CN101148622A - 一种夹芯生物质型煤及其生产方法 - Google Patents

Abstract

一种夹芯生物质型煤，其特征在于原料按重量份数计包含：原煤60－80、秸秆10－20、氧化镁2－3.5，氯化镁1－1.5；所述的秸秆为2－8cm长条状秸秆。夹芯生物质型煤的生产步骤：将秸秆放入氢氧化钠溶液中改性，烘干；取原煤，加入氧化镁、氯化镁溶液等充分搅匀；再加入改性后的长条状秸秆，搅拌均匀；冷压成型，自然养护3－5天，即得产品。该型煤不仅具有燃点低，燃尽率高、热稳定性好、固硫效果显著等优点，而且具有较高的强度和较好的防水性能，燃烧后的烟尘污染物含量低，具有很好的推广价值。

Description

一种夹芯生物质型煤及其生产方法

技术领域

本发明涉及固体燃料，具体属于一种夹芯生物质型煤及其生产方法。

背景技术

生物质被认为是继煤炭和石油之后的第三大能源物质，在我国其资源丰富，但转化利用率较低。据统计，全国近年秸杆年产量约6-7亿吨，目前除少量被用于农村家庭燃料或饲料外，绝大多数被露天焚烧、填埋，或直接丢弃在田间地头进行生物降解，资源和能源浪费较为严重。早在十九世纪，欧洲国家就开始了生物质能的利用，认识到生物质不仅能作为一种能源使用，还可以改善煤的燃烧性能，并且针对当地的煤质研制出了生物质型煤。在我们国家生物质能源利用较晚，曾在一段时期内生物质型煤成为研究热点，通过引进国外技术或自行研制，虽然各地都有生物质型煤厂家上马，但是都因防水性差、强度低，烧不透等综合性指标差，而相继停产。

国外对于生物质型煤的报道较少，其中欧洲专利中有5条与生物质型煤有关，如专利WO2007089046是将煤与5％的生物质粉末直接混合成型；专利KR850001738B是利用六甲基四胺、氧化剂、助燃剂、锯屑、生物质焦、泥煤、泥煤焦混合制成，然后在其表面涂防水层或石蜡，属于直接利用和生物质干馏后利用；专利JP3052994，主要是利用生物质木屑、甘蔗渣或者棉花籽炸油产生的渣滓，固硫剂熟石灰，最后在表层涂石蜡或重油；专利US4225457和US4152119利用有机固体垃圾、尤其是城市生活垃圾或生物质与煤混合，其粘结剂主要是用下水污泥、造纸黑液、含糖的粘结剂、废弃的石油和淀粉。虽然国外对于生物质型煤的研究与应用已有较为成熟的技术，但是由于国外煤质与我们国家的不同，因此以上技术在我国不能够很好的应用。

在我国将生物质用于型煤技术研究较晚，但发展较快。目前已有许多科研院校及煤炭企业进行研究，经查找型煤相关专利1049条，其中有关生物质型煤的专利仅有9条，如专利CN1908135A，粘结剂主要使用面粉、麦麸、淀粉的发酵液，生物质以干粉形式添加8-20％；专利CN1309166A，主要使用农作物秸秆、林业加工废弃物、城市生活垃圾，其配比可高达40-100％；专利CN1793297A和专利CN1793298A，主要使用14-20％的3mm左右的稻草粘结剂；专利CN1424386A，主要利用粉碎的秸秆、树叶、杂草和生物胶；专利CN1033833，主要是使用稻壳和改性淀粉作为型煤的点火层；专利CN1368542A，主要是使用造纸黑液作粘结剂；专利CN1952086A，主要是添加5-30％的农作物秸秆、野草树叶粉和15-20％的淀粉发酵剂。从以上专利看出大部分都是将生物质破碎成粉末状，虽然可以在一定程度上改善型煤的燃烧性能和起火速度，但效果欠佳，而且还增加了生物质的破碎工序，增加能耗。另外生物质型煤都存在强度低，防水性能、热稳定性、综合性能差，生产成本高等问题。1995年在山东临沂建成国内唯一的一家工业规模的生物质型煤生产示范厂，实际为年产量1万t，但还存在着锅炉试烧中烧不透、烟尘大等问题，生物质锅炉型煤生产线不能正常生产运行。

