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利用工業固體廢物制成上點火型煤
作者:林增(哈爾濱市環境保護科學研究設計院)【摘要】本文介紹利用工業固體廢物制成上點火型煤。符合國家“三廢”綜合利用和促進國民經濟可持續發展的政策。采用多種工業無機固體廢物為添加物進行粘結和固硫，按一定比例摻入原煤里制成上點火型煤、充分利用固體廢物的潛能。該型煤比傳統型煤具有成本低、節約煤炭、使用方便、清潔衛生、降低污染等特點。為城市煤炭開發和固體廢物綜合利用開辟了新的途徑。
煤炭是人類生存重要的能源之一。防治燃煤的污染是世界各國的一項長期而艱巨的任務。絕大多數采用煤散燒的方式，從而成為煤煙型大氣污染和能源利用率低的主要根源，尤其北方冬季采暖期長，各商服攤區以及居民取暖廚房作業等，燃用大量煤炭既浪費能源又造成大氣環境污染，利用上點火型煤技術可以提高燃煤的熱效率，削減二氧化硫、煙塵、一氧化碳等污染物的排放量，減輕煤煙型污染。此外，上點火型煤以一些工業無機固體廢物（如：亞麻麻塵、電廠粉煤灰、電石渣等）作為粘結劑和固硫劑。摻入煤里起到催化、氧化、固型等作用。同時治理了其他形式的工業污染、達到以廢治廢、綜合利用的目的。然而以前傳統的型煤研究著重有關型煤的生產工藝、型狀等方面，對型煤成份及燃燒的特點研究甚少。而以前在使用型煤過程中往往出現接火困難、燃燒不徹底有黑渣等現象，限制了型煤的推廣使用。為此對型煤燃燒特點進行分析研究、采用上點火明火反燒方式，解決了傳統型煤燃燒時的缺點。本文將著重介紹利用工業固體廢物來充當上點火型煤的粘結劑和固硫劑。選擇一定比例摻到原煤里制成上點火型煤。該型煤具有成本低、著火性能好、燃燒持續時間長、熱利用率高、清潔衛生、降低對大氣環境的污染。
1試驗部分
1.1粘結劑的選擇
選用來源廣泛的固體廢物，并能在燃燒中起到催化、氧化作用，不產生新的污染的固體廢物。經燃燒試驗選定電廠粉煤灰、麻塵等無機固體廢物為粘結劑，按著不同比例摻到原煤里，在同等條件下，將5升涼水燒沸，用秒表計量，用相同重量的型煤進行燃燒。觀察著火狀態，燃燒持續時間和燃燒后的灰渣的狀態。重復四次試驗，取平均值進行對比。見表1（略）。從表1，看出粉煤灰與麻塵的重量比為1∶1時水燒沸比較快，著火旺、燃燒持續時間長，燃燒后灰渣煉成一塊成型好，所以選電廠粉煤灰與亞麻麻塵的重量比為1∶1做為上點火型煤的粘結劑。
1.2固硫劑的選擇
選用工業排放的廢電石渣為固硫劑，其主要成份為氫氧化鈣。主要反應方程式為：
型煤燃燒時產生的二氧化硫，在有水蒸氣存在與電石渣作用生成CaSO3、CaSO4或Ca（HSO3）2、而沉積于煤灰渣中，降低了空氣污染。該灰渣能夠制磚或制成建筑用陶粒等。
2試驗生產工藝
選定電廠粉煤灰、亞麻麻塵、電石渣等無機固體廢物為添加物摻到原煤里，制成上點火型煤，其生產工藝為：
原煤＋固體廢物--粉碎--篩分--攪拌--壓成型--干燥--型煤成品
制成上點火型煤其規格：外型尺寸俯視正方形邊長為100毫米、高度為100毫米，垂直均勻分布直徑18毫米的9個小孔，重量為1公斤左右。
3試驗結果
本文采用本地區廣泛使用的有代表性原煤作為試驗用煤、試驗樣品分二類：一類將原煤按傳統的粘土加原煤的方法制成型煤，另一類取同樣原煤加入固體廢物作粘結劑和固硫劑等無機添加物制成的型煤。制成的二類型煤送到煤炭產品質量監督檢驗站和環保監測站進行燃燒檢測，其結果見表2。
表2型煤質量檢測和環�？諝馀欧艡z測結果
序號
灰分Ag%
揮發酚vr%
全水分mad%
低位發熱值
MJ／kg
全硫
st、ad%
煙塵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為加入固體廢物上點火型煤4、5、6為傳統型煤。
從表2看出利用同一種原煤試驗，發現固體廢物作添加物的上點火型煤發熱量平均為17.95MJ／kg、灰分平均為39.46％，而粘土作添加物的型煤發熱量平均為17.40MJ／kg，灰分平均為44.73％，顯示前者燃燒的熱效力優于后者。
4試驗分析
4.1電廠粉煤灰對型煤作用
電廠粉煤灰中含有部分炭的存在，當型煤點燃后，隨著溫度升高粉煤可以灼燒、熱度比較恒定，溫度變化波動小持續時間長，使煤灰渣熔煉成一起，易除灰飛塵小，清潔衛生。
4.2亞麻麻塵對型煤作用
亞麻麻塵含長短不一的纖維，極易點燃、起火快，能增加火焰高度，提高發熱值，使型煤與型煤之間接火好，不易有黑渣產生，燃燒徹底。
4.3電石渣對型煤的作用
用電石渣制成的型煤，主要去除二氧化硫，型煤在燃燒中隨著溫度變化電石渣生成CaSO3、Ca(HSO3)2或CaSO4而沉積在煤灰渣中，從而減輕二氧化硫的排放量。
4.4上點火明火反燒的作用
采用上點火明火反燒方式，將該型煤點燃時，固體熱傳導方式向下伸延，煤體強熱溫度下分解出可燃性氣體及通過型煤均勻分布的9個眼孔析出可燃揮發份和未燃成份。在供氧充足下隨吸入空氣沿煤孔上升，遇爐火高溫燃燒作到完全徹底燃燒，達到消煙節能。
5結束語
煤炭是城鎮居民生活能源的主體，由于長期原煤散燒、煤炭的利用率低、浪費大量的能源，從而污染了我們賴依生存環境，使空氣污染加重。上點火型煤利用工業固體廢物作添加物、變廢為寶，減少了固體廢物對環境的污染，充分利用固體廢物的能量，節約煤炭資源30％，降低型煤生產的成本。
上點火型煤采用明火反燒方式，干凈衛生火力集中、持續時間長，熱效率高，燃燒效果好、減輕勞動強度。經試用受到人們普遍好評，使用方便、上火快。上點火型煤各種理化性能均符合國家GB／T13593-92標準，煙氣排放符合環保要求，固硫完全。該型煤比傳統型煤燃燒時向空氣排放的一氧化碳降低80％，二氧化硫降低57％，煙塵降低45％。達到無煙無味，降低燃煤對空氣的污染，凈化環境，解決工業固體廢物對環境污染。利用工業固體廢物制成上點火型煤的研究是一件利國利民的大事，該型煤具有推廣應用價值，造福于人民，具有社會效益，環境效益和經濟效益。
作者單位:參考文獻
1中國環保產業.No3,1995
2煤質分析應用指南.中國標準出版社出版,1991
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