Utilización industrial del carbón
1. Carbón coquizable
El coque se utiliza en la fabricación de hierro, fundición, producción de carburo de calcio, gasificación y fundición de metales. La coquización se realiza en la cámara de carbonización del horno de coque. La cámara de carbonización tiene 0,45 metros de ancho, 4,3 a 5,5 metros de alto y 14 a 16 metros de largo y puede contener de 18 a 27 toneladas de carbón. Hay cámaras de combustión a ambos lados de la cámara de carbonización y la temperatura alcanza los 1300°C. La cámara de carbonización se calienta a 110°C mediante ladrillos refractarios. Entre los productos de coque, el coque representa alrededor del 75%, el gas de coquería el 18%, el alquitrán de hulla el 4% y el benceno bruto, el amoníaco, el azufre, etc. Cada horno de coque tiene entre decenas y cientos de cámaras de carbonización. El gas de horno de coque tiene un alto poder calorífico y es un buen combustible gaseoso. El alquitrán de hulla se puede fraccionar para obtener muchos productos químicos útiles, como gasolina, queroseno, diésel, aceite lubricante, asfalto, etc. El benceno y el amoníaco crudos también son materias primas químicas importantes. Nuestro país produce más de 5000×104t de coque cada año, la mayor parte del cual se utiliza para la fabricación de hierro en altos hornos. El coque desempeña principalmente tres funciones en el alto horno de fabricación de hierro: en primer lugar, es un agente reductor que reacciona con el oxígeno del mineral de hierro para generar CO y CO2 para reducir el hierro; en segundo lugar, es una fuente de calor que produce alta temperatura; cuando se quema coque (la temperatura del alto horno de fabricación de hierro es de aproximadamente 1600°C), lo que garantiza la reacción química y la fusión del mineral de hierro; en tercer lugar, el coque no se deforma a altas temperaturas, lo que garantiza un flujo de aire suave en el alto horno; producción normal. Por lo tanto, la fabricación de hierro debe tener coque de alta calidad con alta resistencia, bajo contenido de cenizas y bajo contenido de azufre. Para garantizar la calidad del coque, se requieren los siguientes requisitos para el carbón coquizable:
1) Tiene fuertes propiedades de coquización y apelmazamiento: el carbón coquizable generalmente requiere una variedad de carbones para coquizar el carbón graso; el carbón, etc. tiene fuertes propiedades de apelmazamiento. El carbón caliente representa del 50% al 60%, y el carbón de apelmazamiento débil, como el carbón gaseoso y el carbón pobre, representa del 40% al 50%. A veces, una parte del carbón de apelmazamiento débil se puede usar para reemplazar el gas. carbón. El espesor y de la capa de coloide después de la mezcla del carbón es de 16 ~ 20 mm.
2) El contenido de cenizas del carbón debe ser bajo: por cada aumento del 0,8% en el contenido de cenizas del carbón coquizable, el contenido de cenizas del coque aumenta un 1%, la resistencia del coque disminuye un 2% y la proporción de coque (la proporción de coque a hierro necesaria para fundir 1 tonelada de hierro) aumenta entre un 2% y un 2,5%, la producción de arrabio disminuyó entre un 2,55% y un 3% y la producción de escoria de alto horno aumentó un 2,5%. Por tanto, cuanto menor sea el contenido de cenizas del carbón coquizable, mejor. Sin embargo, para garantizar la tasa de recuperación de carbón limpio, es apropiado un contenido de cenizas de la mezcla de coque de carbón AD ≤ 10 %. Debido a que mi país tiene más carbón gaseoso y menos carbón coquizable, el contenido de cenizas del carbón coquizable y del carbón graso en mi país se puede reducir al 12%, mientras que el contenido de cenizas del carbón gaseoso es inferior al 9%. No importa cuán bajo sea el contenido de cenizas del carbón crudo, el carbón coquizable debe lavarse, lo que no solo reduce el contenido de cenizas, sino que también elimina la mayoría de los componentes que no se apelmazan, como la sericita y el semifilamento, enriquece la vitrinita y mejora la cohesividad del carbón. el carbón.
3) El contenido de azufre del carbón debe ser bajo: el 80% del azufre del carbón coquizable ingresa al coque y el azufre ingresa al arrabio cuando el coque produce hierro. El arrabio contiene más del 0,07% de azufre, que es chatarra y no se puede utilizar para la fabricación de acero porque el acero producido está caliente y quebradizo. Para desulfurar, es necesario agregar piedra caliza, dolomita y otros fundentes al alto horno para formar escoria (CaS) para la descarga. En general, el azufre del carbón coquizable aumenta un 0,1%, el azufre del coque aumenta un 0,08%, el consumo de piedra caliza aumenta un 1,6%, la proporción de coque aumenta un 1,2% y la capacidad de producción de altos hornos disminuye entre un 1,6% y un 2,0%. Por lo tanto, se requiere que el contenido de azufre después de la mezcla del carbón coquizable sea St, d≤1,2%. Algunos países industrializados exigen que el contenido de azufre de las mezclas de carbón sea inferior al 0,5%. El fósforo del carbón también entrará en el coque durante la coquización, y el fósforo también entrará en el hierro cuando el coque esté fundiendo hierro. El fósforo también vuelve quebradizo el hierro, que es más dañino que el azufre. El contenido de fósforo requerido en la mezcla de carbón coquizable es Pd≤0,1%. El contenido de fósforo del carbón en mi país generalmente no es alto.
