利用工业固体废物制成上点火型煤_石油与能源动力论文

作者: 林增　(哈尔滨市环境保护研究设计院)
【摘要】本文介绍利用工业固体废物制成上点火型煤。符合国家“三废”综合利用和促进国民经济可持续发展的政策。采用多种工业无机固体废物为添加物进行粘结和固硫，按一定比例掺入原煤里制成上点火型煤、充分利用固体废物的潜能。该型煤比传统型煤具有成本低、节约煤炭、使用方便、清洁卫生、降低污染等特点。为城市煤炭开发和固体废物综合利用开辟了新的途径。

煤炭是人类生存重要的能源之一。防治燃煤的污染是世界各国的一项长期而艰巨的任务。绝大多数采用煤散烧的方式，从而成为煤烟型大气污染和能源利用率低的主要根源，尤其北方冬季采暖期长，各商服摊区以及居民取暖厨房作业等，燃用大量煤炭既浪费能源又造成大气环境污染，利用上点火型煤技术可以提高燃煤的热效率，削减二氧化硫、烟尘、一氧化碳等污染物的排放量，减轻煤烟型污染。此外，上点火型煤以一些工业无机固体废物（如：亚麻麻尘、电厂粉煤灰、电石渣等）作为粘结剂和固硫剂。掺入煤里起到催化、氧化、固型等作用。同时治理了其他形式的工业污染、达到以废治废、综合利用的目的。然而以前传统的型煤研究着重有关型煤的生产工艺、型状等方面，对型煤成份及燃烧的特点研究甚少。而以前在使用型煤过程中往往出现接火困难、燃烧不彻底有黑渣等现象，限制了型煤的推广使用。为此对型煤燃烧特点进行分析研究、采用上点火明火反烧方式，解决了传统型煤燃烧时的缺点。本文将着重介绍利用工业固体废物来充当上点火型煤的粘结剂和固硫剂。选择一定比例掺到原煤里制成上点火型煤。该型煤具有成本低、着火性能好、燃烧持续时间长、热利用率高、清洁卫生、降低对大气环境的污染。

1　试验部分
1.1　粘结剂的选择
　　选用来源广泛的固体废物，并能在燃烧中起到催化、氧化作用，不产生新的污染的固体废物。经燃烧试验选定电厂粉煤灰、麻尘等无机固体废物为粘结剂，按着不同比例掺到原煤里，在同等条件下，将5升凉水烧沸，用秒表计量，用相同重量的型煤进行燃烧。观察着火状态，燃烧持续时间和燃烧后的灰渣的状态。重复四次试验，取平均值进行对比。见表1（略）。从表1，看出粉煤灰与麻尘的重量比为1∶1时水烧沸比较快，着火旺、燃烧持续时间长，燃烧后灰渣炼成一块成型好，所以选电厂粉煤灰与亚麻麻尘的重量比为1∶1做为上点火型煤的粘结剂。
1.2　固硫剂的选择
　　选用工业排放的废电石渣为固硫剂，其主要成份为氢氧化钙。主要反应方程式为：

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　　型煤燃烧时产生的二氧化硫，在有水蒸气存在与电石渣作用生成caso₃、caso₄或ca（hso₃）₂、而沉积于煤灰渣中，降低了空气污染。该灰渣能够制砖或制成建筑用陶粒等。

2　试验生产工艺
　　选定电厂粉煤灰、亚麻麻尘、电石渣等无机固体废物为添加物掺到原煤里，制成上点火型煤，其生产工艺为：
　　原煤＋固体废物--粉碎--筛分--搅拌--压成型--干燥--型煤成品
　　制成上点火型煤其规格：外型尺寸俯视正方形边长为100毫米、高度为100毫米，垂直均匀分布直径18毫米的9个小孔，重量为1公斤左右。

