足國家排放標準；而且易點火、續火能力強、升溫速度快、燃燒持續時間長，是各種民用生活爐具理想的燃料。

焦炭用作民用燃料，必須解決焦炭著火溫度高、點火困難的問題。目前，冶金焦著火溫度為600℃左右，而煙煤和無煙煤的著火溫度分別為350℃和500℃。因此，必須借助助燃劑的引入，將著火溫度降至400℃左右，以滿足民用爐點火要求。

關于燃煤助燃劑的專利已有很多，如CN90105106.3公開了一種燃煤助燃劑，它含有硼泥、石灰石、鋁礬土、白泥、錳渣、氧化鐵、植物碎屑以及碳酸鈉、硝酸鈉、氯化鈉三種鈉鹽中的至少一種，該助燃劑可明顯改善燃燒狀況，提高爐火溫度；CN97105154.2公開一種適用于多種煤的燃煤助燃劑，由硼泥、電石灰、石灰石、鐵選尾礦渣、二氧化錳、生產重鉻酸鉀的廢渣、生產重鉻酸鈉的廢渣、鋁礬土、氫氧化鈉、碳酸鈉、硝酸鈉、氧化鈉和植物碎屑按一定比例組成，使用時將助燃劑與煤按一定比例混合均勻即可；CN201310417513.8公開了一種節能高效燃煤助燃劑及其制備方法，其配方由氧化鋅和二氧化錳組成，可提高煤的燃燒活性和點火性能、火焰溫度。這些助燃劑均是針對燃煤開發的產品，大都采用助氧燃燒的技術原理，直接加入燃煤，促使煤炭充分燃燒，起到助燃、增能、節煤的作用。由于民用焦炭需要經過高溫干餾的特殊工藝，燃煤助燃劑中的大部分組份會因高溫分解而失效；因此，民用焦炭無法使用現有技術的燃煤助燃劑。

發明內容

本發明的目的是提供一種能顯著降低民用焦炭著火溫度的褐煤復合添加劑及其制備方法和應用。

本發明與現有文獻報道的助燃劑存在顯著區別，主要表現在：1)降低著火溫度的機理不同。傳統燃煤助燃劑自身為易燃物，因其著火溫度低，靠自燃引燃煤炭，因此，加入助燃劑后絕對禁止高溫處理，否則將失去助燃效果；本發明助燃源于復合氧化物的催化作用。首先在高溫干餾還原條件下，依靠助劑的催化氣化作用在焦炭表面與內部形成碳缺陷，成為氧化燃燒的起燃點；另外，復合助劑在高溫還原氣氛下，會形成少量金屬微晶，遇氧氣極易燃燒放熱形成局部高溫點，從而引燃焦炭。褐煤作為還原劑和活化劑，添加至民用焦炭原料中，在高溫干餾時促進了碳缺陷及金屬微晶的形成，與復合添加劑中的其它成分一起作用，降低民用焦炭的著火溫度。2)加入階段不同。傳統燃煤助燃劑多在型煤制備前加入，然后經混合、粘結、冷壓成型；或與散煤混合后直接入爐燃燒。本專利助劑在干餾配煤時加入，經混合、搗固、高溫干餾成為民用潔凈焦炭。

褐煤，又名柴煤，是一種煤化程度介于泥炭與瀝青煤之間的低級煤，是泥炭經成巖作用形成的腐殖煤，煤化程度最低，呈褐色、黑褐色或黑色,一般暗淡或呈瀝青光澤,不具粘結性，活性高，化學反應性強。我國褐煤儲量約占世界褐煤總儲量的16％，占全國煤炭儲量1/8左右,2015年我國褐煤年產量達8.9億噸。褐煤的質量指標為：M_ad＜20％,V_daf＞40％，A_d＜24％，S_t,d＜0.5％。