4) El contenido volátil de la mezcla de carbón debe ser apropiado: si el contenido volátil de la mezcla de carbón es demasiado alto, la resistencia del coque se reducirá, aunque un contenido bajo de volátiles puede mejorar la resistencia y el grado de trituración; de coque, la presión de expansión durante la coquización será demasiado alta, es difícil empujar el coque, el contenido volátil es bajo y la tasa de recuperación de productos químicos es baja, lo que aumenta el costo de la coquización. Generalmente, el Vdaf de la materia volátil en la mezcla de carbón es del 28% al 32%. Si se produce coque de colada, el contenido de volátiles puede ser menor (Vdaf=28%) y se puede obtener coque más grande. En el caso del coque químico, la resistencia del coque se puede reducir ligeramente, por lo que el contenido volátil puede ser mayor y los requisitos de cenizas y azufre se pueden relajar.
5) Otros requisitos del índice: Se requiere que el contenido de humedad total de la mezcla de carbón esté entre 7% y 10%.
Debido al alto contenido de humedad y al alto consumo de calor, es necesario prolongar el tiempo de coquización y reducir la producción de coque. Más del 80% de las mezclas de carbón coquizable tienen un tamaño de partícula inferior a 3 mm. Si el tamaño de partícula es demasiado grande, el carbón se mezclará de manera desigual, lo que afectará la resistencia del coque; si el tamaño de partícula es demasiado pequeño, aumentará el costo y el consumo de energía del molino de carbón y aumentará la densidad de apilamiento del carbón que ingresa; el horno se hará más pequeño, reduciendo la producción y la calidad del coque. Cuando la cohesión de la mezcla de carbón es deficiente, se puede utilizar el apisonamiento para aumentar la densidad aparente, reducir los espacios entre las partículas y mejorar la cohesión del carbón. También se pueden agregar aglutinantes como el asfalto para mejorar la cohesión. Cuando el contenido volátil del carbón es alto y la contracción es demasiado grande, se pueden agregar diluyentes como polvo fino de antracita y semicoque para mejorar la resistencia del coque.
2. Carbón para gasificación
La eficiencia de combustión directa del carbón es baja, la tasa de utilización de energía térmica es solo del 15% al 18% y contamina la atmósfera. La cantidad anual de humo y polvo emitidos a la atmósfera por la quema de carbón en mi país es de 1200×104t, y el SO2 es de 1800×104t, lo que representa entre el 60% y el 80% de la cantidad total de contaminantes emitidos a la atmósfera. Docenas de ciudades en China sufren lluvia ácida y casi el 40% del país está contaminado por lluvia ácida. La lluvia ácida es principalmente ácido sulfúrico (90%), seguido de ácido nítrico y ácidos débiles. Un contenido de azufre de 0,8 mg/m3 en la atmósfera puede enfermar a las personas. La lluvia ácida acidifica los lagos, mata peces y algas, marchita los cultivos, priva al suelo de nutrientes y daña piezas metálicas, edificios, artefactos, pintura y ropa. La lluvia ácida ha causado enormes pérdidas a la economía nacional y se ha convertido en un importante problema de contaminación ambiental en el mundo. El uso de carbón para producir gas como combustible se llama gasificación del carbón y es un método para reducir la contaminación del aire y del medio ambiente. La eficiencia térmica del gas de carbón es tan alta como 55% ~ 60%, que es tres veces mayor que la eficiencia térmica de la combustión directa de carbón. Limpio, baja contaminación del aire, transporte conveniente, proceso y equipo de producción simples. La gasificación del carbón es el proceso de hacer reaccionar el carbón con oxígeno, aire, vapor de agua, etc. La generación de gas combustible que contiene monóxido de carbono y H2 es el proceso de convertir carbón sólido en gas combustible.
2C+O2→2CO+δ
C+H2O? →Monóxido de carbono + H2-δ
Donde: δ representa el componente ineficaz.
Según los distintos gasificadores, el gas se puede dividir en gas aire, gas agua y gas semiagua. El gas producido al utilizar aire como agente gasificante se llama gas aire, pero el contenido de los ingredientes activos H2 y CO es sólo del 12% y el poder calorífico es demasiado bajo para ser útil. El gas producido utilizando vapor de agua y oxígeno como agentes gasificantes se llama gas de agua. El contenido de ingredientes activos CO y H2 puede alcanzar el 86%. Tiene un alto poder calorífico y puede usarse como combustible y materia prima química. hidrógeno industrial. El gas producido utilizando aire y vapor como agentes gasificantes se denomina gas semiagua. Los ingredientes activos H2 y el contenido de monóxido de carbono son del 70%, el contenido de N2 es del 20% y el poder calorífico es moderado. Es la materia prima para la síntesis de amoníaco y también puede utilizarse como combustible.
