一種生物質型煤的製備方法
2023-05-31 01:49:36
專利名稱：一種生物質型煤的製備方法
技術領域：
本發明屬於潔淨煤應用領域，更具體涉及一種生物質型煤、尤其是無粘結劑生物質型煤及其製備方法。
背景技術：
我國是世界第二大能源消費國，並且一次能源以煤為主，目前我國煤的生產與消費在一次能源構成中佔75%以上，成為世界上最大的煤炭生產和消費國。根據我國能源資源的特點和社會經濟狀況可以預測，在未來相當長的時間裡，我國仍將是煤炭主要的生產和消費國。我國煤炭保有儲量、資源量和預測資源量總計達55，697億噸，其中低變成程度的煙煤和褐煤佔煤炭保有儲量的50%以上，而這些煤炭資源多分布在內蒙和新疆等邊遠地區。如何潔淨、高效、合理地利用我國有限的煤炭資源，特別是西北部的高內水低熱值的低變質程度的煤炭資源，對於我國的社會和國民經濟的可持續發展具有非常重要的戰略意義和實際意義。我國也是一個農業大國，生物質能資源也十分豐富，其潛力折合7億噸左右，而目前我國的年實際使用量為2. 2億噸左右。因此，我國的生物質資源的利用還有很大的開發潛力。生物質能在我國商業用能的結構中所佔的比例極小。植物約有一半棄於荒野未予利用、甚至焚燒，不但利用水平低，造成資源的嚴重浪費，而且汙染環境。數量可觀的工業廢棄物被丟棄。工業廢棄物和城市垃圾數量巨大，並在逐年累積增加，而露天堆放或填埋不僅佔用大量土地，而且易對土壤、地下水、大氣造成極大的二次汙染，成為嚴重的環境問題。所以充分合理開發使用生物質能，改善我國的能源利用環境和人類的生態環境，加大生物質能源的高品位利用具有重要的意義。目前生物質與煤共燃發電被廣泛研究，有很多優點，但其燃燒利用也面臨許多困難，如容積密度和能量密度低造成的運輸、儲存、設備改造成本上升、鍋爐熱效率下降和加料設備中的阻塞問題；生物質纖維素含量高，不易粉碎的問題；生物質間組成差異大，很難替代使用的問題；生物質灰分中的鹼金屬和鹼土金屬含量高，造成設備的腐蝕和結渣問題等。上述問題可能通過生物質型煤技術進行改善。針對我國現階段的能源現狀和我國未來的能源結構政策，如果將可再生能源的生物質與傳統的一次能源煤巧妙地結合在一起，不僅為生物質能大規模工業化利用提供了可能的有效途徑，開闢了能源新領域，合理高效地利用了能源，而且誕生了一種極有生命力的新型能源——生物質型煤。生物質型煤作為新型能源，是緩解能源危機、高效利用可再生能源、保護環境、解決傳統工業型煤燃燒性能不足的有效途徑。在我國將生物質用於型煤技術研究較晚，但發展較快。目前已有許多科研院校及煤炭企業進行研究，目前有關生物質型煤的專利申請有，如中國專利申請CN1016^112A，公開了一種生物質型煤，其中加入了 0.5% 的粘合物；中國專利申請CN101250454A，公開了一種生物質型煤，其中將生物質進行了鹼處理，並加入了工業氧化鎂、氧化鈣和膨潤土中的一種或幾種作為生物質型煤的粘結劑；中國專利申請CN101148622A，公開了一種夾芯生物質型煤，其中加入了氧化鎂和氯化鎂溶液作為粘合劑；中國專利申請CN101089154A， 公開了在生產製備生物質型煤過程中，添加焦油或PAM、高錳酸鉀、生石灰；中國專利申請 CN1793^7A，公開了一種生物質型煤，其中製備中加入了粘結添加劑膨潤土。如上所述，現公開的有關生物質型煤的專利申請中均不同程度的加入了本領域常用的粘結劑，例如黃土、浙青等，有些還添加了固硫劑和防水劑，雖然這在一定程度上改善了型煤的固硫和防水的性能，但生產成本大大提高；而鹼處理製備生物質型煤工藝由於添加的強鹼具有腐蝕性， 對設備的要求很高；此外，用紙漿廢液作型煤添加劑，成焦組分少，使得得到的型煤不具有防水性。本申請人於2008年10月27日申請了發明名稱為「一種粉煤無粘結劑成型方法及適用該方法的對輥成型機」的中國發明專利申請，申請號為2008102M197. 