李 強(qiáng)，江建忠，徐正泉，肖 平

(中國(guó)華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司，北京 102209)

褐煤活性焦制備工藝研究

李 強(qiáng)，江建忠，徐正泉，肖 平

(中國(guó)華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司，北京 102209)

本研究提出了褐煤提質(zhì)制焦一體化技術(shù)，以褐煤為原料，將褐煤提質(zhì)與活性焦制備相結(jié)合，生產(chǎn)滿足活性焦脫硫工藝要求的廉價(jià)活性焦產(chǎn)品。試驗(yàn)表明，采用褐煤提質(zhì)制焦一體化技術(shù)生產(chǎn)的褐煤活性焦其各項(xiàng)脫硫吸附特性指標(biāo)與常規(guī)活性焦相近，能滿足活性焦脫硫工藝的要求，其生產(chǎn)成本要低于常規(guī)活性焦。

褐煤；提質(zhì);活性焦

0 引 言

中國(guó)是燃煤大國(guó)，煤炭約占一次能源消費(fèi)總量的75%，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，煤炭消費(fèi)不斷增長(zhǎng)。中國(guó)環(huán)境污染中的大氣污染主要是由燃煤引起的，因此燃煤煙氣凈化技術(shù)是中國(guó)重點(diǎn)開發(fā)的潔凈煤技術(shù)。

活性焦煙氣脫硫技術(shù)是一種先進(jìn)的煙氣凈化技術(shù)，這種技術(shù)具有很高的脫硫效率，同時(shí)還能脫除煙氣中的氮氧化物，對(duì)于廢氣中的HCl、HF、砷、硒和汞也有脫除效果；處理過(guò)程中水耗僅為濕法脫硫的10%，沒有二次污染問(wèn)題；副產(chǎn)品具有較高的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。目前制約活性焦脫硫技術(shù)大規(guī)模推廣應(yīng)用的主要原因是居高不下的運(yùn)行成本，而活性焦脫硫技術(shù)運(yùn)行成本的70%來(lái)自于活性焦的消耗。因此如何降低活性焦的生產(chǎn)成本對(duì)于活性焦脫硫技術(shù)的大規(guī)模推廣應(yīng)用有著重要的意義。

中國(guó)的褐煤資源主要集中在內(nèi)蒙古東部地區(qū)。利用蒙東地區(qū)豐富而廉價(jià)的褐煤資源，開展褐煤活性焦生產(chǎn)工藝的研究，開發(fā)一種簡(jiǎn)單可靠、成本低，能滿足大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的褐煤制焦技術(shù)，大幅降低活性焦的生產(chǎn)成本，對(duì)于活性焦脫硫技術(shù)的推廣應(yīng)用有著十分重要的意義。

1 褐煤提質(zhì)制焦一體化技術(shù)

褐煤因其高水分、高揮發(fā)分的特點(diǎn)，不適合直接作為活性焦的原料，需要經(jīng)過(guò)提質(zhì)加工處理后才能作為活性焦的原料。據(jù)此，本文提出了一種褐煤提質(zhì)制焦一體化技術(shù)，該技術(shù)的工藝流程如圖1所示。

褐煤原煤經(jīng)過(guò)破碎篩分后，進(jìn)入流化床輕度氣化褐煤提質(zhì)反應(yīng)器內(nèi)，原煤在提質(zhì)反應(yīng)器內(nèi)經(jīng)熱空氣流化后，在反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生輕度氣化、燃燒、干餾反應(yīng)，控制反應(yīng)器內(nèi)的溫度在合適的范圍內(nèi)，褐煤中的全部水分被釋放到煙氣中，反應(yīng)器的熱量由褐煤發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)所提供。

提質(zhì)反應(yīng)器生產(chǎn)的提質(zhì)成品作為制焦單元的原料，經(jīng)過(guò)制粉、混捏成型、干燥、炭化、活化、冷卻等一系列處理后，得到滿足要求的褐煤活性焦。

2 褐煤活性焦的試制研究

為了驗(yàn)證褐煤提質(zhì)制焦一體化技術(shù)的技術(shù)可運(yùn)行，在半工業(yè)試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行了褐煤活性焦的試制研究。

2.1原煤的煤質(zhì)特性

本次試驗(yàn)以具有代表性的蒙東某地褐煤為研究對(duì)象，其理化分析結(jié)果見表1。

表1 試驗(yàn)褐煤工業(yè)元素分析

由上表可知，該褐煤為高水分、高揮發(fā)分、低灰分褐煤，比較適合作為褐煤活性焦的原料。

2.2褐煤的干燥提質(zhì)

為了滿足活性焦試制的要求，需要對(duì)褐煤原煤進(jìn)行提質(zhì)處理。在400 kg/h處理能力的流化床輕度氣化褐煤提質(zhì)試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行了褐煤的干燥提質(zhì)處理。提質(zhì)反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)溫度控制在600～650 ℃之間，褐煤提質(zhì)成品的理化分析結(jié)果見表2。