Los diferentes tipos de gasificadores tienen diferentes requisitos en cuanto a la calidad del carbón. Los más utilizados incluyen gasificadores de lecho fijo, gasificadores de lecho ebullente y gasificadores de lecho suspendido.
(1) Gasificador de lecho fijo
El gasificador de lecho fijo es un horno anular que se agrega desde la parte superior del horno y se quema y gasifica en la parrilla. El agente gasificante se introduce hacia arriba desde la parte inferior de la parrilla y el gas generado sale por la parte superior. La temperatura cerca de la parrilla es alta, que es la capa de óxido, y la temperatura disminuye gradualmente hacia arriba, que es la capa de reducción, la capa de carbonización y la capa seca.
Los gasificadores de lecho fijo deben utilizar carbón en trozos, siendo el mejor tamaño de partícula 25 ~ 50 mm, seguido de 13 ~ 50 mm, 13 ~ 25 ~ 50 mm, 25 ~ 75 mm, etc. Los mejores tipos de carbón son el lignito de bajo rango, el carbón no apelmazante, el carbón de llama larga, el carbón de apelmazamiento débil y el carbón gaseoso. Se requiere que el carbón tenga alta resistencia a la compresión, buena estabilidad térmica (TS+6 > 70%) y buena actividad, cenizas AD < 25%, azufre St y D < 2%. La temperatura de ablandamiento de las cenizas sólidas del horno de escoria ST > 1200 ℃ y la temperatura de fusión de las cenizas líquidas del horno de escoria FT < 1300 ℃.
(2) Gasificador de lecho fluidizado
El carbón flota en el horno, al igual que el agua hirviendo, por lo que se le llama gasificador de lecho fluidizado. Utilice carbón con un tamaño de partícula inferior a 8 mm y cuanto menos carbón pulverizado con un tamaño de partícula inferior a 1 mm, mejor. De lo contrario, la pérdida de cenizas volantes será grande y la utilización efectiva del carbón se verá afectada. Los mejores carbones son el lignito de bajo rango, el carbón de llama larga o el carbón que no se apelmaza. Se requiere que la humedad del carbón sea ≤ 12 %, cenizas AD ≤ 25 %, contenido de azufre St, D < 2 %, buena actividad, A > 60 % (tasa de reducción de CO2 a 950 °C) y temperatura de ablandamiento de las cenizas de carbón St < 1200°C .
(3) Gasificador de lecho suspendido
El carbón se muele hasta convertirlo en polvo y se pulveriza en el horno para su combustión en suspensión y gasificación.
El carbón debe molerse muy finamente y >90% de las partículas de carbón deben tener una malla <200 (la longitud del lado del orificio del tamiz es de 0,074 mm). La reacción de oxidación del carbón pulverizado se completa en 1 segundo y la temperatura en el horno alcanza los 1400 ~ 1500 °C. El gas producido se puede utilizar para producir amoníaco. El horno no se limita al tipo de carbón y no existe ningún requisito de cohesión, pero la humedad del carbón debe ser lo más baja posible, Mt < 5%. El gasificador de lecho suspendido tiene una gran capacidad de producción y puede producir 5×104 ~ 12×104 m3 de gas en 1 hora.
(4) Requisitos de calidad del carbón para la producción de amoníaco
Las plantas de fertilizantes de tamaño mediano de mi país generalmente utilizan gasificadores de lecho fijo para producir amoníaco sintético, que tienen estrictos requisitos de calidad del carbón. Cuando se utiliza carbón de antracita, el tamaño de las partículas de carbón en trozos es de 25 ~ 50 mm, o 15 ~ 100 mm, 13 ~ 25 ~ 50 mm, 13 ~ 70 mm, el contenido de ganga (el porcentaje de ganga con un tamaño de partícula superior a 50 mm) es menor; superior al 4%, y la tasa límite inferior es (el porcentaje de carbón con un tamaño de partícula inferior al límite inferior) es 15% ~ 21% mt < 6%, Vdaf ≤ 10%, Ad ≤ 16% ~ 24%; , d ≤ 2,0%, ST ≥ 1250 ℃, TS+6 ≥ 70 %, la resistencia al aplastamiento (superior a 25 mm) no es inferior al 65 %.
3. Carbón para licuación
La licuación del carbón es el proceso de conversión de la materia orgánica del carbón en productos líquidos. El objetivo principal de la licuefacción del carbón es la obtención de combustibles líquidos, como gasolina, diésel, queroseno, etc. El producto líquido también se puede procesar para obtener coque sin cenizas, que se puede utilizar para fabricar electrodos, fibras de carbono y adhesivos, así como para producir productos químicos orgánicos. El gas subproducto de la licuefacción del carbón se puede utilizar como combustible gaseoso.
