一种高效环保炭及其制造方法

一种高效环保炭及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种煤的炭化技术，尤其涉及一种高效环保炭制造方法及其产品，属 于煤炭改良领域。

背景技术

随着环境保护的相关环保标准要求越来越严格，导致现在很多以煤为燃料消耗的 企业，燃烧释放的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物及烟尘等污染物超过现行国家环保标准， 遭到环保部门要求整改或停止生产。因此，一些实力强的企业不得不采用成本更高的天燃 气或电为加热热源，一些实力弱的企业或者直接倒闭。寻一种高效环保、成本低廉的燃料 成为企业燃料需求方向，也是广大科研工作者研究开发的方向。

因此，从现阶段来看，企业还是会长期使用煤炭作为能源。那么，如何解决普通煤 产生的污染问题，并提高普通煤的热值，成为本领域技术人员亟需解决的问题。

现有技术中，有原煤脱硫的技术，至少能减轻原煤燃烧对环境产生的污染。原煤脱 硫分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后烟气脱硫技术。

燃烧前煤脱硫技术主要为煤炭洗选脱硫，即在燃烧前对煤进行净化，去除原煤中 部分硫分和灰分。分为物理法、化学法和微生物法等。物理法：主要指重力选煤，利用煤中有 机质和硫铁矿的密度差异而使它们分离。该法的影响因素主要有煤的破碎粒度和硫的状态 等。化学法：可分为物理化学法和纯化学法。物理化学法即浮选；化学法又包括碱法脱硫，气 体脱硫，热解与氢化脱硫，氧化法脱硫等。微生物法：在细菌浸出金属的基础上应用于煤炭 工业的一项生物工程新技术，可脱除煤中的有机硫和无机硫。然而，物理选洗仅能去除煤中 无机硫的80%，仅占煤中硫总含量的15%～30%，无法满足燃煤二氧化硫污染控制要求，故只 能作为燃煤脱硫的一种辅助手段，而且没有提高煤的热值。

燃烧中煤脱硫技术，即在煤燃烧过程中加入石灰石或白云石作脱硫剂，碳酸钙、碳 酸镁受热分解生成氧化钙、氧化镁，与烟气中二氧化硫反应生成硫酸盐，随灰分排出。其反 应过程是煤中硫燃烧生成二氧化硫，同时石灰石煅烧分解为多孔状氧化钙，二氧化硫到达 吸附剂表面并反应，从而达到脱硫效果，而且没有提高煤的热值。

燃烧后烟气脱硫技术，烟气脱硫的基本原理是酸碱中和反应。烟气中的二氧化硫 是酸性物质，通过与碱性物质发生反应，生成亚硫酸盐或硫酸盐，从而将烟气中的二氧化硫 脱除。最常用的碱性物质是石灰石、生石灰和熟石灰，也可用氨和海水等其它碱性物质，而 且没有提高煤的热值。

而且企业要使用上述方案，就要对现有设备进行改造，对于很多企业来说这是一 笔巨大的费用，效果也不会很理想。

中国专利文献CN1046347A公开了“一种提高型煤活性的方法”，该方法主要是将原 煤粉碎至一定粒度，在一定温度和压力条件下经预热混合、炭化、压制成型、冷却，或经混 料、压制成型、烘干工艺制成型煤，制作工艺中加入一定量粘合剂，也可加入钙盐；该原煤中 包括一种或数种高挥发分煤和一种或数种低挥发分煤。具体制作该型煤的配方如下：高挥 发分煤粉 5～90%、低挥发分煤粉 5～90%、粘合剂 5～15%；或者配方如下：高挥发分煤粉 5 ～80%、低挥发分煤粉 5～80%、粘合剂 5～15%、固体钙盐 2～8%。虽说采用该方案能提高型 煤活性。但是其作为一种型煤，热强度存在问题，即在燃烧状态下极易烧散成粉，影响进一 步的燃烧；并且，其也不能从根本上解决燃烧时产生污染性气体的问题；而且，其也不能提 高产品的实际燃烧值。

煤炼焦可望解决上述问题。炼焦是在隔绝空气条件下加热到1000℃左右，通过热 分解和结焦产生焦炭、焦炉煤气和炼焦化学产品的工艺过程。一方面，经过炼焦过程，煤中 的很多化学物质被分离出来。因此，对比原煤，焦炭可以作为一种相对洁净的燃料。把燃煤 转变为烧炭，也能减轻对环境的污染。另一方面，经过炼焦工艺，能够提升产品的燃烧值。

