石嘴山市燃煤鍋爐型煤研究

秦鋼磊

(石嘴山市星瀚市政產(chǎn)業(yè)(集團(tuán))有限公司，寧夏 石嘴山 753000)

石嘴山市燃煤鍋爐型煤研究

秦鋼磊

(石嘴山市星瀚市政產(chǎn)業(yè)(集團(tuán))有限公司，寧夏 石嘴山 753000)

石嘴山市是煤炭工業(yè)城市，每年產(chǎn)生石灰廢渣及其他相關(guān)固體廢物約1000多萬噸，以石嘴山市部分企業(yè)產(chǎn)生的石灰廢渣、煤矸石、粉煤灰三種固體廢渣作為固硫添加劑制備工藝優(yōu)良的型煤，對(duì)其燃燒固硫特性進(jìn)行試驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)證明，與燃燒普通煙煤相比，添加鈣鎂復(fù)合固硫劑和煤矸石固硫添加劑的型煤樣品燃燒后，顆粒物的排放濃度降低約20%，二氧化硫的排放濃度降低約25%。

型煤 ； 固體廢物 ； 中期規(guī)模試驗(yàn)

石嘴山市是煤炭工業(yè)城市，在煤炭開采利用中原煤的洗選比例很小，大量原煤作為燃料直接燃燒，大氣污染較為嚴(yán)重。另一方面，層燃鍋爐一般燃用寬篩分的原煤、粉煤和末煤比例較大，影響床層的穩(wěn)定燃燒，漏煤率大，過大的煤層阻力造成濃度較高的煙塵排放。潔凈型煤燃燒技術(shù)正是從這兩點(diǎn)出發(fā)，通過在煤中加入不同的助燃催化劑粘接劑，使末煤形成一定的形狀和粒度從而使煤改變性質(zhì)，這種粒度可以滿足機(jī)械化層燃爐排燃燒對(duì)煤粒度的要求。該項(xiàng)目的研究可減少當(dāng)?shù)厥?、洗煤產(chǎn)業(yè)給環(huán)境帶來的污染。不僅可處理周邊企業(yè)產(chǎn)生的工業(yè)廢渣，而且使石灰廢渣得到綜合治理利用，具有一定的社會(huì)效益。

1 石嘴山市的煤炭資源

石嘴山市已經(jīng)探明的煤炭儲(chǔ)量24.13億噸，全國12個(gè)煤種中石嘴山市有11個(gè)，其中無煙煤7.06億噸，煙煤儲(chǔ)量17.24億噸。煤田主要分布在石嘴山礦區(qū)，石炭井礦區(qū)兩大礦區(qū)，被譽(yù)為“太西烏金”的太西煤保有儲(chǔ)量6.4億噸，是世界煤炭珍品，具有“三低、六高”(低灰、低硫、低磷，高發(fā)熱量、高比電阻率、高機(jī)械強(qiáng)度、高精煤回收率、高塊煤率、高化學(xué)活性)特點(diǎn)，廣泛用于冶金、化工、建材等行業(yè)。

2 石嘴山市固體廢物調(diào)查匯總

對(duì)石嘴山市所有企業(yè)進(jìn)行調(diào)查，其中煤炭開采洗選企業(yè)32家，煤炭煉焦17家，鐵合金40家，火力發(fā)電8家，石墨及碳素制品制造40家，非金屬礦物制品56家，總共193家，經(jīng)過實(shí)際調(diào)查，確定的存在石灰廢渣及其他相關(guān)固體廢物的企業(yè)共24家，共產(chǎn)生1000多萬噸廢渣，這些廢渣主要用于建筑磚材。

3 型煤樣品的制備和篩選

3.1 樣品的制備

取企業(yè)在用的燃煤(表1)自然干燥后，將其破碎到小于3mm的顆粒，石灰廢渣/煤矸石/粉煤灰(表2)烘干后粉碎到0.9mm以下，將固體廢渣按照一定比例混合均勻，將粘結(jié)劑、添加劑與煤料混合，再次攪拌后，在自制手工成型器中成型，成型壓力為1.0MPa，型煤直徑為40mm厚約35mm。不同固硫劑和固硫添加劑的型煤用編號(hào)為XM1-XM6表示(表3)，鎂鈣復(fù)合固硫劑MgO和CaO 的質(zhì)量比為1:1。

表1 石嘴山市眾力達(dá)電廠煙煤的工業(yè)分析

表2 煤矸石及粉煤灰的化學(xué)組成

表3 型煤樣品代號(hào)及組成

3.2 固硫率的測算

(1)將所制型煤放入高溫管式爐內(nèi)，通入流量為1.2 L/min的空氣，在15 ℃/min的升溫速率下將爐溫由室溫升至1000 ℃，在1000 ℃停留30min后停止加熱，自然降溫至室溫后，收集灰渣，稱重。

(2)煤及灰渣的硫含量采用鶴壁科力測控技術(shù)有限公司生產(chǎn)的微機(jī)快速定硫儀TDYL-2000進(jìn)行測定。將待測樣品研磨到0.2 mm以下，稱取50 mg放入定硫儀中。儀器爐溫設(shè)置為1200 ℃，樣品燃燒所釋放出的SO2由連續(xù)監(jiān)測儀自動(dòng)測量，記錄硫析出總量。