3　试验结果
　　本文采用本地区广泛使用的有代表性原煤作为试验用煤、试验样品分二类：一类将原煤按传统的粘土加原煤的方法制成型煤，另一类取同样原煤加入固体废物作粘结剂和固硫剂等无机添加物制成的型煤。制成的二类型煤送到煤炭产品质量监督检验站和环保监测站进行燃烧检测，其结果见表2。

表2　型煤质量检测和环保空气排放检测结果

序号	灰分ag%	挥发酚v_r%	全水分mad%	低位发热值 mj／kg	全硫 st、ad%	烟尘mg／nm³	二氧化硫 mg／nm³
1	38.77	14.89	3.95	18.27	0.13	25.6	45.7
2	40.75	12.06	3.82	17.80	0.14	28.7	42.5
3	38.95	13.49	3.90	17.78	0.10	22.2	43.6
平均	39.46	13.48	3.89	17.95	0.12	25.4	43.9
4	43.25	9.75	4.10	17.46	0.11	43.1	134.4
5	47.28	13.26	3.80	17.52	0.14	38.5	128.2
6	42.78	12.17	4.05	17.24	0.12	45.4	123.6
平均	44.73	11.73	3.98	17.40	0.12	45.7	125.4

　　注：表中1、2、3为加入固体废物上点火型煤4、5、6为传统型煤。

　　从表2看出利用同一种原煤试验，发现固体废物作添加物的上点火型煤发热量平均为17.95mj／kg、灰分平均为39.46％，而粘土作添加物的型煤发热量平均为17.40mj／kg，灰分平均为44.73％，显示前者燃烧的热效力优于后者。

4　试验分析
4.1　电厂粉煤灰对型煤作用
　　电厂粉煤灰中含有部分炭的存在，当型煤点燃后，随着温度升高粉煤可以灼烧、热度比较恒定，温度变化波动小持续时间长，使煤灰渣熔炼成一起，易除灰飞尘小，清洁卫生。
4.2　亚麻麻尘对型煤作用
　　亚麻麻尘含长短不一的纤维，极易点燃、起火快，能增加火焰高度，提高发热值，使型煤与型煤之间接火好，不易有黑渣产生，燃烧彻底。
4.3　电石渣对型煤的作用
　　用电石渣制成的型煤，主要去除二氧化硫，型煤在燃烧中随着温度变化电石渣生成caso₃、ca(hso₃)₂或caso₄而沉积在煤灰渣中，从而减轻二氧化硫的排放量。
4.4　上点火明火反烧的作用
　　采用上点火明火反烧方式，将该型煤点燃时，固体热传导方式向下伸延，煤体强热温度下分解出可燃性气体及通过型煤均匀分布的9个眼孔析出可燃挥发份和未燃成份。在供氧充足下随吸入空气沿煤孔上升，遇炉火高温燃烧作到完全彻底燃烧，达到消烟节能。

5　结束语
　　煤炭是城镇居民生活能源的主体，由于长期原煤散烧、煤炭的利用率低、浪费大量的能源，从而污染了我们赖依生存环境，使空气污染加重。上点火型煤利用工业固体废物作添加物、变废为宝，减少了固体废物对环境的污染，充分利用固体废物的能量，节约煤炭资源30％，降低型煤生产的成本。
　　上点火型煤采用明火反烧方式，干净卫生火力集中、持续时间长，热效率高，燃烧效果好、减轻劳动强度。经试用受到人们普遍好评，使用方便、上火快。上点火型煤各种理化性能均符合国家gb／t13593-92标准，烟气排放符合环保要求，固硫完全。该型煤比传统型煤燃烧时向空气排放的一氧化碳降低80％，二氧化硫降低57％，烟尘降低45％。达到无烟无味，降低燃煤对空气的污染，净化环境，解决工业固体废物对环境污染。利用工业固体废物制成上点火型煤的研究是一件利国利民的大事，该型煤具有推广应用价值，造福于人民，具有社会效益，环境效益和经济效益。

作者单位:参考文献
　　1中国环保产业.no3,1995
　　2煤质分析应用指南^.中国标准出版社出版,1991

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