但现有技术中，炼焦，通常是从硬煤或者褐煤中，炼制出焦炭的。硬煤是烟煤和无 烟煤的总称，而褐煤是一种煤化程度最低的一种煤，也称柴煤，是一种介于泥炭与沥青煤之 间的棕黑、无光泽的低级煤，化学反应性强，在空气中容易风化，不易存储和远运，直接燃 烧时对空气污染严重。也就是说，现有技术中无法把煤化程度高的单一品种煤炼制成焦炭， 尤其是无烟煤。现有技术认为，只有采用肥煤或焦煤等粘结性煤，才能产出合格的焦炭产 品，若采用无烟煤，由于其变质程度高，受热时不能产生胶体，很难作为炼焦配煤的主要配 料。添加少量无烟煤，也只是为了用作瘦化剂。

如申请号为97101391.8的中国发明专利公开了一种炼焦方法。该方法采用肥煤与 无烟煤共同来炼焦，肥煤与无烟煤的比例为（2～5）：（5～8）。

又如，申请号为200910020679.X的中国发明专利公开了一种大比例无烟煤配煤炼 焦新工艺，该工艺的配料是：主焦煤30、1/3焦煤40、无烟煤30。

发明内容

本发明要解决上述问题，从而提供一种高效环保炭。

本发明解决上述问题的技术方案如下：

一种高效环保炭，它是把原料研磨后压制成型，再通过高温炭化制得的；所述原料配方 如下，按质量份计，单一品种煤100份、沥青1-30份、粘合剂1-30份、碳酸盐或碳酸氢盐1-30 份。

作为上述技术方案的优选，所述的高效环保炭为块状，与标准煤相比，其热值提高 10～50%，燃尽后废渣减少5～15倍。

作为上述技术方案的优选，依据GB/T2006-2008测定，高效环保炭的抗碎强度M40 ≥80、耐磨强度M10≤7.5。

作为上述技术方案的优选，所述单一品种煤为无烟煤、烟煤、肥煤、瘦煤、气煤、褐 煤中的一种。

作为上述技术方案的优选，所述原料中还添加有硫酸盐1-30份、腐殖酸或腐殖酸 盐1-10份。

作为上述技术方案的优选，所述原料配方如下，按质量份计，单一品种煤100份、沥 青10-15份、粘合剂5-10份、碳酸盐或碳酸氢盐15-22份。

作为上述技术方案的优选，所述原料配方如下，按质量份计，单一品种煤100份、沥 青10-15份、粘合剂5-10份、碳酸盐或碳酸氢盐15-22份、硫酸盐5-15份、腐殖酸或腐殖酸盐 5-10份。

本发明的再一个目的是提供一种高效节能炭的制造方法。

其技术方案如下：

一种高效环保炭的制造方法，包括以下步骤：

（1）按配方组好原料，将其研磨成粉；

（2）将研磨成粉的原料加热到50～200℃，然后加水搅拌，压制成中间品；

（3）将中间品进行高温炭化，控制最高炭化温度800～1100℃，最高炭化温度保持1- 10h；（4）炭化后出炉后，冷却。

作为上述技术方案的优选，步骤（1）中，研磨粒径在0.001～3mm；步骤（2）中，将原 料放在50～200℃环境中，保持此温度0.5-10h，使其发生理化反应；步骤（3）中，在高温炭化 过程中，在窑炉内喷雾化水。

作为上述技术方案的优选，步骤（4）中，将高温炭化后出炉的成品，进行瞬间冷却。

作为上述技术方案的优选，步骤（1）中，还将粉磨后的原料放在琼脂水溶液中浸 渍。

在琼脂水溶液中浸渍后，一来可将原料更好地定型制作；二来在炭化过程中可将 原料更好地成型，并使得最终的焦炭的M10值和M40值相比标准有更大的提高。

作为上述技术方案的优选，所述琼脂水溶液的浓度为0.05-0.5wt%，浸渍时间为 10-30min。

本发明具有以下有益效果：

1、对比于现有技术中的型煤，本发明是一种炭，其具有良好的热稳定性，在燃烧状态下 不会发生烧散、烧碎等问题；

2、本发明经过炭化的处理，将煤中的含硫物等燃烧后会产生污染性气体的物质基本除 去，因此，使用该炭作为燃料具有环保的优点；

3、本发明还具有高效的优点，一般情况下两吨的锅炉1小时耗煤0.3吨，1吨链条炉牌锅 炉耗煤（三类烟煤）170kg/t，合标准煤约108kg；而炭化后，两吨的锅炉1小时耗煤0.18吨，1 吨链条炉牌锅炉耗煤（三类烟煤）102kg/t，合标准煤约64.8kg；

