生物质型煤技术特点

作者:传奇扑克app 发布时间:2020-11-11 14:46

  生物质型煤是型煤中的一种新产品,它具有一般型煤所具有的特点,如粒度均一、燃烧时通风条件好等。根据对单个生物质型煤的实验室测定可知:生物质型煤易着火,燃烧速度快;不冒烟,可固硫;燃烧充分,灰渣含碳量低且不结渣。这些燃烧特性使劣质煤的燃烧性能改善,“坏煤变好煤”,当然使优质煤变得更好烧,相应地也扩大了煤种适应范围[3]。生物质型煤中添加麦秆、稻秆、高粱秆等秸秆和锯木屑等有机物质降低了生物质型煤的燃点,它们比煤燃烧完全,炭化后留下空隙增加空气流通量,起着膨化助燃作用。而且有机物质来源广泛易得,降低了生物型煤生产成本低[11]。生物质型煤技术还能使大量不能用于工业燃烧而民用市场又日益减少的低挥发分煤种得到有效利用。生物质型煤具有热效率高、灰分少、固硫率高、生物质来源广泛、生产成本低等优点,既能节省能源,又能明显减少对大气的污染,具有综合的经济、环境、社会效益。本部分主要综合山东临沂生物质型煤示范厂、重庆生物质型煤试验厂、成都中日合作生物质型煤研究试制、哈尔滨理工大学刘伟军的试验及机理研究和日本的高压生物质型煤制备技术等来介绍高压成型的生物质型煤的技术特点。

  生物质型煤主要是利用生物质如木屑、木片、稻草、麦秆等与煤混合成型,其机理是利用其纤维素、半纤维素和木质素等成份在加热或水解后具有的粘结作用。根据对生物质的不同处理条件,可分为四大类:(1)生物质制浆后的黑液,如纸浆废液作为成型粘结添加剂,但其防水性差,成焦组份少,容易使成型设备发生故障;(2)生物质水解产物,如水解木质素、纤维素、半纤维素及碳氢化合物等作为粘结添加剂;(3)生物质直接和煤粉混合,利用受热后纤维素、木质素具有的粘结作用生产型煤;(4)生物质直接和煤粉混合后在高压下直接成型。

  国内研究机构如浙江大学、清华大学、煤炭科学研究总院北京煤化学研究所和哈尔滨理工大学等进行了生物质型煤的某些开发工作和实验室研究。

  哈尔滨理工大学的刘伟军等人在机械部科学技术发展司基金(VI-017)的资助下对生物质型煤点火性能、燃烧机理、燃烧速度、燃烧污染特性和固硫规律等进行了理论分析和试验研究。这是国内不光是有关生物质型煤同时也是型煤方面所进行的最全面的理论分析和试验研究。

  浙江大学热能工程研究所对生物质成形技术和燃烧固硫技术开展了相关的研究工作。

  山东临沂生物质型煤示范厂1994年动工,1995年建成,是目前国内唯一的一家工业规模的生物质型煤生产厂,设在山东临沂矿务局汤庄煤矿内。由日本国新能源开发机构(NEDO)的绿色援助计划(GAN)资助,日本政府对该型煤厂的总投资为7亿日元。该厂的设计年产量为3万t(5t/h,每年以250天计,24h运转),实际为年产量1万t,生产的型煤呈枕头型,40mmX40mmX25mm,含生物质10-30%。型煤的崩溃强度大于392N,热值为12.12-18.48MJ/kg,脱硫率大于50%。煤末经粉碎至3mm,经干燥,使其水分为l%左右;生物质经切碎至2-3mm,干燥后水分约10%;消石灰脱硫剂粉颗粒小于0.1mm,水分小于3%,以玉米秸、烟煤(肥煤)、消石灰为原料,按一定比例混合,再经高压压制而成。安装初始时有许多问题未能解决,在锅炉试烧中还存在烧不透的问题,锅炉型煤生产线不能正常生产运行。

