低熱值煤炭的發熱量提升方法
2023-09-22 23:35:30 1
低熱值煤炭的發熱量提升方法
【專利摘要】本發明的目的在於提供一種低價且不會造成公害，並得透過改良水分多火力弱的泥炭或褐煤等煤炭的組成，而增加燃燒卡路裡的煤炭。為達到本發明目的，本發明的技術手段如下：將煤炭原料置於無氧空氣下，不斷注入惰性氣體並加熱至指定溫度範圍內，再將該空氣及煤炭當中碳之外的成分於450℃以下的溫度中，由分解溫度較低者開始依序使其熱分解，再個別使其游離，進而獲得改良的煤炭。而組成此改良型煤炭的碳，因活性較強，所以相較於通常熱值的煤，擁有同等或以上的質量，在作為原料使用時，可發揮顯著優化的燃燒效率。
【專利說明】低熱值煤炭的發熱量提升方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種改良煤組成的方法及裝置，尤指一種改良泥炭等水分含量高的煤的組成，進而提高發熱量的方法。
【背景技術】
[0002]煤、泥炭等(以下簡稱煤炭)燃料，其地位與石油並列，為現代產業、社會生活上不可或缺的重要能源。時至今日，中國大陸、澳大利亞、印度尼西亞等地為世界主要的煤炭生產供應者，而日本則是透過上述途徑進口煤炭，作為火力發電廠、煉鐵廠等場所的燃料使用。要將煤炭作為燃料使用，燃燒煤炭時需要釋放出約4，500kcal/kg以上的熱量(例如，通常熱值或熱值更佳的煤炭)，發熱能力在此之下的煤炭(例如，泥炭或褐煤等)相較於通常熱值的煤，火力較小(總發熱量最多為2，000kcal/kg)，因此價格較為低價，若發熱量在2，000kcal/kg以下時,將被判定為無法作為燃料使用的廢棄物。
[0003]為了提高低熱值煤炭作為燃燒資源使用的質量，有些做法是讓煤炭廢棄物乾燥，以排除其水分，提升燃燒卡路裡的方法乃至技術已經被提出且實施。傳統用來提高煤炭作為燃燒資源使用質量的技術，已有公開記載如日本特開2001-139957號公報所述的技術。
[0004]傳統且實施至今用來乾燥煤炭廢棄物，排除其水分，提升燃燒卡路裡的方法，其燃燒卡路裡的提升程度至多達到50%的水平。因此，若用傳統技術來乾燥、排除發熱能力為2，000kcal/kg煤炭的水分,也僅能獲得發熱能力為3，000kcal/kg的煤炭。
[0005]有鑑於此，為解決上述傳統技術的問題，本發明的目的在於提供一種改良煤炭組成，尤指一種改良泥炭或褐煤等水分多火力弱的煤炭組成，來增加燃燒卡路裡，低熱值煤炭的發熱量提升方法。
【發明內容】
[0006]為解決前述問題及達到本發明的目的，本發明的技術手段是這樣實現的，本發明提供一種低熱值煤炭的發熱量提升方法，其特徵在於:將煤炭原料投入惰性空氣中的氣密室；第一階段，讓煤炭原料保持在100°c?150°c，使其水分充分氣化，再讓氣化後的水蒸氣排出於氣密室外；與上述步驟同步，注入與被排出的水蒸氣等量的惰性氣體至氣密室，使氣密室內常保氣密狀態的惰性空氣；接著，讓變成完全乾燥狀態的煤炭加熱，使溫度逐漸上升至350°C?450°C，進而使原料內的成分進行熱分解，再將該空氣中及有機物中碳之外的成分於450°C以下的溫度中，由分解溫度較低者開始依序使其熱分解，並個別使其與碳的結合游離的同時，每次都在保持惰性空氣狀態下將其排除於空氣之外；與上述步驟同步，注入與排出的游離成分等量的惰性氣體至氣密室，使氣密室內常保氣密狀態的惰性空氣，讓低熱值煤炭的發熱量提升。
[0007]優選地，作為將所述改良煤炭在密封狀態下容置到儲存匣的前置工程，採用於450°C以下的惰性空氣中，讓該煤炭粉碎至微米等級粒徑的步驟。
[0008]優選地，其中所述煤炭原料為泥炭或褐煤。
[0009]藉由以上說明能夠得知，透過本發明，能將煤炭原料在特定的條件下加熱而改良其組成，獲得具有較佳燃燒效率、改良的煤炭。該改良的煤炭，擁有與通常熱值的煤相同等級的熱值，而且在原料狀態下，更能發揮其優化後的燃燒效率，進而能確保將煤炭從低價的原料轉換成高能量資源。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為本發明一實施型態的改良型煤炭製造裝置的剖面示意圖；