4、本发明的难点在于单一品种煤的炭化，现有技术中，能制成炭的煤是混合煤或者是 炼焦煤，而无法将无烟煤炭化，比如主焦煤、肥煤、气煤、烟煤、褐煤一起混合炼焦成为焦炭， 而1吨混合煤只能炼出0.7吨的焦炭；而本发明可以将任意一种单一品种煤炭化，尤其选用 无烟煤炭化时，1吨无烟煤能炼出0.8吨的焦炭；

5、本发明所制造得到的炭为块状，与标准煤相比，其热值提高10～50%，废渣减少5～15 倍，而且依据GB/T2006-2008测定，高效环保炭的抗碎强度M40≥80、耐磨强度M10≤7.5。

6、本发明所制造得到的炭为块状，还具有热稳定大于96℃，DT大于1325℃，ST大于 1355℃，FT大于1395℃，炭化所有的挥发份小于1.9。

具体实施方式

本具体实施方式仅仅是对本发明的解释，并不是对本发明的限制，本领域技术人 员在阅读了本发明的说明书之后所做的任何改变，只要在权利要求书的范围内，都将受到 专利法的保护。

实施例一

一种环保高效炭，由以下重量份的原料制备而成：单一品种煤100份、沥青11份、固体粘 合剂9份、纯碱15份、石膏13份和腐殖酸钠10份。

具体制备方法如下：

将原料按上述比例配好混合，对其进行粉磨加工；预热至130℃，加水，压制成块状，送 入炭化炉进行炭化，炭化温度900℃炭化时间4h，并在炭化过程中喷洒雾化水，使炭化过程 中产生的烟气不黄；出炉，出炉后放入水中急速冷却。

经过上述处理制得的炭，去除了大部分的有害物质，减少燃烧后产生的二氧化硫 等。

实施例二

一种环保高效炭，由以下重量份的原料制备而成：单一品种煤100份、沥青11份、固体粘 合剂9份、纯碱15份、石膏13份和腐殖酸钠10份。

具体制备方法如下：

将原料按上述比例配好混合，对其进行粉磨加工；预热至130℃，加水，压制成块状，送 入炭化炉进行炭化，炭化温度1100℃炭化时间8h，并在炭化过程中喷洒雾化水，使谈话过程 中产生的烟气不黄；出炉，出炉后放入水中急速冷却。

经过上述处理制得的炭，去除了大部分的有害物质，减少燃烧后产生的二氧化硫 等。

与实施例一相比，采用相同的配方，延长了炭化时间，提高了炭化温度，可更好地 去除煤中的有害物质，降低污染物的排放。

实施例三

一种环保高效炭，由以下重量份的原料制备而成：单一品种煤100份、沥青12份、固体粘 合剂8份、纯碱21份、石膏10份和腐殖酸钠10份。

具体制备方法如下：

将原料按上述比例配好混合，对其进行粉磨加工；预热至130℃，加水，压制成块状，送 入炭化炉进行炭化，炭化温度900℃炭化时间4h，并在炭化过程中喷洒雾化水，使炭化过程 中产生的烟气不黄；出炉，出炉后放入水中急速冷却。

与实施例一相比，该实施例的方法相同；纯碱的比重较大，燃烧后产生的二氧化 硫、氮氧化物的排放量更少。

实施例四

一种环保高效炭，由以下重量份的原料制备而成：单一品种煤100份、沥青11份、固体粘 合剂9份、纯碱15份、石膏13份和腐殖酸钠10份。

具体制备方法如下：

将原料按上述比例配好混合，对其进行粉磨加工，然后将原料装入网兜，于常温下在 0.1wt%的琼脂水溶液中浸泡15min后取出，预热至130℃，加水，压制成块状，送入炭化炉进 行炭化，炭化温度800℃炭化时间3h，并在炭化过程中喷洒雾化水，使炭化过程中产生的烟 气不黄；出炉，出炉后放入水中急速冷却。

与实施例一相比，该实施例的配方相同；经琼脂浸泡后，可以用更少的炭化时间、 更低的炭化温度，达到基本同样的处理效果，更加高效。

实施例五

一种环保高效炭，由以下重量份的原料制备而成：单一品种煤100份、沥青11份、固体粘 合剂9份、纯碱15份、石膏13份和腐殖酸钠10份。

具体制备方法如下：

将原料按上述比例配好混合，对其进行粉磨加工，预热至130℃，，维持该温度5h，然后 加水，压制成块状，送入炭化炉进行炭化，炭化温度800℃炭化时间3h，并在炭化过程中喷洒 雾化水，使炭化过程中产生的烟气不黄；出炉，出炉后放入水中急速冷却。

与实施例一相比，该实施例的配方相同；经过5h的预热处理后，可以达到更好地处 理效果。