本發(fā)明涉及一種提高民用焦炭灰熔點的氧化鋁復合添加劑及制備方法和應用。
背景技術(shù)：
：煤炭作為我國的主要能源，其主要的利用方式為燃燒。大量煤炭直接燃燒導致氣候變化、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。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(fā)、低硫排放及不易結(jié)渣等優(yōu)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(xù)火能力強、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。民用焦炭作為民用燃煤鍋爐的燃料，其排渣方式采用固態(tài)排渣。固態(tài)排渣方式是指燃用固體燃料的鍋爐燃燒所產(chǎn)生的爐渣以固體狀態(tài)從燃料室排出，固態(tài)排渣方式要求燃料燃燒過程中必須使灰渣在到達四周的爐墻前之前就已凝固成固體狀態(tài)，否則熔融狀態(tài)的灰渣將黏附在爐墻上形成焦渣，焦渣的存在將造成燃料的利用效率明顯下降，結(jié)渣嚴重時甚至會造成鍋爐內(nèi)通道堵塞，影響通風，甚至可能燒斷爐條，破壞爐壁，從而損壞爐體。民用焦炭經(jīng)過焦化過程后本身灰熔點高于原煤灰熔點，再借助添加劑的引入，提高其灰融性，作為一種合格民用燃料可達到其更好的使用效果。提高煤灰熔點及預防結(jié)渣方面的專利，如cn200710059346.9公開了一種提高煤灰熔點的方法，以低灰熔點原煤為原料，摻入10-13％添加劑混合而成；該方法通過直接與原煤進行混合后使用，其實際使用過程不符合民用燃料的使用規(guī)律。cn201410549576.3公開了一種預防催化氣化氣化爐結(jié)渣的方法，以高負載催化劑的易結(jié)渣煤為原料，摻入自身的水洗渣混合而成樣品，樣品中高負載催化劑的易結(jié)渣煤含量為80-95wt％，水洗渣含量為5-20wt％，制備好的樣品在流化床內(nèi)進行氣化；該方法適用于氣化爐氣化燃料，而不是民用鍋爐燃燒。民用焦炭在配煤過程中加入添加劑，能夠混合均勻且在不改變原有設施的條件下實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，其產(chǎn)品直接作為民用燃料使用。經(jīng)檢索，提高民用焦炭灰熔點的添加劑未見報道。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種提高民用焦炭灰熔點的氧化鋁復合添加劑及其制備方法和應用。原煤在民用爐具燃燒時，特別是民用取暖熱水鍋爐，經(jīng)常會發(fā)生結(jié)渣現(xiàn)象，因為傳統(tǒng)原煤灰熔點參差不齊，而旺火狀態(tài)，爐膛中心溫度甚至會超過1300℃，在如此高溫下原煤由于其低灰熔點導致灰渣發(fā)生熔融，而在爐墻和爐條上發(fā)生結(jié)渣，該現(xiàn)象不僅影響鍋爐的正常操作和燃燒，嚴重甚至會燒斷爐條、損壞爐體。冶金焦雖然灰熔點高，但是其揮發(fā)分很低，僅為1％左右，結(jié)構(gòu)致密，反應性差，著火溫度高且燃燒無明顯火焰，無法在傳統(tǒng)民用爐具中正常使用。民用潔凈焦炭較原煤多了高溫干餾過程，經(jīng)過該過程后，灰熔點較原煤有所提高，再添加助劑后，與原煤相比改變了灰成分組成，通過調(diào)節(jié)其灰成分中酸堿性氧化物的比例，從而使得灰熔點進一步升高。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下：一種提高民用焦炭火焰長度的氧化鋁復合添加劑，其重量份組成為高嶺土40～60份、石英砂20～30份、氧化鋁10～20份、赤鐵礦10～20份。本發(fā)明制備方法，包括如下步驟：⑴干燥后的高嶺土、石英砂、氧化鋁及赤鐵礦原料分別經(jīng)粗破、細破至粒度≤3mm；⑵分別稱取破碎好的原料，并將其混合，攪拌均勻；⑶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℃條件下煅燒1～2小時，冷卻至常溫，即為氧化鋁復合添加劑。