宋潔瓊

（大同煤業(yè)金鼎活性炭有限公司，山西 大同 037003）

活性炭炭化與焦炭焦化過程均是以煤為主要原材料，即對煤的干餾加工過程，但生產(chǎn)工藝、設(shè)備、產(chǎn)品的用途及產(chǎn)能規(guī)模有著巨大的差異。現(xiàn)從以下幾點進行分析說明。

1 原料不同

炭化料生產(chǎn)與焦炭生產(chǎn)使用的都是原煤，但所選煤種不同。煤炭根據(jù)變質(zhì)程度不同，分為無煙煤、煙煤和褐煤，而煙煤又分為很多小類。煤種不同，其適宜的使用范圍也不同。

1.1 炭化料

適宜生產(chǎn)活性炭炭化料的是不黏煤、弱黏煤和1/2中黏煤等，這3種低變質(zhì)程度的煙煤是制備活性炭的優(yōu)質(zhì)煤種，尤其以大同地區(qū)的弱黏煤最為合適，具有低灰、高反應(yīng)性、易加工的特點。

1.2 焦炭

我國的煉焦煤一般有氣煤、1/3焦煤、焦煤、瘦煤、肥煤等幾種煤，均是中高黏結(jié)性煤，通過一定的比例配煤后生產(chǎn)焦炭。生產(chǎn)炭化料用的弱黏結(jié)煤，在加熱過程中不易結(jié)焦，將氧和氫等非碳物質(zhì)排出從而形成孔隙，達到造孔的目的。而生產(chǎn)焦炭用的高黏結(jié)性煤，在加熱過程中排出焦油，然后進行熔融、黏結(jié)形成焦炭。

2 生產(chǎn)工藝原理不同

2.1 炭化料生產(chǎn)工藝原理

炭化過程實際上就是把原料隔絕空氣加熱，使非碳元素減少，氧元素以H2O、CO、CO2等氣體析出，同時，形成芳香族化合物和交聯(lián)的高強度碳分子結(jié)構(gòu)固體，形成了微晶之間的空隙，這些空隙便是炭化料的初始孔隙。影響炭化工藝的主要條件是升溫速率和炭化終溫，炭化終溫一般在550±50℃。

2.2 焦炭生產(chǎn)工藝原理

把煉焦配煤在常溫下裝入炭化室后，煤在隔絕空氣的條件下受到來自爐墻和爐底（1 000～1 100℃）的熱流加熱。即沿著炭化室墻到炭化室中心方向的煤料，一層一層地經(jīng)過干燥、預熱、分解、產(chǎn)生膠質(zhì)體、膠質(zhì)體固化、半焦收縮、轉(zhuǎn)變?yōu)榻固康倪^程，同時，獲得煤氣、煤焦油并回收其他化工產(chǎn)品。炭化料和焦炭生產(chǎn)過程對比表如表1所示。

由此可見，生產(chǎn)炭化料和焦炭的工藝過程中，每個階段的溫度不同，需要的最高溫度不同，且在原料不同的前提下，發(fā)生的物理化學反應(yīng)也不同，從而析出和排放的物質(zhì)也不同。因此，它們是兩個完全不同的過程。

表1 炭化料和焦炭生產(chǎn)過程對比表

3 生產(chǎn)設(shè)備不同

3.1 炭化料

生產(chǎn)炭化料的炭化爐主要為回轉(zhuǎn)炭化爐，分為外熱式和內(nèi)熱式兩種。內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)炭化爐是一個組合傳動設(shè)備，主要由加料倉、爐尾、回轉(zhuǎn)筒體、爐頭及傳動裝置所組成。具有結(jié)構(gòu)簡單、工藝控制和操作方便、熱效率高、質(zhì)量均勻、產(chǎn)品得率高、產(chǎn)量大、連續(xù)化生產(chǎn)運行穩(wěn)定等優(yōu)點。

新型外熱式回轉(zhuǎn)炭化爐筒體內(nèi)置多個獨立的料倉，使得爐體內(nèi)的物料充填系數(shù)大幅提高，爐體內(nèi)有效利用的炭化空間體積大幅提高，因而其生產(chǎn)能力是內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)炭化爐的3倍。新型外熱式回轉(zhuǎn)炭化爐的物料與炭化分解產(chǎn)物在每個獨立的料倉內(nèi)是并流運行。在炭化爐的高溫出料端，物料與炭化分解產(chǎn)物分開，炭化分解產(chǎn)物進入焚燒爐進行燃燒，焚燒后的煙氣一部分又返回炭化轉(zhuǎn)爐間接加熱物料，作為炭化的熱力來源，一部分進入廢熱鍋爐產(chǎn)汽。因此，新型外熱式回轉(zhuǎn)炭化爐的熱效率高，同時，外加燃料的消耗也大大低于傳統(tǒng)的內(nèi)、外熱式回轉(zhuǎn)炭化爐。