1，該方法包括第一步驟，通過篩分裝置篩選出粒度< 6mm的粉煤，並且對該粉煤進行乾燥脫水處理，控制水分含量為2-15% ；第二步驟，將第一步驟所得的粉煤通過餵料機強制壓縮餵入到對輥成型機的對輥輥縫間；第三步驟，對輥成型機運轉，在至少一個輥的圓表面上布有凹坑的對輥連續旋轉， 通過所述凹坑壓實成型出型煤。但是該方法存在一定的問題，即對於待成型的低階煙煤或中老年褐煤等弱粘煤和不粘煤的產地要求高，只有特定地區的低階煙煤或中老年褐煤等弱粘煤和不粘煤可以達到成型目的，如內蒙古呼倫貝爾地區出產的低階煙煤或中老年褐煤，但是對於如內蒙古大量出產的低變質程度煤炭卻較難採用上述方法單獨成型，成型後的型煤強度不夠，在運輸過程中易於破碎，且防水性不佳。針對目前生物質型煤的發展現狀，以及內蒙古出產的低變質程度煤炭較難單獨成型的特點，本發明人發明出防水性好，抗壓強度大的生物質型煤，以解決目前生物質型煤及其製備過程中存在的問題。
發明內容
為了解決現存的技術問題，並克服現有技術中的生物質型煤存在的缺點，本發明的一個目的在於提供一種生物質型煤的製備方法，包括(a)將原煤破碎並篩分，並且將生物質破碎並篩分；(b)將經篩分的原煤和生物質按照預定比例混合均勻，得到原煤與生物質的混合物；(c)將步驟(b)中獲得的原煤與生物質的混合物加熱到預定溫度；可選地在該預定溫度下保溫預定時間；(d)將在步驟(C)獲得的原煤與生物質的混合物用模具在成型壓力下加壓成型； 以及(e)將成型後的型煤冷卻後脫模，得到生物質型煤產品；其中，生物質是含有木質素的生物質；預定溫度是使生物質中的生物素軟化或液化的溫度。其中原煤選自低變質程度煤炭和/或中等變質程度的煤炭，更優選為低變質程度煤炭，尤其是中等粘性和/或高粘性低變質程度煤炭如低階煙煤或中老年褐煤。其中生物質是包含木質素的植物性生物質；優選生物質來自木本植物、草本植物、 藤本植物或它們的組合；更優選生物質選自農作物的秸稈以及木材加工或竹加工所產生的木屑、竹屑、邊角料，或它們的混合物；最優選生物質選自小麥、玉米、高粱、水稻、棉花、花生、高梁、豆科的農作物中的一種或兩種以上的秸稈。其中原煤和生物質按照以下預定比例混合60 85質量份的原煤和15 40質量份的生物質，優選65 80質量份的原煤和20 35質量份的生物質，進一步優選70 80質量份的原煤和20 30質量份的生物質，最優選75 80質量份的原煤和20 25質量份的生物質。其中篩分出的原煤的粒度彡10mm，優選6mm以下，進一步優選3mm以下。其中篩分出的生物質粒度彡10mm，優選6mm以下，進一步優選3mm以下。其中預定溫度在150 400°C之間，優選在180 280°C之間，更優選在160 220°C之間，進一步優選在200 250°C之間，還進一步優選在170 210°C之間，更進一步優選在210 240°C之間，還更進一步在180 200°C之間，最優選在220 230°C之間，還最優選在190 195°C之間。其中保溫時間為10 30min，成型壓力為5 20噸；優選保溫時間為10 20min， 成型壓力為10 15噸。其中在將原煤和/或生物質破碎之前、或破碎後篩分前、或篩分的同時、或篩分之後對原煤和/或生物質進行預乾燥；優選預乾燥後使得原煤和/或生物質的物料水分 (15%，優選< 10%，更優選< 8%，最優選< 5%。其中在原煤中或生物質中或原煤及生物質的混合物中進一步添加選自以下組中的物質高溫煤焦油、工業油脂的下腳料、生物柴油製備過程的殘渣、石油開採處理後的淤泥、膨潤土、黃土、除硫劑、或它們中的兩種或更多種的混合物，優選添加選自工業油脂的下腳料、石油開採處理後的淤泥、黃土中的一種或多種；優選在原煤中進一步添加選自以下組中的物質高溫煤焦油、工業油脂的下腳料、生物柴油製備過程的殘渣、石油開採處理後的淤泥、黃土、除硫劑，更優選添加選自工業油脂的下腳料、石油開採處理後的淤泥、黃土中的一種或多種。