  重庆市的由日本国际善邻协会赠送的价值数百万元人民币的高压成型机,安装调试成功后压制出的四种配方的生物质固硫型煤和非生物质固硫型煤,初步燃烧测试和实验室测试表明,民用型煤可获及较高的固硫率,工业固硫型煤也有希望获得50-70%的固硫率;日本的高压成型机性能优异,运转平稳、压力可调、设计科学、结构合理、基本无噪声,但存在因成型水分≤5%,致使扬尘较大的问题。中日两国共同研究的目的是进一步改进并完善生物质固硫型煤技术,使其具有优良的防潮抗水性、较高的冷热强度和高温下维持较高的固硫、固灰率,以扩大其应用范围,使之成为国际上最先进的具有一流水平的高效清洁燃料和化肥原料。中日共同研究的生物质固硫型煤试验厂在1997年建成,达年产1万t生物质固硫型煤,试验成功后将在重庆普及推广,使重庆日益严重的酸雨问题得到有效的控制。

  成都市由日本庆应大学提供技术(主要是型煤成型主机装置及其相关技术),中日合作在成都市进行研究、试验生产生物质型煤,以成都环保科研所的杨治敏为组长的中日合作课题是成都市政府计划科研项目(9901),他们深入研究了生物质型煤的生产工艺流程及其固硫技术,试验生产的生物质活性型煤是在粉煤中添加有机活性物(如秸杆等),脱硫剂(氧化钙)等,将其混合后经由日本庆应大学提供的K-123A轴压缩式成型机在170kg压力下高压压制成具有易燃、脱硫效果显著、未燃损失小等特点的型煤。用生石灰作原煤中硫的脱除剂,Ca/S=1-2,在煤中添加生物质木屑和秸杆的混合物,其添加范围为20-30%,生物质型煤被挤压成型固化,同时生物质型煤中有机纤维也起了一定连接固化作用。他们认为生物质型煤在成型之前,一定要控制煤粉、有机物质和生石灰的水分小于5%,以便通过成型主机成型固化。

  太原市型煤制品厂于1990年建厂投产,经过几年的生产实践探索出一种将原煤与粘结性好的煤加适量的生物质进行配合,不加粘结剂,在一定温度下用压力较高的成型机成型的方法。原煤可用一般煤和劣质煤,生物质可以是秸秆、稻壳等农作物废弃物,锯末、木屑等木材加工剩余物或树枝、树皮等森林加工废弃物。

  中国矿业大学的张明旭等人在美国从事TVA和DOE资助的有关流化床燃烧研究项目中,采用美国中部废弃的高硫粉煤(有机和无机硫各半),添加当地丰富的石灰石,再混合部分城市垃圾中的废生物质燃料,制成了既适合燃烧、又符合环保的型煤颗粒作为流化床燃料。虽然试验时生物质燃料采用的是废纸,但废纸和我国大量的生物质燃料有着共同的组成(纤维素、木质素等),因此他们的研究结果同样有借鉴价值。他们在实验室中以热重(TG)、差热(DTA)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)联合技术对型煤进行定性、定量研究。研究发现通过合理配比,利用高硫煤的热值、石灰(石)的固硫特性、生物质燃料的助燃和催化效果,制成的混合燃料不论从热值上还是环保上都是流化床的适宜燃料。

  冶金部鞍山热能研究院开发了以纸浆废液、糖浆废液为粘结剂的冷压成型工艺。发现其抗水性能较差和型煤冷压机械强度主要受所用的粘结剂性能影响,与所用的主体煤料种类关系不明显。

  沈阳环境科学研究所在1998年10月21-24日天津国际展览中心由天津市人民政府主办的“98中国环渤海科技博览会‘让科技托起环渤海的二十一世纪’”上推出的能源、核技术类项目及产品即生物质型煤研究与开发。


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