3.2 焦炭

現(xiàn)代焦爐主要由爐頂區(qū)、炭化室、燃燒室、斜道區(qū)、蓄熱室、煙道區(qū)（小煙道、分煙道、總煙道）、煙囪、基礎(chǔ)平臺和抵抗墻等部分組成，蓄熱室以下為煙道與基礎(chǔ)。炭化室與燃燒室相間布置，蓄熱室位于其下方，內(nèi)放格子磚以回收廢熱，斜道區(qū)位于蓄熱室頂和燃燒室底之間，通過斜道使蓄熱室與燃燒室相通，炭化室與燃燒室之上為爐頂，整座焦爐砌在堅固平整的鋼筋混凝土基礎(chǔ)上，煙道一端通過廢氣開閉器與蓄熱室連接，另一端與煙囪連接口根據(jù)爐型不同，煙道設(shè)在基礎(chǔ)內(nèi)或基礎(chǔ)兩側(cè)。

焦化廠常用的是JN型焦爐，為雙聯(lián)火道復熱式焦爐（立式）。為回收焦油及其他化學產(chǎn)品配套有氣液分離器、初冷器、除焦油器、洗苯塔等一系列化產(chǎn)回收裝置。

4 產(chǎn)品標準不同

4.1 炭化料

炭化料是活性炭生產(chǎn)過程的中間產(chǎn)品，作為活化的原料使用，其質(zhì)量主要通過揮發(fā)份、水容量和強度來進行評價。一般控制出爐炭化料的揮發(fā)份在7%～18%，水容量為15%～25%，球盤強度≥90%.由于活性炭行業(yè)較小，僅有活性炭產(chǎn)品的國家標準，對炭化料既沒有行業(yè)或地方標準，也沒有國家標準。產(chǎn)品質(zhì)量要求比較高，具體根據(jù)活化爐的要求進行調(diào)整。

4.2 焦炭

焦炭是焦化行業(yè)的最終產(chǎn)品，其作為冶金焦使用時，要求焦炭的灰分在11%～15%，揮發(fā)分控制在0.9%～1.6%，全硫St控制在0.4%～0.6%，抗碎強度＞92%.焦炭副產(chǎn)品有焦油、粗苯、硫銨等。行業(yè)規(guī)模大，有國家標準或行業(yè)標準要求。

5 生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢棄物不同

5.1 固體廢棄物

炭化料生產(chǎn)過程中無固體廢棄物產(chǎn)生；焦炭生產(chǎn)過程中的廢棄物有污泥、焦油渣。污泥外運處理；焦油渣屬于危廢的一種，不能采用填埋、焚燒和生物分解等一般廢渣的處理方法，普遍的方法是將廢渣作為塑性添加劑直接加入煉焦配煤中或用作型煤的黏結(jié)劑。

5.2 液相廢棄物

炭化料生產(chǎn)過程中有無液相廢棄物產(chǎn)生；焦炭生產(chǎn)過程產(chǎn)生焦化廢水，主要在化產(chǎn)回收各工段產(chǎn)生，為含酚、含氰廢水，COD較高，經(jīng)生化處理達到排放標準后排放或回用。

5.3 氣相廢棄物

炭化料生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄物為炭化尾氣，炭化尾氣經(jīng)煙氣管道進入配套焚燒爐充分燃燒后產(chǎn)生的高溫煙氣，一部分補充進入炭化爐，一部分進入余熱鍋爐生產(chǎn)蒸汽，既可以節(jié)約燃料的消耗，又減少了向大氣中排放的廢氣量。焚燒后的煙氣經(jīng)除塵脫硫處理后達標排放。《活性炭工業(yè)污染物排放標準》（征求意見稿）編制說明中指出，活性炭行業(yè)氣體污染物排放量僅占全國工業(yè)排量的0.72‰.

焦炭在裝煤、出焦、熄焦的過程中都會產(chǎn)生大量的粉塵。

6 建議

炭化料與焦炭從原料、生產(chǎn)工藝、設(shè)備、用途、排放廢棄物等方面均存在很大差別，所以，建議炭化料生產(chǎn)過程不應(yīng)該歸屬于焦化行業(yè)來管理，要考慮活性炭行業(yè)的特點，制訂具體的規(guī)范管理辦法。

參考文獻：

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