其中在製備生物質型煤的過程中不添加額外的粘結劑。針對較難單獨成型的內蒙古褐煤，本發明的生物質型煤主要採用低溫維溫工藝， 將含有木質素的植物性生物質在150 300°C溫度下軟化、甚至液化，並施以一定的壓力， 使軟化的生物質與相鄰的煤炭顆粒互相膠接，在外力作用下，生物質和煤炭顆粒開始重新排列位置關係，並發生機械變形和塑性流變。因此，採用此方法成型的燃料，可不用任何添加劑、粘結劑而生產出高強度的生物質複合型煤，在一定強度下降低了加工成本。而且，利用生物質中木質素軟化、液化的特點，可適當提高熱壓成型的溫度，有利於減小型煤成型時的擠壓動力。其中，對於生物質採用較高溫度的加熱方式更有利於生物質中木質素軟化、液化， 而對於粉煤採用較低溫度的加熱方式則更有利於節約熱能，但是前提是兩者混合後應保持
6生物質中木質素處於軟化或液化狀態，以利於兩者的加壓成型。本發明所得的生物質型煤可以不添加額外的粘結劑，省去粘結劑準備、粘結劑與粉煤均勻混捏、生物質型煤乾燥固化等工藝過程；而且本發明所得的生物質型煤強度高，防水性好，滿足長途運輸和露天存放的要求。附圖的簡要說明
圖1為本發明的一種具體實施方式
的生物質型煤的製備流程的示意圖；圖2為本發明的一種具體實施方式
的對輥成型機的側面結構示意圖；圖3為本發明的一種具體實施方式
的對輥成型機的沿圖2的A-A線截得的截面結構示意圖。
具體實施例方式以下提供了本發明的具體實施方式
。在下面的具體實施方式
中，除非另有指明，所有的份和百分數均以質量計。在本發明中，在不矛盾或衝突的情況下，本發明的所有實施例、實施方式以及特徵
可以相互組合。在本發明的一個具體實施方式
中，提供了一種無粘結劑生物質型煤，包括50 90質量份的原煤，以及10 50質量份的生物質，其中，將50 90質量份的原煤和10 50質量份的生物質破碎，並通過篩分裝置篩選出粒度< IOmm的粉煤和生物質，並且將該粉煤和生物質升溫至一定溫度，並保持該溫度一定時間，然後利用加壓成型模具或加壓成型機在成型壓力下加壓成型，將成型後的型煤冷卻後脫模，得到無粘結劑生物質型煤產品。本發明一個方面涉及一種生物質型煤的製備方法，包括(a)將原煤破碎並篩分，並且將生物質破碎並篩分；(b)將經篩分的原煤和生物質按照預定比例混合均勻，得到原煤與生物質的混合物；(c)將步驟(b)中獲得的原煤與生物質的混合物加熱到預定溫度；可選地在該預定溫度下保溫預定時間；(d)將在步驟(C)獲得的原煤與生物質的混合物用模具在成型壓力下加壓成型； 以及(e)將成型後的型煤冷卻後脫模，得到生物質型煤產品；其中，生物質是含有木質素的生物質；預定溫度是使生物質中的生物素軟化或液化的溫度。在本發明的另一個具體實施方式
中，提供了一種無粘結劑生物質型煤的製備方法，包括將原煤和生物質破碎；將破碎後的原煤和生物質篩分；然後將經篩分的原煤和生物質按照一定比例混合均勻；將混合均勻後的原煤與生物質的混合物快速加熱到預定溫度，然後在該溫度下保溫一定時間；用加壓成型模具或加壓成型機將經保溫的原煤與生物質的混合物在成型壓力下加壓成型；以及將成型後的型煤冷卻後脫模，得到無粘結劑生物質型煤產品。在本發明中，術語「無粘結劑生物質型煤」是指沒有額外添加粘結劑而形成的生物質型煤。在本發明的一個優選實施方式中，其中原煤選自低變質程度煤炭和/或中等變質程度的煤炭，更優選為低變質程度煤炭，尤其是中等粘性和/或高粘性低變質程度煤炭如低階煙煤或中老年褐煤。 在本發明的進一步優選實施方式中，該低變質程度煤炭選自褐煤、長煙煤。在本發明中所使用的生物質是指有機物中除化石燃料外的所有來源於植物能再生的物質。