表2 褐煤提質(zhì)成品工業(yè)元素分析

由上表可知，褐煤經(jīng)提質(zhì)后，水分趨近于0，揮發(fā)分控制在20%左右，滿足活性焦制備工藝對(duì)與原料水分與揮發(fā)分的要求。

2.3褐煤活性焦的試制

褐煤提質(zhì)成品首先被送入制粉系統(tǒng)進(jìn)行制粉，滿足粒度要求的煤粉送入混捏機(jī)中，按比例添加水和煤焦油后經(jīng)過(guò)充分的攪拌，送入成型機(jī)成型，成型機(jī)成型后的棒料有兩種規(guī)格5 mm和9 mm， 成型料送入干燥機(jī)進(jìn)行低溫干燥后，首先送入炭化爐進(jìn)行炭化處理，本次試驗(yàn)控制炭化爐的炭化溫度在450～550 ℃之間，炭化后的炭化料直接被送入活化爐進(jìn)行活化處理，本次試驗(yàn)采用蒸汽活化工藝，活化溫度控制在750～950 ℃之間，活化后得到高溫的褐煤活性焦，經(jīng)過(guò)冷卻后得到褐煤活性焦成品。本次試驗(yàn)所得的褐煤活性焦成品如圖2所示。

圖2 褐煤活性焦成品

2.4褐煤活性焦脫硫吸附特性

對(duì)本次試制試驗(yàn)所得的褐煤活性焦進(jìn)行了脫硫吸附特性的相關(guān)測(cè)試，結(jié)果見表3。

表3 褐煤活性焦脫硫吸附特性

由上表可知，在這次試制試驗(yàn)所生產(chǎn)的5 mm及9 mm褐煤活性焦的各項(xiàng)脫硫吸附特性指標(biāo)與常規(guī)煤質(zhì)活性焦的指標(biāo)相近，完全能滿足活性焦脫硫工藝的要求。

3 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)常規(guī)煤質(zhì)活性焦生產(chǎn)成本高的問(wèn)題，提出了一種利用褐煤為原料的褐煤提質(zhì)制焦一體化技術(shù)。在半工業(yè)試驗(yàn)裝置上以蒙東某地褐煤為研究對(duì)象，進(jìn)行了褐煤活性焦的試制研究，生產(chǎn)了5 mm 和9 mm規(guī)格的褐煤活性焦，經(jīng)過(guò)測(cè)試，褐煤活性焦的各項(xiàng)脫硫吸附特性指標(biāo)與常規(guī)煤質(zhì)活性焦接近，能滿足活性焦脫硫工藝的要求。由于褐煤原料價(jià)格要大幅低于煙煤及無(wú)煙煤，因此褐煤活性焦的生產(chǎn)成本要遠(yuǎn)低于常規(guī)活性焦的生產(chǎn)成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)性。

[1] 尹立群.我國(guó)褐煤資源極其利用前景[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2004,vol(32),NO.(8):12-13.

[2] 戴和武,謝克玉.褐煤利用技術(shù)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社,2008.

[3] 王天威.褐煤提質(zhì)基礎(chǔ)研究[J].應(yīng)用能源技術(shù)，2007,NO.(9):19-20.

[4] 邸傳耕,呂 舜.低溫干燥對(duì)褐煤性能的影響[J].煤炭加工與綜合利用,2008,NO.(4):26-28.

[5] 馮治宇.活性焦的制備與應(yīng)用技術(shù)[M].大連:大連理工大學(xué)出版社,2007.

[6] 陳立學(xué),陳健,高 健,等.以褐煤為原料制備活性焦及其脫硫脫氮性能的研究[J].煤礦安全,2006,37(7):6-8.

Research on Preparation Technology of Activated Carbon from Lignite

LI Qiang, JIANG Jian-zhong, XU Zheng-quan, XIAO Ping

(China Huaneng Clean Energy Research Institute, Beijing 102209, China)

Manufacturing active carbon from upgrading lignite integration technology is proposed in this study, Lignite as raw material, lignite upgrading and manufacturing active carbon was prepared by combining, production to meet active carbon desulfurization process requirements cheap activated coke products. Tests show that activated carbon from lignite by the technology has the same adsorption desulfurization performance index with conventional activated carbon, can meet the requirements of active carbon desulfurization process, its production cost is lower than that of conventional activated carbon.

Lignite; Upgrading; Activated carbon

2015-06-17

2015-06-27

李強(qiáng)(1980-)，男，江蘇海門，工學(xué)碩士，高級(jí)工程師，主要從事低質(zhì)煤高效清潔利用技術(shù)研究工作。

10.3969/j.issn.1009-3230.2015.07.001

TD849.2

B

1009-3230(2015)07-0001-03