Los métodos de licuefacción de carbón se pueden dividir en tres categorías: licuefacción de carbón por hidrogenación directa (como el método de hidrogenación a alta presión y el método de carbón limpio con solvente); y luego producto líquido sintetizado); licuefacción parcial del carbón (es decir, carbonización a baja temperatura).
(1) Hidrogenación y licuefacción directa del carbón
El carbón es sólido, con alto contenido de carbono, alto contenido de oxígeno (15% ~ 25%) y bajo contenido de hidrógeno (< 7 %), la proporción atómica es pequeña. La estructura molecular del carbón es un polímero de condensación de polímeros y sus unidades estructurales son anillos aromáticos fusionados con cadenas laterales de hidrocarburos lineales y varios grupos funcionales que contienen oxígeno, nitrógeno y azufre. Las unidades estructurales están conectadas mediante enlaces éter o hidrocarburos no aromáticos y el peso molecular del carbón es muy grande. El petróleo es un líquido con un alto contenido de hidrógeno (11% ~ 14%), un bajo contenido de oxígeno (<1%) y una alta relación atómica H/C. La estructura molecular del petróleo se compone principalmente de alcanos y cicloalcanos, con un peso molecular pequeño. alrededor de 200. La hidrogenación y licuefacción directa del carbón esencialmente corta los enlaces químicos del carbón en presencia de solventes, catalizadores e hidrógeno a alta presión, y utiliza hidrógeno para reponer los enlaces químicos rotos, convirtiendo el carbón en petróleo y gas con bajo peso molecular y alto contenido de hidrógeno. . Durante el proceso de hidrolicuefacción, el carbón debe triturarse a menos de 0,3 mm y mezclarse con aceite de antraceno (o tetralina) para obtener pasta de carbón. La temperatura en la torre de reacción es de 400 ~ 480 °C, se utiliza catalizador de CoMo y la presión es de 10 ~ 20 MPa. La pasta de carbón se craquea, se hidrogena y se licúa en la torre de reacción. El producto líquido resultante se puede fraccionar en varios componentes y el producto gaseoso se puede utilizar como gas combustible. La temperatura y presión de reacción se pueden cambiar según se desee y el producto puede ser principalmente líquido o sólido. El producto sólido se llama carbón limpio solvente, que es un combustible limpio de alta calidad y una materia prima química. Puede usarse para mezclar carbón coquizable, como aglutinante para briquetas y para producir materiales y fibras de carbono avanzados.
La hidrolicuefacción debe utilizar carbón de bajo rango, como lignito, carbón de llama larga o carbón gaseoso con VDAF > 35%. La relación de hidrocarburos es pequeña, C/H < 16, el contenido de quitina y vitrinita es alto, el contenido de inertinita es bajo (I < 10% porque no está licuado), el contenido de cenizas del carbón es bajo (AD < 5%) , y el punto de fusión de la ceniza es alto (ST > 1200 ℃).
(2) Licuefacción indirecta de carbón (también llamada hidrogenación de monóxido de carbono)
El principio es obtener gas materia prima (CO+H2) a través de la gasificación del carbón y luego licuarlo a una determinada temperatura y Los hidrocarburos líquidos y el gas licuado del petróleo se obtienen mediante síntesis catalítica bajo presión. Los productos incluyen gas de petróleo sintético, gasolina, diesel, fueloil, cera, alcohol, ácido, cetona, etc. En la actualidad, existe una fábrica de producción formal en Sudáfrica, con una producción anual de más de 200×104t.
Los requisitos de calidad del carbón para la licuación indirecta de carbón están relacionados con el gasificador. Por ejemplo, los gasificadores presurizados de lecho móvil requieren carbón o coque en trozos que tengan un tamaño de partícula uniforme, bajo contenido de cenizas, alto punto de fusión de las cenizas, alta resistencia a la compresión, buena estabilidad térmica, bajo contenido de azufre, bajo contenido de humedad y baja materia volátil.
(3) Licuefacción parcial del carbón
Es decir, la carbonización a baja temperatura requiere lignito o carbón bituminoso con alto contenido de petróleo, como carbón de llama larga, carbón gaseoso, etc.
4. Carbón utilizado en la generación de energía térmica
Aproximadamente el 30% del carbón en mi país se utiliza para la generación de energía térmica, con un consumo anual de carbón de aproximadamente 4×108t. gran consumidor de carbón. La mayoría de las centrales térmicas de China utilizan calderas de carbón pulverizado. Cuanto mayor sea la capacidad instalada, mayores serán los requisitos de poder calorífico y capacidad de molienda del carbón. Cuanto más finas sean las partículas del carbón, mejor. Se requiere que más del 85% del carbón pulverizado (más del 80% de lignito) sea menor que la malla 200 (la longitud lateral de la malla sea menor que < 0,074 mm), por lo que cuanto mayor sea la triturabilidad del carbón, mayor mejor, lo que puede reducir el consumo de energía. Los principales factores que afectan los indicadores de carbón de las centrales eléctricas son la materia volátil (Vdaf), el contenido de cenizas (Ad), la humedad (Mar), el azufre (ST, D), el poder calorífico (Qnet, ar) y el punto de fusión de las cenizas (DT, St. , PIE).