生物質是包含木質素的植物性生物質；優選生物質來自木本植物、草本植物、藤本植物或它們的組合；更優選生物質選自農作物的秸稈以及木材加工或竹加工所產生的木屑、竹屑、邊角料，或它們的混合物；最優選生物質選自小麥、玉米、高粱、水稻、棉花、花生、 高梁、豆科的農作物中的一種或兩種以上的秸稈。在本發明中所使用的生物質主要是指由包含木質素的綠色植物派生的生物質，包括(a)草本科植物，如牧草、雜草等；(b)農業廢棄物如秸稈、果殼、果核、玉米芯等；(c) 林業生物質如薪柴、落葉、樹皮、樹根及林業加工廢棄物等；(d)水生植物如蘆葦等；以及 (e)能源植物如生長迅速、輪伐期短的喬木、灌木和草本植物等。優選生物質是含有木質素的植物性生物質，優先選自木本植物、草本植物、藤本植物生物質，可以是小麥、玉米、高粱、水稻、豆科及棉花等禾本科作物的秸稈，也可以是木材加工或竹加工所產生的木屑或竹屑、灌木切割後的木屑或草屑等，或者是它們的混合物。優選原煤與生物質的混合配比為60 85質量份的原煤和15 40質量份的生物質；優選65 80質量份的原煤和20 35質量份的生物質；更優選70 80質量份的原煤和20 30質量份的生物質；最優選75 80質量份的原煤和20 25質量份的生物質。其中篩分出的原煤的粒度彡10mm，優選6mm以下，進一步優選3mm以下。篩分出的生物質粒度彡10mm，優選6mm以下，進一步優選3mm以下。在本發明的一個優選實施方式中，將破碎後的原煤和生物質篩分至6mm以下。在本發明的一個更優選實施方式中，將破碎後的原煤和生物質篩分至3mm以下。在本發明的一個優選實施方式中，將破碎後的原煤和生物質篩選出粒度彡IOmm 的粉煤和生物質，更優選地，將破碎後的原煤和生物質篩分至6mm以下，進一步優選地，將破碎後的低變質程度煤和生物質篩分至3mm以下。在本發明的一個優選實施方式中，預定溫度在150 400°C之間。在本發明的一個更優選實施方式中，預定溫度在180 280°C之間。在本發明的一個更優選實施方式中，預定溫度在160 220°C之間。在本發明的一個更優選實施方式中，預定溫度在200 250°C 之間。在本發明的一個更優選實施方式中，預定溫度在170 210°C之間。在本發明的一個更優選實施方式中，預定溫度在210 240°C之間。在本發明的一個更優選實施方式中，預定溫度在180 200°C之間。在本發明的一個更優選實施方式中，預定溫度在220 230°C 之間。在本發明的一個更優選實施方式中，預定溫度在190 195°C之間。
在本發明的一個優選實施方式中，保溫時間為10 30min，成型壓力為5 20噸。 在本發明的一個更優選實施方式中，保溫時間為大約20min，成型壓力為10 15噸。混合前，原煤和/或生物質的水分含量彡15%，優選彡10 %，更優選彡8%，最優選
(5%。在將原煤和/或生物質破碎之前、或破碎後篩分前、或篩分的同時、或篩分之後對原煤和/或生物質進行預乾燥；優選預乾燥後使得原煤和/或生物質的物料水分< 15%， 優選< 10%，更優選< 8%，最優選< 5%。例如，可以採用直管式氣流乾燥管對物料進行篩分的同時對物料進行乾燥。在本發明的一個優選實施方式中，在將破碎後的原煤和生物質篩分之後對破碎後的原煤和生物質進行預乾燥，使得原煤和生物質的物料水分< 10%。在本發明的一個優選實施方式中，在將破碎後的原煤和生物質篩分之後對破碎後的原煤和生物質進行預乾燥，使得原煤和生物質的物料水分< 5%。在原煤中或生物質中或原煤及生物質的混合物中進一步添加選自以下組中的物質高溫煤焦油、工業油脂的下腳料、生物柴油製備過程的殘渣、石油開採處理後的淤泥、膨潤土、黃土、除硫劑、或它們中的兩種或更多種的混合物，優選添加選自工業油脂的下腳料、 石油開採處理後的淤泥、黃土中的一種或多種；優選在原煤中進一步添加選自以下組中的物質高溫煤焦油、工業油脂的下腳料、生物柴油製備過程的殘渣、石油開採處理後的淤泥、 黃土、除硫劑，更優選添加選自工業油脂的下腳料、石油開採處理後的淤泥、黃土中的一種或多種。