[0011]圖2為本發明的改良型煤炭相關的燃燒實驗結果的示意圖表。
[0012]符號說明如下:
[0013]1氣密室6容置容器
[0014]2熱分解氣體排出開關閥7擋門
[0015]3氮氣注入開關閥8蓋體
[0016]4加熱器9管路
[0017]5儲存匣10管路
【具體實施方式】
[0018]為使發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面對本發明的【具體實施方式】做詳細的說明。
[0019]在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本發明，但是本發明還可以採用其他不同於在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似推廣，因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。
[0020]如圖1所示，揭露了一種用於實施本發明的低熱值煤炭的發熱量提升方法的裝置(以下簡稱為煤炭改良裝置)。該煤炭改良裝置包含一空氣無法進入的氣密室1、一具有氮氣注入開關閥3的管路10、以及一具有熱分解氣體排出開關閥2的管路9。該煤炭改良裝置內部設有一讓溫度上升至指定溫度的加熱器4。此外，在本實施例中，該煤炭改良裝置更包含有一供取出與該氣密室1相同空氣(氮氣空氣)碳素用的儲存匣5、一供作為原料使用的煤炭載置的容置容器6。作為本發明對象的是泥炭、褐煤等碳化不充分、大多含有水分、作為燃料使用火力小的煤炭。所述儲存匣5可拆裝於該氣密室1。再者，如圖1所示，組件符號7是設於該氣密室1煤炭及該容置容器6出入口的擋門7，用以確保封閉時該氣密室1的氣密或氮氣空氣。組件符號8則是設於儲存匣5的蓋體或開關閘門8，用以確保封閉時該儲存匣5的氣密或氮氣空氣。
[0021]以下，為了製造本發明的改良型煤炭，最初先將煤炭載置於所述容置容器6，再將其裝填入(搬入)組裝有所述加熱器4的該氣密室1。接著，透過所述氮氣注入開關閥3注入氮氣，與此同時，透過熱分解氣體排出開關閥2將內部的空氣排出，使氣密室1與儲存匣5的內部充滿氮氣，再藉由加熱器4加熱。第1階段時，煤炭含有水分，並將溫度保持在100°C?150°C (以150°C為佳)，再使水分充分氣化後將氣化的水分排出氣密室1外。與此同時，將等量的氮氣氣體透過氮氣注入開關閥3注入其中，常使氣密室1內保持煤炭不氧化的狀態，即保持氣密的氮氣空氣狀態為佳。接著，再讓變成完全乾燥狀態的煤炭加熱，使溫度逐漸上升至350°C?450°C，進而使原料內含的成分進行熱分解。再將加熱至450°C為止所產生的煤炭成分完全排出氣密室1外，每次都必須注入氮氣氣體使其保持惰性空氣狀態。之後，在與煤炭中碳素結合的成分中保留碳素並游離之，於450°c下將殘存不氣化的本發明涉及的改良型煤炭。組成該改良型煤炭的碳素具有強活性。就碳素所持有的特性來說，碳素會結晶化為有機物狀態，變成無機質的同素異形體結合，也就是說石磨化的激發能必須有450°C以上的高溫。因此，本發明的改良型煤炭則必須在不會形成石磨的450°C以下的溫度。之後，停止加熱器4，透過氮氣注入開關閥3注入低溫的氮氣氣體，與此同時，透過熱分解氣體排出開關閥2將內部的高溫氮氣氣體排出，使氣密室1與儲存匣5的內部冷卻至50°C?100°C左右後，將改良型煤炭與容置容器6—同從氣密室1移動至儲存匣5，再封上儲存匣5的蓋體8，使該儲存匣5的內部在保持氮氣空氣的狀態下從氣密室1脫離。而氣密室1方面則封上擋門7，為下個動作做準備。接著，將煤炭原料放入氣密室1內之後，到改良型煤炭完成為止，要經過數次注入氮氣氣體的步驟，而較佳的情況下，從將煤炭原料放入氣密室1內最初的步驟開始，到改良型煤炭完成的最終步驟為止得連續不斷地注入氮氣氣體。