1) Grado de poder calorífico (Tabla 7-10): El carbón de diferentes calidades tiene diferentes materias volátiles y poder calorífico, y debe quemarse según los diferentes tipos de hornos. Si se utiliza cualquier grado de carbón, la estabilidad y eficiencia de la combustión se verán afectadas.
Tabla 7-10 Requisitos de poder calorífico del carbón para generación de energía térmica
2) Grado de ceniza (Ad): dividido en tres grados: un 1≤24% es A2 24%; ~ 34%; A3 es 34% ~ 46%. Las cenizas reducen el poder calorífico, se adhieren al equipo y provocan una pérdida sensible de calor, por lo que existen ciertos requisitos para las cenizas.
3) Nivel de humedad (% en peso):
Cuando Vdaf≤40%, M1≤8%, M2 está dentro del rango de 8% ~ 12%;
Cuando vdaf > 40%, M1≤22%, M2 está en el rango de 22% ~ 40%.
Cuando la humedad del carbón es superior al 60%, se debe secar primero y no se puede quemar directamente.
4) Clasificación del azufre (St, d%): S1≤1,0% o S2 entre 1,0% y 3,0%. Un contenido de azufre superior al 3,0% puede provocar corrosión grave y contaminación ambiental.
5) Punto de fusión de las cenizas (ST): Los hornos de descarga de escoria sólida requieren puntos de fusión de cenizas altos, mientras que los hornos de descarga de escoria líquida deben utilizar carbón con puntos de fusión de cenizas bajos. Cuando se requiere Qnet, Ar > 12,54 MJ/kg, ST > 1350 ℃; cuando Qnet, ar ≤ 12,54 MJ/kg, el punto de fusión de la ceniza no está limitado.
5. Carbón para locomotoras de ferrocarril
La caldera de la locomotora tiene un conducto de humos corto, lo que requiere una gran evaporación de vapor (70 ~ 80 kg/(m2·h)), alta intensidad de ventilación y rapidez. caudal (> 30 m/s), por lo que se requiere carbón en trozos. Si se utiliza carbón pulverizado, se producirán pérdidas por dispersión. El carbón pulverizado se expulsará sin quemarse por completo y la energía térmica no se utilizará por completo. La tasa de pérdida puede alcanzar el 15% ~ 20% y puede alcanzar el 25% ~ 30% cuando el volumen de suministro de aire es grande. El mejor tamaño de partícula de carbón en trozos es de 6 a 50 mm. Cuando el suministro de carbón en trozos es insuficiente, también se puede utilizar carbón crudo, pero el contenido de ganga no debe ser superior al 1%. El tamaño de partícula del carbón mezclado es 0. ~ 50 mm La tasa de suministro de carbón es inferior al 15% La cantidad de carbón pulverizado Cuando la temperatura es baja, el consumo de carbón aumenta en un 0,4% y la cantidad de carbón pulverizado aumenta en un 1%. Los tipos de carbón incluyen carbón de llama larga, carbón de apelmazamiento débil, 1/2 carbón de apelmazamiento medio, 1/3 de carbón de coque, carbón gaseoso, carbón graso, carbón graso gaseoso, etc. , con alto contenido de volátiles (Vdaf≥20%). Generalmente, no se utiliza lignito. La potencia de fuego de la combustión de lignito no es fuerte, por lo que la presión del vapor no puede cumplir con los requisitos.
El contenido de azufre del carbón de locomotora debe ser bajo (St, D < 1,5 %). En lugares con muchos túneles, St, D < 1,0 % y el contenido de cenizas debe ser bajo (Ad ≤ 24 %. ). Cuanto mayor sea el punto de fusión de las cenizas del carbón, mejor se requiere una temperatura de ablandamiento ST > 1200°C para evitar que la escoria afecte la ventilación del horno. El poder calorífico del carbón se divide en tres niveles: ① Qnet, ar es 20,9 ~ 23,00 MJ/kg; ② Qnet, ar es 23,00 ~ 25,09 MJ/kg ③ Qnet, ar ≥ 25,09 MJ/kg; Carbón débilmente apelmazante Sin embargo, el uso de carbón no apelmazante es propenso a fugas de aire, y el uso de carbón fuertemente aglutinado dificultará la ventilación del horno.