在另一種優選的實施方式中，在製備生物質型煤的過程中不添加額外的粘結劑。在本發明的一個優選實施方式中，該粉煤和生物質升溫至一定溫度，並保持該溫度一定時間，然後利用加壓成型模具或加壓成型機在成型壓力下加壓成型是在隔絕空氣的條件下進行的。在本發明的一個優選實施方式中，該粉煤和生物質是分別升溫至一定溫度，然後將該粉煤和生物質混合併保持該溫度一定時間，然後利用加壓成型模具或加壓成型機在成型壓力下加壓成型，其中升溫、保溫及加壓成型都是在隔絕空氣的條件下進行的。在本發明的一個優選實施方式中，在室溫下將該粉煤和生物質混合均勻，並將該粉煤和生物質的混合物一起升溫至一定溫度，並保持該溫度一定時間，然後利用加壓成型模具或加壓成型機在成型壓力下加壓成型，其中升溫、保溫及加壓成型都是在隔絕空氣的條件下進行的。在本發明的一個優選實施方式中，該粉煤和生物質是分別升溫至一定溫度，其中粉煤的溫度比生物質的溫度低10 40°C，其中粉煤的溫度在150 200°C之間，更優選在 160 220°C之間，進一步優選在170 210°C之間，又優選在180 200°C之間，最優選在 190 195°C之間；生物質的溫度在180 280°C之間，進一步優選在200 250°C之間，更進一步優選在210 240°C之間，或最優選在220 230°C之間。然後將該粉煤和生物質混合併保溫一定時間，然後利用加壓成型模具或加壓成型機在成型壓力下加壓成型，其中升溫、保溫及加壓成型都是在隔絕空氣的條件下進行的。針對較難單獨成型的內蒙古褐煤，本發明的生物質型煤主要採用低溫維溫工藝， 將含有木質素的生物質在150 400°C溫度下軟化、甚至液化，並施以成型壓力，使軟化的生物質與相鄰的煤炭顆粒互相膠接，在外力作用下，生物質和煤炭顆粒開始重新排列位置關係，並發生機械變形和塑性流變。因此，採用此方法成型的燃料，可不用任何添加劑、粘結劑而生產出高強度的生物質複合型煤，在一定強度下降低了加工成本。而且，利用生物質中木質素軟化、液化的特點，可適當提高熱壓成型的溫度，有利於減小型煤成型時的擠壓動力。其中，對於生物質採用較高溫度的加熱方式更有利於生物質中木質素軟化、液化， 而對於粉煤採用較低溫度的加熱方式更有利於節約熱能，但是前提是兩者混合後應保持生物質中木質素的軟化或液化狀態，以利於兩者的加壓成型。本發明所得的生物質型煤不添加額外的粘結劑，省去粘結劑準備、粘結劑與粉煤均勻混捏、生物質型煤乾燥固化等工藝過程；而且本發明所得的生物質型煤強度高，防水性好，滿足長途運輸和露天存放的要求。在一個具體實施方式
中，本發明的生物質型煤製備方法的步驟為將低變質程度煤和生物質破碎，篩分至3_以下；乾燥後按照比例混合混勻；將混勻後粉煤與生物質的混合物快速加熱到設定溫度，然後保溫一定時間；最後用加壓成型模具或成型機加壓成型，冷卻後脫模，得到生物質型煤。以下將結合附圖對本發明的生物質型煤的製備流程進行詳細說明，其中圖1為本發明的一個優選實施方式的生物質型煤的製備流程的示意圖。在一個優選實施方式中，使用以下的對輥成型機成型(如圖2和圖3所示)。一種雙傳動對輥成型機，其包括機架1，驅動裝置5，位於機架1中且相互平行、並排設置的對輥2、3，將動力傳遞給對輥2、3的傳動裝置6，以及強制將粉煤壓縮餵入到對輥的輥縫間的餵料機4 ；對輥成型機適用上述的粉煤和生物質無粘結劑成型方法，通過對輥的旋轉擠壓來成型生物質型煤，其中，對輥中的一個輥2或3能夠沿徑向方向相對另一棍水平往復移動，一個輥2或3的圓表面分布凹坑，另一個輥3或2的圓表面為光滑表面，並且採用兩套獨立的傳動裝置6 (其中一套傳動裝置6未示出)分別驅動對輥2、3的每一個輥。 