[0022]在各工序結束後，為了發揮其作為燃料使用的最大限度能力，必須讓所述儲存匣5內部常保不使改良型煤炭氧化的氮氣空氣並密封保管。保管於該儲存匣5的改良型煤炭因為不接觸到空氣，所以並不會與氧氣或其他物質化合。再者，可依需求將這不會與氧氣或其他物質化合的改良型煤炭粉碎成粒子、或微米粒徑大小的微粒子，而微米粒徑的粒徑範圍為0.1微米至5微米，其較優的粒徑大小為1微米。改良型煤炭的粉碎步驟，可以在得到該改良型煤炭後的任意一製造步驟執行，舉例來說，在密封狀態下容置於該儲存匣5之前的製造工序上，能在450°C以下的惰性空氣中在氣密室1內粉碎成微米粒徑大小的微粒子。或者，也能在冷卻至50°C?100°C左右後，於惰性空氣中在氣密室1內粉碎成微米粒徑大小的微粒子。再者，也能於上述冷卻後，在密封狀態下容置於儲存匣5，搬運至粉碎場所，藉由氣流粉碎機等粉碎機器進行粉碎加工處理。
[0023]組成上述改良煤炭的碳素不與氧氣或其他物質化合，活性強，且反應性佳，透過實驗的結果可得知，燃燒時，能夠產生5，000?7，000kcal/kg的熱量。如圖2所示，表格中的樣品名「小顆粒」表示煤炭原料時呈為粒狀，而「原形物」則表示煤炭原料時呈為呈為塊狀。此外，在溫度表示方面，標示的300°C、350°C、40(rC，表示上述說明中「將煤炭加熱，使其溫度逐漸上升至350°C?450°C」的加熱動作時的到達溫度。有關燃燒的結果，觀察表格中的總發熱量，可得知無關原料時的形狀或到達溫度，總發熱量在5，000?7，000kcal/kg的範圍內。由以上說明可得知，此類煤炭在原料的階段時，僅如同上述「【背景技術】」所述，總發熱量至多不過在2，000kcal/kg的程度，但是在經過改良之後，可變成極為優秀的燃料。
[0024]此外，就本發明的改良型煤炭的其他性質而言，將其混入水中，可得到反應性佳的高負離子水(PH值為11或以上)。再者，經檢查本發明的改良型煤炭電導率後可得知，其電流值為0,是完全絕緣體。
[0025]藉由以上說明能夠得知，透過本發明，能將煤炭原料在特定的條件下加熱而改良其組成，獲得具有較佳燃燒效率、改良的煤炭。該改良的煤炭，擁有與通常熱值的煤相同等級或是之上的發熱量，而且，在原料狀態下，更能發揮其優化後的燃燒效率，因此，進而能確保將煤炭從低價的原料轉換成高能量資源，具有實用性。
[0026]雖然本發明是結合以上實施例進行描述的，但本發明並不被限定於上述實施例，而只受所附權利要求的限定，本領域普通技術人員能夠容易地對其進行修改和變化，但並不離開本發明的實質構思和範圍。
【權利要求】
1.一種低熱值煤炭的發熱量提升方法，其特徵在於: 將煤炭原料投入惰性空氣中的氣密室； 第一階段，讓煤炭原料保持在100°C?150°c，使其水分充分氣化，再讓氣化後的水蒸氣排出於氣密室外； 與此步驟同步，注入與被排出的水蒸氣等量的惰性氣體至氣密室，使氣密室內常保氣密狀態的惰性空氣； 接著，讓變成完全乾燥狀態的煤炭加熱，使溫度逐漸上升至350°C?450°C，進而使原料內的成分進行熱分解，再將該空氣中及有機物中碳之外的成分於450°C以下的溫度中，由分解溫度較低者開始依序使其熱分解，並個別使其與碳的結合游離的同時，每次都在保持惰性空氣狀態下將其排除於空氣之外； 與此步驟同步，注入與排出的游離成分等量的惰性氣體至氣密室，使氣密室內常保氣密狀態的惰性空氣； 接著，將獲得的塊狀改良煤炭，在保持惰性空氣的狀態下，密封置入儲存匣內。
2.如權利要求1所述的低熱值煤炭的發熱量提升方法，其特徵在於:其中，作為將所述改良煤炭在密封狀態下容置到儲存匣的前置工程，採用於450°C以下的惰性空氣中，讓該煤炭粉碎至微米粒徑大小的微粒子的步驟。
3.如權利要求1所述的低熱值煤炭的發熱量提升方法，其特徵在於:其中所述煤炭原料為泥炭或褐煤。
4.如權利要求2所述的低熱值煤炭的發熱量提升方法，其特徵在於:所述微米粒徑的粒徑範圍為0.1微米至5微米。
【文檔編號】C10L9/08GK104419492SQ201310397598
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年9月4日 優先權日:2013年9月4日
【發明者】佐藤邦道 申請人:佐藤邦道