本發(fā)明氧化鋁復合添加劑的應用，包括如下步驟：按氧化鋁復合添加劑：配合煤重量比為0.4～1.0:100，將氧化鋁復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℃，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，即得到含有氧化鋁復合添加劑的民用焦炭。如上所述配合煤的質(zhì)量指標為：fcd≥50％，vadf≥25％，ad≤25％，std＜1.5％。如上所述篩分是將降至常溫的爐料篩分為25-80mm粒度。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其直接帶來的和必然產(chǎn)生的優(yōu)點與積極效果如下：在本發(fā)明方法中，所采用的氧化鋁復合添加劑，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氧化鋁復合添加劑的民用焦炭，其灰熔點可最少提高70℃，和原煤比較其灰熔點提高效果顯著。在本發(fā)明方法中生產(chǎn)的民用焦炭與直接燃燒原煤相比，在不改變現(xiàn)有爐具的前提下，顯著提高民用燃料的操作性和適用性，可提高鍋爐及人工操作的工作效率，大大提高了民用焦炭的使用性。具體實施方式下面對本發(fā)明的具體實施方式作出進一步地說明。實施例1⑴將干燥后的高嶺土、石英砂、氧化鋁及赤鐵礦添加劑原料分別經(jīng)粗破、細破至粒度≤3mm；⑵依次分別稱取破碎好的高嶺土60kg，石英砂20kg，氧化鋁10kg，赤鐵礦10kg，并將其混在一起，攪拌均勻；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℃條件下煅燒2小時，冷卻至常溫，即為氧化鋁復合添加劑；⑷入爐煤料由20wt％的長焰煤、15wt％的瘦煤、30wt％的1/3焦煤、20wt％的肥煤和15wt％的氣煤配合而成配合煤；其配合煤的質(zhì)量指標為：vdaf30.0％，ad13.5％，fcd60.6％，st,d0.67％；粘結(jié)指數(shù)g＝65，細度(≤3mm)＝73.6％；⑸按氧化鋁復合添加劑：配合煤重量比為0.4:100，將制好的氧化鋁復合添加劑添加到配合煤中，在干餾爐中隔絕空氣加熱至1100℃，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25-80mm粒度，即得到含有氧化鋁復合添加劑的民用焦炭。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℃，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，所得焦炭作為對照用焦。在河南鶴壁市神華煤炭化驗設備有限公司生產(chǎn)的hr-6型灰熔點測定儀上，分別對所得民用焦及對照用焦灰分進行灰熔點測試。測試結(jié)果如表1所示。表1添加復合添加劑與未添加復合添加劑焦炭的灰熔點對比實驗組別灰熔點℃提高值℃配合煤1230-對照用焦126030添加復合添加劑的民用焦133070實施例2⑴將干燥后的高嶺土、石英砂、氧化鋁及赤鐵礦等添加劑原料分別經(jīng)粗破、細破至粒度≤3mm；⑵依次分別稱取破碎好的高嶺土40kg，石英砂20kg、氧化鋁20kg、赤鐵礦15kg，并將其混在一起，攪拌均勻；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℃條件下煅燒1.8小時，冷卻至常溫后包裝，即為高嶺土復合添加劑；⑷入爐煤由20wt％的弱粘煤、40wt％的不粘煤、20wt％的氣肥煤和20wt％的瘦煤配合而成配合煤；其質(zhì)量指標(wt％)：vdaf33.0％，ad13.5％，fcd58.2％，st,d0.84％，粘結(jié)指數(shù)g＝50，細度(≤3mm)＝86.5％；⑸氧化鋁復合添加劑：配合煤重量比為0.6:100，將制好的高嶺土復合添加劑添加到配合煤中，在干餾爐中隔絕空氣加熱至1050℃，持續(xù)加熱18h，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25-80mm粒度，即得到含有氧化鋁復合添加劑的民用焦炭。