其中，所述的傳動裝置6可以是減速器。另一種單傳動對輥成型機(如圖2和圖3所示)，包括機架1，驅動裝置5，位於機架1中且相互平行、並排設置的對輥2、3，將動力傳遞給所述對輥2、3的傳動裝置6，以及強制將粉煤壓縮餵入到對輥的輥縫間的餵料機4 ；所述的對輥成型機適用上述的粉煤和生物質無粘結劑成型方法，通過對輥2、3的旋轉擠壓來成型型煤，其中，對輥2、3中的一個輥2 或3能夠沿徑向方向相對另一輥3或2水平往復移動，所述對輥的每一個輥2或3的圓表面都分布凹坑，並且兩個輥的圓表面上的凹坑彼此對應，而且僅採用一個傳動裝置6同步驅動所述對輥2、3的每一個輥，使得成型機壓制的型煤為整球狀。優選地，在上述對輥成型機中，所述的傳動裝置6為單輸入雙輸出型減速器。在上述兩種對輥成型機中，還包括扭力支承裝置7，所述扭力支承裝置7與減速器固定連接，防止減速器輸出扭矩時發生整體轉動。圖2為本發明的對輥成型機的側面結構示意圖；圖3為本發明的對輥成型機的沿圖1的A-A線截得的截面結構示意圖。 在圖2和圖3中的附圖標記說明如下
1 機架
2、3 對輥4 餵料機5 驅動裝置6 傳動裝置7 扭力支承裝置以下將結合實施例對本發明的生物質型煤及其製備進行具體說明，本領域技術人員應該理解其中實施例僅是為了說明的目的，不應被視為以任何方式限制由權利要求所限定的本發明的範圍。在下面的實施例中，除非另有指明，所有的份和百分數均以質量計。實施例1 生物質型煤原料中採用的植物性生物質為農作物秸稈；生物質型煤中的原煤採用內蒙古出產的褐煤。褐煤與生物質按如下質量分數配比，即褐煤80份，生物質20份。物料粒度 ^ 3mm;物料水分5%。根據T/T748-1997規定的工業型煤冷壓強度的測定方法測定得到的生物質型煤的冷壓強度，根據MT/T749-1997規定的方法測定得到的生物質型煤的防水性(包括防水時間)。按照標準GB/T213-2008測定發熱量。圖1為本發明的該實施例的生物質型煤的製備流程的示意圖，其工藝流程為(1) 將褐煤送進磨煤機，研磨成粒徑為3mm以下的煤粉，並烘乾；(2)將秸稈經過篩孔為3mm的切割機粉碎，自然瞭幹；C3)按質量百分比將80%的褐煤與20%的秸稈攪拌均勻；(4)將褐煤和秸稈物料一起快速加熱到設定溫度240°C，恆溫時間20min，加熱和保溫過程是在隔絕空氣的條件下進行的；( 在加壓成型模具中以15噸的成型壓力加壓成型，加壓成型也是在隔絕空氣的條件下進行的；(6)冷卻降溫；(7)脫模，得到生物質型煤。以本配方配製的生物質型煤，所得產品的檢測結果列於表1中(防水時間24小時不散)。實施例2:生物質型煤原料中採用的植物性生物質為秸稈；生物質型煤中的原煤採用長煙煤；長煙煤與生物質按如下質量分數配比，即長煙煤80份，生物質20份。物料粒度 ^ 3mm 物料水分5%。根據T/T748-1997規定的工業型煤冷壓強度的測定方法測定得到的生物質型煤的冷壓強度，根據MT/T749-1997規定的方法測定得到的生物質型煤的防水性(包括浸水復幹強度(N/個))。圖1為本發明的該實施例的生物質型煤的製備流程的示意圖，其工藝流程(1)將長煙煤送進磨煤機，研磨成粒徑為3mm以下的煤粉，並烘乾；( 將秸稈經過篩孔為3mm的切割機粉碎，自然晾乾；(3)將80質量份的長煙煤與20質量份的秸稈攪拌均勻；(4)將煙煤與秸稈物料一起快速加熱到設定溫度300°C，恆溫時間20min，加熱和保溫過程是在隔絕空氣的條件下進行的；(5)以15噸的成型壓力在圖2和圖3中的雙傳動對輥成型機加壓成型，加壓成型也是在隔絕空氣的條件下進行的；(6)冷卻降溫；(7)脫模，得到生物質型煤。