6. Carbón marino
La calidad del carbón marino es más estricta. Debido al pequeño tamaño de los barcos y a las molestias del suministro de carbón, se requiere carbón en trozos con bajo contenido de cenizas y alto poder calorífico. Carbón de tamaño pequeño y mediano o carbón mixto con un tamaño de partícula de 13 ~ 50 mm, contenido de cenizas AD < 14%, poder calorífico Qnet, ar≥25MJ/kg, materia volátil (Vdaf) debe estar entre 25% ~ 40%, Punto de fusión de cenizas ST≥1250 ℃. Para la combustión se puede utilizar un solo tipo de carbón o una mezcla de carbones. Generalmente, la antracita y el lignito no son adecuados para la mezcla de carbón marino.
7. Carbón para inyección en altos hornos
Para reducir la proporción de coque en la fabricación de hierro en altos hornos, se utilizan ampliamente en el país y en el extranjero polvo de antracita, gas natural y petróleo pesado para reemplazarlos. parte del coque, lo que puede reducir el costo del arrabio. Cada inyección. Soplar 1 tonelada de antracita de alta calidad puede ahorrar entre 800 y 900 kg de coque. La tasa de inyección de carbón puede alcanzar entre el 24% y el 30%, que es la mitad del costo del coque.
El carbón de antracita para inyección requiere una buena capacidad de molienda, cuanto mayor sea el índice HGI, mejor, lo que puede reducir el consumo de energía de molienda del carbón; el contenido de cenizas y azufre debe ser bajo, Ad≤12,5%, St, D <. 1,0%, Vdaf =10%, MT < 8%. El polvo de carbón de antracita con alto contenido de humedad tiene una alta viscosidad durante la inyección, lo que puede incluso hacer que el polvo de carbón se pegue e impida la inyección. La relación SiO2/CaO en las cenizas de carbón es inferior a 1 porque el aumento de CaO ayuda a reducir la viscosidad de la escoria ácida. Se requiere que la finura del polvo de antracita sea inferior al 10% si el número de malla es superior a 160 y el máximo no es superior al 15%. Para inyección se puede utilizar carbón de antracita nacional de Xinmi, Yangquan, Rujigou, Jiaozuo y Jincheng. También se puede utilizar para inyección carbón bituminoso con bajo contenido de cenizas, bajo contenido de azufre y fuerte explosividad, como el carbón apelmazante débil de alta calidad de Shanxi Datong. La súper antracita altamente metamórfica generalmente no se usa para la inyección en altos hornos porque no es fácil de moler hasta convertirla en polvo.
8. Carbón coquizable
Al fabricar hierro, el mineral de hierro de alta calidad se puede fundir en el horno después de cierta trituración y cribado, pero el mineral pobre con bajo contenido de hierro se debe fundir en el horno. avance de trituración y lavado. Una vez mejorada la calidad, el polvo concentrado, la antracita y el disolvente se sinterizan en bolas a aproximadamente 1300 °C y luego se envían al alto horno para su fundición. El concentrado se sinteriza en bloques, lo que se sinteriza. La calidad del carbón para sinterización afectará directamente a la calidad del arrabio. El tamaño de partícula de antracita para sinterización es de 0 ~ 3 mm, con bajo contenido de cenizas y azufre (Ad≤15%, St, d≤1,0%) y alto poder calorífico.
9. Carbón utilizado para fabricar carbón activado
El carbón activado es un producto de carbón activado con fuertes propiedades de adsorción. El carbón activado es un sólido negro, insípido e inodoro que es insoluble en disolventes orgánicos generales. Tiene una estructura microporosa bien desarrollada y una enorme superficie específica. La superficie específica de cada gramo de carbón activado puede alcanzar los 500 ~ 1500 m2, y puede alcanzar hasta los 2500 m2, lo que le confiere al carbón activado una alta capacidad de adsorción. El carbón activado tiene una alta estabilidad química y puede usarse en un amplio rango de pH.
El carbón activado es un adsorbente hidrofóbico que puede purificar gases y aguas residuales. Puede absorber SO2, NO2, CO2, H2S, cloro, vapor de mercurio, benceno, alcohol, aldehído, fenol, gasolina y otros hidrocarburos gaseosos en aire húmedo y contaminado, así como diversas bacterias, gérmenes y olores, y también puede absorber diversos productos químicos. , aceites, bacterias y virus en las aguas residuales, purificando el agua según los estándares de aguas superficiales. El carbón activado también es un excelente catalizador y portador de reacciones químicas como oxidación, reducción, deshidrogenación y síntesis. El carbón activado se usa ampliamente en alimentos, medicinas, aceites industriales, procesamiento de caucho, refinación de petróleo, teñido, preparación de reactivos inorgánicos, síntesis orgánica, purificación de gases, recuperación de metales preciosos y solventes en soluciones, máscaras antigás, antídotos, aviación, industria militar. , espera de bomberos.
El carbón activado está disponible en forma de polvo y granulado. Durante la producción, el carbón se carboniza a 600°C para eliminar la materia volátil, y luego el material carbonizado se tuesta a 900°C y se activa con gas que contiene oxígeno, vapor de agua, cloruro de zinc y otros agentes activos para eliminar diversos contaminantes adsorbidos. en la superficie del carbón y abre el bloqueo de los microporos, aumentando así la superficie interna del carbón activado y restaurando su actividad.