(3)固硫率按如下公式計(jì)算

固硫率/%=S'/S0×100%

式中：S'——灰渣中的硫含量，mg; S0——煤中全硫量，mg。

3.3 篩選結(jié)果

如下表所示，添加鈣、鎂復(fù)合固硫劑和煤矸石固硫添加劑的型煤固硫率最高為44.1%，根據(jù)表3中配制比例，在寧夏金海奇峰廢渣處理有限公司生產(chǎn)添加鎂鈣復(fù)合固硫劑和煤矸石固硫添加劑的型煤樣品(XM4)，用于中型規(guī)模測試實(shí)驗(yàn)。

表4 型煤固硫劑利用率

4 中型規(guī)模測試實(shí)驗(yàn)

4.1 實(shí)驗(yàn)材料和方法

型煤樣品(XM4) 500kg、普通燃煤500kg，3012H自動(dòng)煙塵測試儀、Testo t350xl煙氣分析儀。

在石嘴山市選擇有代表性的燃煤企業(yè)進(jìn)行型煤樣品(XM4)和普通燃煤燃燒后污染物排放的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，型煤樣品和普通燃煤在燃煤企業(yè)同一型號(hào)的兩個(gè)不同的燃煤鍋爐中充分燃燒，控制通入的空氣流量，使型煤樣品(XM4)和普通燃煤在同一條件下燃燒，待燃燒穩(wěn)定后，測定燃燒后排出的污染物濃度，通過產(chǎn)生的二氧化硫、氮氧化物和顆粒物排放濃度的差異，確定型煤在節(jié)約能源和改善環(huán)境方面的重要作用。

4.2 實(shí)驗(yàn)步驟

(1)將型煤樣品(XM4)與普通燃煤各500kg放在石嘴山市天地泰工貿(mào)有限公司待用。

(2)在石嘴山市天地泰工貿(mào)有限公司選擇運(yùn)行比較穩(wěn)定的7#、8#燃煤鍋爐作為實(shí)驗(yàn)用鍋爐，通過控制空氣量等方法將兩個(gè)鍋爐的燃燒條件控制在同一條件下。

(3)7#、8#鍋爐爐燃燒穩(wěn)定后，分別加入型煤樣品和普通燃煤進(jìn)行燃燒，7#燒鍋爐加入型煤樣品，8#鍋爐加入普通燃煤，經(jīng)過一段時(shí)間的充分燃燒后，在7#、8#鍋爐的排氣筒使用3012H自動(dòng)煙塵測試儀、Testo t350xl煙氣分析儀進(jìn)行顆粒物和煙氣濃度的測定。

(4)對(duì)鍋爐排放的煙塵和煙氣進(jìn)行采樣后比較，煙塵每天采樣各3個(gè)頻次，每次15min，煙氣每天采樣各6個(gè)頻次，每次5分鐘，連續(xù)監(jiān)測3天，采集的濾筒及時(shí)送到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行稱重，稱量結(jié)果求算術(shù)平均值，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行評(píng)價(jià)。

4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

將型煤樣品和普通燃煤燃燒后各污染物排放的濃度見表5，經(jīng)測算，7#鍋爐顆粒物的排放濃度比8#鍋爐降低了20.4%，二氧化硫的排放濃度降低了24.7%。

表5 型煤樣品和普通燃煤燃燒后各污染物濃度一覽表

5 結(jié)論

燃燒型煤可提高普通煙煤的利用率(減少漏煤損失，減少煤塵飛揚(yáng)，有利于燃燒完全)，而且有效降低燃燒時(shí)煙粉塵和二氧化硫的排放量，以鈣鎂為復(fù)合固硫劑和煤矸石為固硫添加劑制備的型煤，既可提高型煤的固硫效率，又可以減少當(dāng)?shù)厥?、洗煤產(chǎn)業(yè)給環(huán)境帶來的污染，在未來型煤利用領(lǐng)域，它將會(huì)發(fā)揮越來越重要的作用。

[1] 李瑩英.復(fù)合固硫劑對(duì)型煤固硫的影響研究[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào),2011, 5(7):1593-1594.

[2] 諶倫建.型煤固硫機(jī)理的研究[J].煤炭學(xué)報(bào),2003,28(2):183- 186.

[3] 劉東平.型煤固硫劑[J].同煤科技.2011(4):4-5.

(本文文獻(xiàn)格式：秦鋼磊.石嘴山市燃煤鍋爐型煤研究[J].山東化工，2017，46(14)：129-130，133.)

The Research of Coal Burning Coal Boilers in Shizuishan City

QinGanglei

(Shizuishan Star Han Municipal Industry (group) Co., Ltd., Shizuishan 753000 ,China)

Shizuishan coal industry city, each year to produce lime slag and other related about 1000, ten thousand tons of solid waste, some companies in shizuishan limestone slag, coal gangue, fly ash produced three kinds of solid waste residue as solid sulfur additive type preparation technology of fine coal, the experimental study on the solid sulfur characteristics, experimental results show that compared with common bituminous coal combustion, adding calcium and magnesium compound sulphur fixing agent and gangue solid sulfur additive type coal sample after burning, decrease the concentration of particulate emissions by 20%, decrease the concentration of sulfur dioxide emissions by 25%.

coal briquette;solid waste;Medium scale test

2017-05-11

秦鋼磊(1987—)，陜西富平人，學(xué)士學(xué)位，助理工程師。

X701.3

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1008-021X(2017)14-0129-02