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以本配方配製的型煤，所得產品檢測結果列於表1中。實施例3:生物質型煤原料中採用的植物性生物質為木屑；生物質型煤中的原煤採用內蒙古出產的長煙煤；長煙煤與生物質按如下質量分數配比，即長煙煤75份，生物質25份。物料粒度 ^ 3mm ；物料水分5%。根據T/T748-1997規定的工業型煤冷壓強度的測定方法測定得到的生物質型煤的冷壓強度，根據MT/T749-1997規定的方法測定得到的生物質型煤的防水性(包括浸水復幹強度(N/個))。其工藝流程(1)將長煙煤送進磨煤機，研磨成粒徑為3mm以下的煤粉，並烘乾； (2)將木屑經過篩孔為3mm的切割機粉碎，自然晾乾；(；3)將按質量百分比75%的長煙煤快速加熱至240°C，同時將按質量百分比25%的木屑快速加熱至設定溫度280°C，其中長煙煤和木屑的加熱過程是在隔絕空氣的條件下進行的；(4)將加熱後的按質量百分比75%的長煙煤與按質量百分比25%的木屑混合併攪拌均勻，並在該溫度下保溫20min，其中長煙煤和木屑的保溫過程是在隔絕空氣的條件下進行的；(5)以10噸的成型壓力在如圖2、3的單傳動對輥成型機模具中加壓成型，加壓成型也是在隔絕空氣的條件下進行的；(6)冷卻降溫；(7)脫模，得到生物質型煤。以本配方配製的型煤，所得產品檢測結果列於表1中。實施例4:按照表1所示的配比和工藝條件，將褐煤和秸稈一起加熱到400，其他步驟與實施例1相同。所得型煤產品檢測結果列於表1中。實施例5按照表1所示的配比和工藝條件，不進行保溫，其他步驟與實施例4相同。所得型煤產品檢測結果列於表1中。實施例6按照表1所示的配比和工藝條件，不進行保溫，其他步驟與實施例4相同。所得型煤產品檢測結果列於表1中。比較例1對於上述使用的不適於進行粉煤無粘結劑單獨成型的褐煤利用與實施例1相同的模具在相同的成型壓力下成形，得到型煤樣品1。其工藝流程為(1)將褐煤送進磨煤機，研磨成粒徑為3mm以下的煤粉，並烘乾； (2)將褐煤快速加熱到設定溫度240°C，恆溫時間20min，加熱和保溫過程是在隔絕空氣的條件下進行的；C3)在加壓成型模具中以15噸的成型壓力加壓成型，加壓成型也是在隔絕空氣的條件下進行的；(6)冷卻降溫；(7)脫模，得到型煤樣品1。以本比較例配製的型煤樣品1，所得產品的檢測結果列於表1中。比較例2對於上述使用的不適於進行粉煤無粘結劑單獨成型的長煙煤利用與實施例2相同的雙傳動對輥成型機加壓成型在相同的成型壓力下成形，得到型煤樣品2。其工藝流程(1)將長煙煤送進磨煤機，研磨成粒徑為3mm以下的煤粉，並烘乾；(2)將掩模後的長煙煤快速加熱至對01，並在該溫度下保溫20min，其中長煙煤的加熱和保溫過程是在隔絕空氣的條件下進行的；(3)以15噸的成型壓力在如圖2、3的雙傳動對輥成型機模具中加壓成型，加壓成型也是在隔絕空氣的條件下進行的；(4)冷卻降溫；(5)脫模，得到型煤樣品2。以本比較例配製的型煤樣品2，所得產品的檢測結果列於表1中。表 權利要求
1.一種生物質型煤的製備方法，包括(a)將原煤破碎並篩分，並且將生物質破碎並篩分；(b)將經篩分的所述原煤和所述生物質按照預定比例混合均勻，得到所述原煤與所述生物質的混合物；(c)將步驟(b)中獲得的所述原煤與所述生物質的混合物加熱到預定溫度；可選地在該預定溫度下保溫預定時間；(d)將在步驟(c)獲得的所述原煤與所述生物質的混合物用模具在成型壓力下加壓成型；以及(e)將成型後的型煤冷卻後脫模，得到所述生物質型煤產品；其中，所述生物質是含有木質素的生物質；所述預定溫度是使所述生物質中的生物素軟化或液化的溫度。
2.根據權利要求1所述的製備方法，其中所述原煤選自低變質程度煤炭和/或中等變質程度的煤炭，更優選為低變質程度煤炭，尤其是中等粘性和/或高粘性低變質程度煤炭如低階煙煤或中老年褐煤。