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1050℃，持續(xù)加熱18h，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，所得焦炭作為對照用焦。在河南鶴壁市神華煤炭化驗設備有限公司生產(chǎn)的hr-6型灰熔點測定儀上，分別對所得民用焦及對照用焦灰分進行灰熔點測試。測試結(jié)果如表2所示表2添加復合添加劑與未添加復合添加劑焦炭的灰熔點對比實驗組別灰熔點℃提高值℃配合煤1205對照用焦123025添加復合添加劑的民用焦132090實施例3⑴將干燥后的高嶺土、石英砂、氧化鋁及赤鐵礦等添加劑原料分別經(jīng)粗破、細破至粒度≤3mm；⑵依次分別稱取破碎好的高嶺土45kg，石英砂25kg、氧化鋁15kg、赤鐵礦10kg，并將其混在一起，攪拌均勻；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℃條件下煅燒1.8小時，冷卻至常溫后包裝，即為氧化鋁復合添加劑；⑷入爐煤料由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；其配合煤的質(zhì)量指標為：vdaf30.0％，ad13.5％，fcd60.6％，st,d0.67％；粘結(jié)指數(shù)g＝74，細度(≤3mm)＝73.6％；⑸按氧化鋁復合添加劑：配合煤重量比為0.8:100，將制好的高嶺土復合添加劑添加到配合煤中，在干餾爐中隔絕空氣加熱至1000℃，持續(xù)加熱20h，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25-80mm粒度，即得到含有氧化鋁復合添加劑的民用焦炭。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1000℃，持續(xù)加熱20h，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，所得焦炭作為對照用焦。在河南鶴壁市神華煤炭化驗設備有限公司生產(chǎn)的hr-6型灰熔點測定儀上，分別對所得民用焦及對照用焦灰分進行灰熔點測試。測試結(jié)果見表3所示。表3添加復合添加劑與未添加復合添加劑焦炭的灰熔點對比實驗組別灰熔點℃提高值℃配合煤1215對照用焦125035添加復合添加劑的民用焦1370120實施例4⑴將干燥后的高嶺土、石英砂、氧化鋁及赤鐵礦等添加劑原料分別經(jīng)粗破、細破至粒度≤3mm；⑵依次分別稱取破碎好的高嶺土60kg，石英砂30kg、氧化鋁20kg、赤鐵礦20kg，并將其混在一起，攪拌均勻；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℃條件下煅燒1.8小時，冷卻至常溫后包裝，即為氧化鋁復合添加劑；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(wt％)：vadf35.0％，ad13.5％，fcd56.2％，st,d0.84％，粘結(jié)指數(shù)g＝40，細度(≤3mm)＝86.5％；⑸按氧化鋁復合添加劑：配合煤重量比為1:100，將制好的高嶺土復合添加劑添加到配合煤中，在干餾爐中隔絕空氣加熱至950℃，持續(xù)加熱22h，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25-80mm粒度，即得到含有氧化鋁復合添加劑的民用焦炭。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950℃，持續(xù)加熱22h，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，所得焦炭作為對照用焦。在河南鶴壁市神華煤炭化驗設備有限公司生產(chǎn)的hr-6型灰熔點測定儀上，分別對所得民用焦及對照用焦灰分進行灰熔點測試。測試結(jié)果見表4所示。表4添加復合添加劑與未添加復合添加劑焦炭的灰熔點對比實驗組別灰熔點℃提高值℃配合煤1203對照用焦122017添加復合添加劑的民用焦1370150通過實施例1～4實驗結(jié)果可以看出，添加氧化鋁復合添加劑后，顯著提高了民用焦炭的灰熔點，使得民用焦炭適應性更廣，保證了民用焦炭作為一種燃料的應用。當前第1頁12