生物质型焦的生产工艺及性能研究.docx

文章编号:100021964(2000)0520524204生物质型焦的生产工艺及性能研究周仕学,刘泽常,刘振学(山东科技大学化工系,山东济南250031)摘要:研究了用生物质作粘结剂并采用干法冷压成型工艺将烟煤和无烟煤冷压成型,然后炭化制取生物质型焦的工艺1分析了生物质添加量、烟煤种类和配入量以及成型压强对型焦的抗压强度、光学组织、气孔结构、微观强度和反应性的影响.结果表明,随着生物质添加量的增大,型煤的抗压强度随之增大,但型焦的抗压强度降低;配入肥煤和焦煤所产型焦的光学各向异性强、大气孔少、孔隙率低、反应性低、反应后强度高;烟煤与无烟煤之间成焦后为非熔融粘结,导致型焦反应后强度明显降低;生物质、烟煤、无烟煤三者的配比以18∶55∶27为最佳.关键词:生物质;型焦;显微结构;反应性中图分类号:TQ520.6文献标识码:A热(250～550℃的加热速度为3～5℃?min,其它温度下的加热速度为7～9℃?min),终温950℃,高硫强粘结性烟煤用于炼焦会导致焦炭的硫分偏高,用作燃料会排放出大量SO2而污染环境,但配以低硫无烟煤用于生产型焦时,因烟煤中的大部分硫经高温炭化后逸出1,可制得低硫型焦.此外,利用生物质(农作物秸秆、稻壳、锯末、蔗渣等)作为煤料成型的粘结剂代替焦油沥青,可扩大粘结剂来源.采用干法冷压成型,物料混合简单,型煤水分低、炭化时间短.在日本新能源开发机构(NEDO)绿色援助计划(GAP)资助下,我国在临沂建成了生物质型煤示范厂,以肥煤、消石灰、玉米秸为原料,制取生物质型煤燃料.本研究以生物质、烟煤、无烟煤为原料,用其干法冷压成型工艺制备型煤,然后炭化制得生物质型焦.保温1h,水熄焦.型煤和型焦的抗压强度用小型压力试验机测定,以单个枕形球的破坏压力(kN)表示.型焦图1生物质型焦生产工艺流程Fig.1Technologicalprocessoftheproductionofbiomassformedcoke1.2型焦的光学组织和气孔结构的测定光学组织用LeitzMPV23正交偏光显微镜测定,分为各向同性、细粒镶嵌、粗粒镶嵌、流动状、基础各向异性、其它(丝质、破片等),共6类2.型焦的孔隙率用真相对密度和视相对密度计算而得.0.实验部分11.1工艺流程生物质型焦的生产工艺流程如图1所示.烟煤和无烟煤用热空气干燥至水分小于1%、粉碎至粒度小于3mm,生物质用热空气干燥至水分小于10%、粉碎至长度3mm,生物质、烟煤和无烟煤按比例(18∶55∶27)混合好后,用液压机挤压成型(成型压强320MPa).型煤呈枕形,长轴42mm,短轴38mm,最厚处23mm.炭化用燃气炉间接加01～7.5Λm(直径,下同)气孔的孔径分布用Car2lo2200压汞测孔仪测定,以各孔径区间孔容占总孔容的百分数表示.10～150Λm气孔的孔径分布用LeitzMPV23显微镜测定,以各孔径区间气孔数占气孔总数的百分数表示3.收稿日期金项目:山东省自然科学基金资助项目(Q98B06122)作者简介:周仕学(19662),男,山东省临朐市人,山东科技大学副教授,工学博士,从事煤热解研究.烟煤无烟煤生物质干燥粉碎干燥粉碎炭化成型混合第5期周仕学等:生物质型焦的生产工艺及性能研究5251.3微观强度和反应性的测定生物质型焦的微观强度(气孔壁强度和多孔体强度)用显微强度仪测定的显微强度用0.3mm颗粒的质量分数w(颗粒0.3mm)表示;结构强度用量用?Sm,0.3表示,结构强度的降低量用?Ss表示3.实验结果与讨论21mm颗粒的质量分数w(颗粒1mm)表示.粉焦2.1工艺条件对生物质型焦抗压强度的影响实验用玉米秸、晋城无烟煤、兖州气煤、枣庄肥煤、古交焦煤的性质见表1.反应性用1100℃时CO2还原为CO的百分数Α表示,反应10min的碳溶损率用RCRI用反应消耗量占试样量的百分数表示,反应后显微强度的降低表1实验用原料的工业分析和元素分析Table1ProximateandultimateanalysesofsamplesusedintheexperimentwB?%样品粘结指数MadAdVdafSt,dCHNO+S玉米秸晋城无烟煤兖州气煤枣庄肥煤古交焦煤7.332.5678.220.1052.026.260.4541.2703.149.196.380.2196.042.550.750.6601.5910.8436.590.6082.665.842.039.47590.5411.8127.942.6687.065.711.635.60870.7710.1220.290.7789.204.961.454.3979生物质添加量、肥煤配入量、成型压强对型煤和型焦抗压强度的影响如图2所示,由图2可见,生物质对保证型煤的强度是不可缺少的,但生物质炭