3.根據權利要求1所述的製備方法，其中所述生物質是包含木質素的植物性生物質； 優選所述生物質來自木本植物、草本植物、藤本植物或它們的組合；更優選所述生物質選自農作物的秸稈以及木材加工或竹加工所產生的木屑、竹屑、邊角料，或它們的混合物；最優選所述生物質選自小麥、玉米、高粱、水稻、棉花、花生、高梁、豆科的農作物中的一種或兩種以上的秸稈。
4.根據權利要求1至3任一項所述的製備方法，其中所述原煤和所述生物質按照以下預定比例混合60 85質量份的原煤和15 40質量份的生物質，優選65 80質量份的原煤和20 35質量份的生物質，進一步優選70 80質量份的原煤和20 30質量份的生物質，最優選75 80質量份的原煤和20 25質量份的生物質。
5.根據權利要求1至3任一項所述的製備方法，其中篩分出的所述原煤的粒度彡10mm，優選6mm以下，進一步優選3mm以下。
6.根據權利要求1至3任一項所述的製備方法，其中篩分出的所述生物質粒度 ^ 10mm，優選6mm以下，進一步優選3mm以下。
7.根據權利要求1至3任一項所述的製備方法，其中所述預定溫度在150 400°C之間，優選在180 280°C之間，更優選在160 220°C之間，進一步優選在200 250°C之間， 還進一步優選在170 210°C之間，更進一步優選在210 240°C之間，還更進一步在180 200°C之間，最優選在220 230°C之間，還最優選在190 195°C之間。
8.根據權利要求1至3任一項所述的製備方法，其中所述保溫時間為10 30min，成型壓力為5 20噸；優選所述保溫時間為10 20min，成型壓力為10 15噸。
9.根據權利要求1至3任一項所述的製備方法，其中在將所述原煤和/或生物質破碎之前、或破碎後篩分前、或篩分的同時、或篩分之後對所述原煤和/或生物質進行預乾燥； 優選預乾燥後使得所述原煤和/或所述生物質的物料水分< 15%，優選< 10%，更優選彡8%，最優選彡5%。
10.根據權利要求1至3任一項所述的製備方法，其中在所述原煤中或所述生物質中或所述原煤及所述生物質的混合物中進一步添加選自以下組中的物質高溫煤焦油、工業油脂的下腳料、生物柴油製備過程的殘渣、石油開採處理後的淤泥、膨潤土、黃土、除硫劑、或它們中的兩種或更多種的混合物，優選添加選自工業油脂的下腳料、石油開採處理後的淤泥、黃土中的一種或多種；優選在所述原煤中進一步添加選自以下組中的物質高溫煤焦油、工業油脂的下腳料、生物柴油製備過程的殘渣、石油開採處理後的淤泥、黃土、除硫劑， 更優選添加選自工業油脂的下腳料、石油開採處理後的淤泥、黃土中的一種或多種。
11.根據權利要求1至3任一項所述的製備方法，其中在製備所述生物質型煤的過程中不添加額外的粘結劑。
全文摘要
本發明涉及一種生物質型煤的製備方法。本發明的方法包括(a)將原煤破碎並篩分，並且將生物質破碎並篩分；(b)將經篩分的原煤和生物質按照預定比例混合均勻，得到原煤與生物質的混合物；(c)將步驟(b)中獲得的原煤與生物質的混合物加熱到預定溫度；可選地在該預定溫度下保溫預定時間；(d)將在步驟(c)獲得的原煤與生物質的混合物用模具在成型壓力下加壓成型；以及(e)將成型後的型煤冷卻後脫模，得到生物質型煤產品；其中，生物質是含有木質素的生物質；預定溫度是使生物質中的生物素軟化或液化的溫度。
文檔編號C10L5/04GK102191098SQ20111008852
公開日2011年9月21日 申請日期2011年4月8日 優先權日2010年4月9日
發明者劉紅纓, 朱書全, 李玉潔, 楊玉立, 蘇曉輝, 邵俊傑, 陳元春 申請人:中國礦業大學(北京), 神華國際貿易有限責任公司, 神華集團有限責任公司