中国有丰富的生物质资源，农作物秸秆的年产量700 Mt，稻壳50 Mt，林业加工的残余物30 Mt。生物质作为能源代替矿物燃料，可直接燃烧、与煤混烧、气化或液化为气体和液体燃料等。目前中国的生物质用于直接燃烧和饲料的不到一半，其余的废弃于荒野，生物质资源没有得到充分、高效、洁净地利用。以生物质作粘结剂成型制型煤时，采用干法冷压成型工艺。由日本国新能源开发机构(NEDO)的绿色援助计划(GAP)资助，在山东临沂建成了生物质型煤示范厂，以玉米秸、肥煤、消石灰为原料，生产生物质型煤燃料，成型线压力为300-400 t/m．其成型技术达到国际领先水平。本研究以生物质、肥煤、无烟煤为原料，用其工艺制备生物质型煤，炭化后制得型焦。
1、实验部分
生物质型焦的生产工艺流程如图1所示。小于13 mm的肥煤和无烟煤用热空气干燥至水分小于1%、粉碎至要求的粒度，生物质用热空气干燥至水分小于10%、粉碎至长度小于3 mm，肥煤、无烟煤和生物质按比例混合好后，用NYL - 200型液压机成型。型煤呈枕形，长轴42 mm，短轴38 mm，最厚处23 mm。炭化用燃气炉间接加热，终温950℃，保温1h，水熄焦。型煤和型焦的抗压强度用小型压力试验机测定，以单个球的破坏压力(kN)表示或制成的圆柱体(直径20 mm、高15 mm)的破坏压强(MPa)表示。
实验用玉米秸生物质、晋城无烟煤、枣庄肥煤，分析数据见表1。
2、实验结果与讨论
2.1成型工艺条件对生物质型焦抗压强度的影响
煤粒小于0.5 mm的占33%、0.5-1 mm的占45%、1～3mm的占22%，型煤炭化时室温至250℃及550- 950℃加热速度7-9℃/min、250
550℃加热速度3～5℃/min，生物质配入量、肥煤配入量、成型压强对型煤和型焦抗压强度的影响如图2所示。由图2可见，生物质对保证型煤的强度是不可缺少的，但生物质炭化后生成多孔炭，削弱了肥煤和无烟煤颗粒之间的结合，使型焦强度降低，生物质配入量18%时，既能保证型煤的强度最大，又不至于过多地降低型焦强度。肥煤的硬度小，比无烟煤易成型，而且肥煤炭化时具有很强的粘结性，是生产高强度生物质型焦所必须的。但是，肥煤配入量过多时，粘结能力过剩，而其结焦性较差，型焦强度反而降低，肥煤配入量55%时型焦强度最大。随着成型压强的增大，型煤和型焦的强度都显著增大，但提高成型压强会导致成型能耗增大，以320 MPa为宜。
煤料的筛分组成对型煤和型焦抗压强度的影响见表2(生物质和肥煤配入量分别为18%、55%，成型压强320 MPa)，小于0.5 mm的占33%、0.5-1 mm的占45%、1-3 mm的占22%时，不需要煤料过细粉碎，煤粒之间相互充填的结合度较大，型煤和型焦的抗压强度也较大。
2.2炭化加热速度
在型煤的最佳成型条件下，炭化时分3种加热速度：①3-5℃/min，②7-9℃/min，③室温至250℃及550-950℃用7-9℃/min、250-550℃用3-5℃/min，3种加热速度下所得的型焦抗压强度分别为2.60，1.93，2.58 kN。可见，250 - 550℃型煤中的挥发物大量析出时，采用较慢的加热速度，能减少型焦中的大气孔和裂纹，有利于提高型焦的抗压强度，采用第3种加热速度为宜。
2.3型焦的分析
在型煤的最佳成型和炭化条件下，所得型焦的分析数据见表3和表4。
肥煤的硫分高达2.66%，配以低硫的生物质和无烟煤后型煤的硫分为1. 54%，肥煤中的硫大多易于热解脱除，使型焦的硫分仅为0.89%。
实际的型焦产率K。比按散状分析样挥发分计算的型焦产率K。高4.1%，高压成型制得的型煤孔隙率低，炭化时挥发物的逸出较难，部分挥发物缩聚固化予孔内，使型焦产率增大。
型焦内孔径0.01～7.5um气孔的孔径分布用Carlo - 200压汞测孔仪测定，焦样粒径3-5 mm，以各孔径区间孔容占孔径0.01—7.5um气孔总孔容的百分数表示；孔径10-150um气孔的孔径分布用Leitz MPV -3显微镜测定(0.2-1 mm焦样制成光片，放大320倍)，以各孔径区间气孔数占孔径10—150um总气孔数的百分数表示。孔隙率由真相对密度和视相对密度计算而得。生物质型焦与一常规焦炉所产冶金焦的孔孢结构的比较见表4，由表4可见，生物质型焦中的大气孔较少，孔隙率较低。
生物质型焦的Vdaf小于1%、S d小于1%、Ad小于15%、抗压强度大于20 MPa、孔隙率24%，此性能指标与日本DKS法、美国FMC法等使用焦油沥青作粘结剂所制得型焦的相当。
3、结 语
以干法冷压成型工艺用高硫肥煤、低硫无烟煤和生物质粘结剂，能生产抗压强度达23 MPa、孔隙率仅24%、S。．d小于1%的生物质型焦。生物质型焦的最佳生产工艺条件为煤粒度小于0.5 mm的占33%、0.5-1 mm的占45%、1—3 mm的占22%，生物质配入量18%、肥煤配入量55%，成型压强320 MPa，型煤炭化时室温至250℃及550-950℃加热速度7-9℃/min、250- 550℃用3-5℃/min。
生物质价廉易得，代替焦油沥青作粘结剂，扩大了粘结剂的来源，而且生物质有了高效、洁净利用的新途径。生物质与煤料都为固体，二者的混合较简单，简化了粘结剂与煤料的混合工序。以高硫肥煤为主要原料，配以生物质和低硫无烟煤，生产低硫型焦，扩大了炼焦煤资源。原料经干燥后再成型，使型煤的炭化时间减少，炭化炉生产强度增大，总热效率提高。
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