低热值煤矸石的除碳

低热值煤矸石的除碳

针对低热值煤矸石的除碳，其燃烧并非一个简单的“点火温度”，而是一个由缓慢氧化升温最终引发剧烈燃烧的过程。这个过程的启动和效率，与煤矸石的堆积状态和环境条件的关系，比与一个固定温度值的关系更为密切。

一、煤矸石自燃的温度与条件

低热值煤矸石（通常指发热量低于1200千卡/千克）的燃烧过程可概括为三个阶段：

1、潜伏氧化期（常温 ~ 300°C）：

煤矸石中的残炭与黄铁矿（FeS?）在常温下发生缓慢氧化，释放微量热量。若热量能有效积聚，温度会逐渐上升至300°C左右。此阶段是能否自燃的关键。

2、快速氧化期（300°C ~ 650°C）：

超过300°C后，氧化反应加速，产热量大增，温度急剧上升。此时，煤矸石进入不稳定状态，随时可能进入明火燃烧。

3、燃烧期（> 650°C）：

温度达到燃点（约650°C，具体因成分而异），出现明火，进入剧烈燃烧阶段，残炭被大量消耗。

    要使低热值煤矸石顺利燃烧除碳，关键在于“如何创造和维持条件，使其内部温度能够突破300°C并积累至650°C以上的燃点”。

 二、影响燃烧/自燃效率的关键因素

对于低热值煤矸石，其自身产热能力弱，以下因素至关重要：

1、堆积方式与孔隙：

松散、多孔的堆积有利于空气渗透（供氧）和热量积聚，是启动自燃的物理基础。

2、通风供氧：

适度的通风能提供持续氧气，但风速过大会带走热量导致“淬熄”。通常需要控制。

3、水分含量：

适当水分（如10%-15%）有助于黄铁矿发生放热的水解氧化反应；但水分过高会蒸发吸热，抑制升温。

4、黄铁矿含量：

黄铁矿氧化是早期主要热源，其含量高的煤矸石更易自燃。

5、环境温度：

高温环境（如夏季）能为初始升温提供有利条件。

 三、工程上的可控除碳燃烧方式

在实际工程中，为了高效、可控地去除残炭（特别是为后续建材化利用做准备），几乎不依赖不可控的自燃，而是采用人工强化的燃烧方式：

1、循环流化床锅炉燃烧发电：

这是主流方式。将煤矸石破碎后与煤混合，在850-950°C的炉膛内高效、稳定燃烧。该温度远超自燃点，能确保残炭完全燃尽，同时回收热能发电。

2、烧结砖/陶粒焙烧：

在砖窑或回转窑中，利用外部热源将温度提升至1000°C以上，使煤矸石中的残炭在烧结过程中作为内燃料被利用掉，同步完成除碳和产品烧结。

3、专用燃烧脱碳炉：

为后续生产高端建材（如微晶玻璃）而设计的工艺，通过精确控制温度（通常在800-1000°C范围），专门烧掉残炭，得到洁净的煅烧矸石原料。

项目	关键要点
关键温度节点	? 300°C：从缓慢氧化进入快速氧化的转折点。 ? 650°C：达到燃点，出现明火剧烈燃烧。
实现有效除碳的核心	创造条件使煤矸石内部温度能自我维持并突破300°C，而非追求一个固定点火温度。
工艺选择建议	? 发电或大宗消纳：采用循环流化床锅炉（850-950°C）。 ? 生产烧结建材：采用砖窑/回转窑焙烧（>1000°C）。 ? 制备高端材料原料：采用专用脱碳炉（800-1000°C）。
特别注意	对于低热值煤矸石，依赖自然堆积的自燃效率低、周期长、不稳定且污染难控，不推荐作为主要除碳手段。

总之，对于低热值煤矸石的除碳，重点应放在如何通过工程手段创造并维持高温燃烧环境上。