Se pueden utilizar todo tipo de carbón como materia prima para la producción de carbón activado. El carbón activado preparado a partir de carbón bituminoso de alta calidad y carbón de antracita ha desarrollado microporos y pocos mesoporos. Es adecuado para la adsorción de gas y vapor de agua, y también puede usarse como portador de catalizador de purificación de agua. El carbón activado preparado a partir de carbón bituminoso de bajo rango y lignito ha desarrollado mesoporos y pocos microporos, y es adecuado para la desulfuración y decoloración de gases y como portadores de catalizadores macroporosos. Los requisitos para el carbón crudo son que cuanto menor sea el contenido de cenizas, mejor, con un máximo que no exceda el 10%, y cuanto menor sea el contenido de azufre, mejor. Para producir carbón activado granular, se requiere la estabilidad térmica de la antracita.
10. Carbón para producir carburo de calcio
A una temperatura elevada de 2200°C en un horno eléctrico, el óxido de calcio reacciona con el coque para generar carburo de calcio (CaC2). El carburo de calcio reacciona con el agua para producir acetileno (C2H2), que se quema en oxígeno para producir una temperatura alta de 3500 °C, que puede usarse para cortar metal. El carburo de calcio también se utiliza para fabricar plásticos, fibras sintéticas, caucho sintético, fertilizantes y pesticidas.
Se puede utilizar coque o antracita para fabricar carburo de calcio.
Requisitos de calidad para la antracita: alto contenido de carbono fijo, materia volátil VDAF < 10%, bajo contenido de cenizas (AD < 7,0%), azufre total St, d ≤ 1,5%, contenido de fósforo PD < 0,04%, densidad del carbón inferior a 1,6 g/ cm3, la mejor granularidad.
11. Carbón para la producción de ácido húmico
Para producir ácido húmico se utilizan generalmente turba, lignito joven, carbón bituminoso erosionado y antracita fuertemente erosionada con un alto contenido de ácido húmico. Se requiere que el rendimiento de ácido húmico del carbón sea superior al 30% y que el contenido de cenizas del carbón no supere el 40%. Es mejor contener más óxido de potasio y pentóxido de fósforo en las cenizas volantes, para que puedan convertirse en fertilizantes compuestos con diversos efectos fertilizantes.
12. Extracción de cera montana
La cera humana es una materia prima indispensable para la industria ligera y la industria química, y una materia prima indispensable para la fabricación de cables, betún para zapatos, papel carbón y electrónica. productos. El carbón adecuado para extraer cera de montaña es el lignito joven, que requiere extracto de benceno EB, D > 3% y el contenido de cenizas no puede ser demasiado alto. El lignito viejo tiene un bajo contenido de cera y no es adecuado como materia prima.
13. Carbón para la industria cementera
La combustión en hornos de ladrillos de plantas cementeras de tamaño grande y mediano tiene mayores requisitos de calidad del carbón. En primer lugar, cuanto menor sea el contenido de cenizas del carbón, mejor. Generalmente, se requiere que la publicidad esté en el rango del 20% al 26%. El contenido de cenizas es demasiado alto, el poder calorífico del carbón es demasiado bajo y no se puede alcanzar la temperatura de sinterización del clinker (por encima de 1450°C, la temperatura de la llama de combustión alcanza 1600 ~ 1700°C). Se requiere que el poder calorífico del carbón sea > 21 mJ/kg. La baja temperatura afectará la composición mineral y el estado de cristalización del clínker, empeorando la estabilidad y resistencia del cemento. Se requiere que la composición de las cenizas sea estable, porque la composición de las cenizas de carbón afectará la composición del cemento. El contenido volátil del carbón debe ser VDAF > 25%, pero no más del 40%. El contenido volátil es moderado, la llama es brillante, la temperatura aumenta rápidamente, la calidad del clinker es buena y el contenido de azufre del carbón es inferior al 3%. Carbón coquizable, 1/3 de carbón coquizable, carbón no apelmazante, carbón de apelmazamiento débil, 1/2 carbón de apelmazamiento medio, carbón gaseoso, etc. Todos son más adecuados y también se pueden mezclar con carbón. El tamaño de partícula del carbón pulverizado, del carbón pulverizado y del carbón mezclado es el más adecuado, lo que puede reducir el consumo de energía del molino de carbón. Las partículas que son demasiado finas pueden encenderse y explotar espontáneamente, haciéndolas inseguras.
14. Carbón para hornos industriales cerámicos
Los hornos industriales cerámicos pueden utilizar madera, carbón, petróleo, gas natural y gas natural como combustible, pudiendo también utilizar electricidad. Cuando se utiliza carbón como combustible, los requisitos para la calidad del carbón son: poder calorífico Qnet, ar≥21MJ/kg, materia volátil Vdaf 25% ~ 30%, contenido de cenizas Ad≤20%, punto de fusión de las cenizas St≥1300℃, contenido de azufre St, D< 2%.
15. Uso de calderas industriales y consumo de carbón
(1) Calderas industriales
Las calderas son equipos para producir vapor y agua caliente. Centrales eléctricas según sus usos Calderas (centrales térmicas), calderas industriales, calderas de calefacción y calderas de calor residual. Las calderas eléctricas producen vapor sobrecalentado a alta temperatura y alta presión, las calderas industriales producen vapor saturado o vapor sobrecalentado a presión media-baja y las calderas de calefacción solo producen vapor saturado a baja presión y agua caliente. Las calderas industriales se utilizan ampliamente en las industrias química, de fabricación de papel, de impresión y teñido, textil y otras. En mi país hay cientos de miles de calderas de calefacción industrial, con un consumo anual de carbón de casi 4×108t. Representa aproximadamente el 30% de nuestra producción de carbón.
(2) Clasificación de las calderas industriales
Hono de combustión estratificada: El combustible se estratifica sobre la parrilla y el aire se envía desde debajo de la parrilla. Parte del combustible se quema en la parrilla y otra parte en el horno, lo que puede almacenar más carbón y estabilizar la combustión. Según el modo de operación, se puede dividir en horno manual, horno de cadena, horno de fogón y horno de parrilla vibratoria.
Horno de combustión suspendido: También conocido como horno de carbón pulverizado, no tiene rejilla y el combustible se quema en estado suspendido en el horno. La estabilidad de la combustión es pobre, pero el efecto de combustión es bueno y el grado de combustión. La mecanización es alta. Es adecuado para hornos grandes.
Horno de combustible: tritura el carbón hasta alcanzar un determinado tamaño de partícula, envía aire con mayor presión desde debajo de la parrilla y sopla la capa de combustible hasta una determinada altura para la combustión. El combustible sube y baja dentro del horno para completar el proceso de combustión. Este horno puede quemar carbón de baja calidad, esquisto bituminoso, ganga de carbón y carbón de piedra, pero la cantidad de cenizas volantes es grande, la pérdida de calor es grande y el consumo de energía es grande. Las tuberías son propensas a desgastarse.
(3) Requisitos de calidad del carbón para diversas calderas industriales
Horno de cadena: el poder calorífico del carbón Qnet y ar generalmente está entre 19 ~ 21 mJ/kg, y la materia volátil VDAF > 15%, punto de fusión de cenizas ST > 1200°C, se utiliza carbón bituminoso con propiedad de escoria débil, con un tamaño de partícula de 10 ~ 50 mm.
Adecuado para calderas de tamaño mediano con una capacidad de vapor de 10~75t/h
Horno de parrilla vibratoria: utilizado para calderas con una capacidad de 2~10t/h. Es adecuado para carbón bituminoso y carbón de antracita con. bajo contenido volátil. No es adecuado para carbón pegajoso con fuerte apelmazamiento, bajo punto de fusión de cenizas y alto contenido de humedad. La vibración de la parrilla puede filtrar fácilmente carbón y cenizas volantes.
Horno de parrilla alternativo: se puede utilizar carbón con alto contenido de cenizas, alta humedad y bajo rango, pero la antracita y el carbón bituminoso con una fuerte cohesividad no son adecuados para calderas pequeñas con una capacidad de 6 t/h.
Horno lanzador de carbón: adecuado para todo tipo de carbón, pero el tamaño de las partículas debe estar dentro del rango de 30 ~ 40 mm y la humedad debe ser ≤ 15%. Apto para calderas con capacidad de evaporación inferior a 10t/h
Hono de combustión suspendido; apto para cualquier tipo de carbón, pero equipado con equipo de molienda de carbón, apto para calderas grandes y medianas con capacidad de evaporación superior a 75t. /h.
Estufa de cocina: se puede utilizar carbón inferior, esquisto bituminoso y carbón de piedra.
Horno de combustión manual: parrilla de banda, apto para lignito y carbón altamente volátil; horno de placas apto para carbón de antracita.
16. Carbón nacional
Incluyendo el carbón utilizado por los residentes, el carbón utilizado por las industrias de servicios, el carbón utilizado por las agencias gubernamentales, el carbón utilizado para calefacción en invierno, el carbón utilizado por las pequeñas empresas urbanas y rurales. empresas, etc., representan aproximadamente el 10% del consumo de carbón de mi país, el 20% de la producción anual, y el consumo anual de carbón supera las 2 × 108t.
La eficiencia térmica de la quema de carbón suelto es solo del 10 %, la de las briquetas es del 20 %, la de las briquetas es del 30 % y la de las briquetas encendidas es del 40 % ~ 50 %. Los requisitos de calidad del carbón para las briquetas de encendido superior son: inflamable, rápido de encender, alto poder calorífico, bajo contenido de azufre, fuerte resistencia al fuego, fácil de usar, valor calorífico Qnet, ar entre 23 ~ 25 mJ/kg, Vdaf entre 15 % ~ 20 % , St, D < 0,5%, punto de ignición bajo.