据文献《氢氧化钠改性生物质作型煤粘结剂的研究》(煤炭学报，26(1)，105-108)报道，使用氢氧化钠改性稻草作型煤的粘结剂，另外添加膨润土、焦油或聚丙烯酰胺。虽然该技术能够提高型煤的强度和防水性能，但是其所能添加的生物质量较少，仅有3％左右，而且使用该技术制备的改性生物质只具有粘结性能，而没有达到改善型煤的燃烧性能、降低燃点、提高燃尽率的功效。同时使用该技术制备的型煤不具有固硫的功效。

技术内容

本发明是针对现有型煤中存在的燃点高、防水性及热稳定性差、燃烧不透等问题，提供一种夹芯生物质型煤及其生产方法，所生产的型煤产品同时具有燃点低，强度及燃尽率高、热稳定性和防水性能好、固硫效果显著等优点。

本发明提供的一种夹芯生物质型煤，其原料按重量份数计包含：原煤60-80、秸秆10-20、氧化镁2-3.5，氯化镁1-1.5；所述的秸秆为粉碎成2-8cm的长条状秸秆。

其中所述的原煤可以是烟煤或无烟煤，也可以是它们的混合物，烟煤和无烟煤按重量优选比例为1∶2-4，其粒度≤3mm；

所述的秸秆可以是小麦、玉米、高粱和水稻等的秸秆；使用时要粉碎切成2-8cm的长条状，玉米和高粱秸秆还需要碾压破碎。

所述的氧化镁粒度为200目；所述的氯化镁在生产过程中要配置成波美度为32的溶液；氧化镁和氯化镁均为工业品。

本发明提供的一种夹芯生物质型煤的生产方法，步骤包括：

(1)将秸秆破碎成2-8cm的长条状，并将其浸泡于浓度为1.5％的氢氧化钠溶液中改性，加热到秸秆变得柔软，液体呈现出黄褐色，将秸秆取出并烘干至水分为自身重量的45-60％；

(2)取原煤，加入氧化镁粉末，使其充分混匀后，再加入波美度为32的氯化镁溶液和步骤(1)中分离出的黄褐色液体，黄褐色液体占原煤重量的8-12％，充分搅匀，放置5-15分钟后，再加入改性后的长条状秸秆，搅拌均匀；

(3)将搅拌均匀的物料冷压成型，自然养护3-5天，即得夹芯生物质型煤。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

将秸秆破碎到2-8cm进行改性，是为了不破碎生物质的长纤维状结构，与粉煤混合成型，使得型煤夹芯，这样生物质的长纤维结构有助于在型煤内部形成孔状通道，便于燃烧时氧气进入，增加氧气与型煤的接触面积，提高型煤的燃尽率；同时还能提高型煤的固硫率。如果将生物质破碎成粉末状，虽然也可以在一定程度上改善型煤的燃烧性能，但其在燃烧过程中，只会在型煤的表面形成细小的孔隙，不会深入型煤内部，型煤燃烧不充分；长条状的生物质还可以有效地降低型煤的燃点，一般在480℃就可以将型煤点燃。长条状生物质秸秆还有助于提高型煤的湿强度，即使从3m高空下落，由于秸秆的网状交联结构，型煤也只是发生一些轻微的形变，而不至于破碎。

将秸秆改性，是为了使秸秆具有一定的黏度，起到粘结作用，且使型煤的灰分增加不大。采用原煤量的8-12％的黄褐色改性液体与粉煤混合，可有效地在煤粒之间起到粘结作用，提高型煤的强度。将改性秸秆烘干到所含水分占自身重量的50％左右，这样有助于秸秆与粉煤的混合，否则秸秆含水太多，呈现出团状，不宜在型煤中形成纤维网状结构。

加入少量的氧化镁和氯化镁，一方面使型煤高温燃烧时，容易形成镁盐，把硫固在灰渣中，而不从烟尘中排放；另一方面在型煤内部形成致密的镁盐复合物，防止型煤受潮或在浸水后，产生吸水作用。这样可以在提高型煤的防水性能和强度的同时，提高型煤固硫率。

将改性液与秸秆分别加入，可有效地提高型煤的机械强度，型煤从2米高度下落，落在13mm厚的钢板上，型煤跌落强度都大于95％。

由以上分析可知，本发明为一种夹芯生物质型煤，不仅具有燃点低，燃尽率高、热稳定性好、固硫效果显著等优点，而且具有较高的强度和较好的防水性能，燃烧后的烟尘污染物含量低，具有很好的推广价值。

具体实施方式

实施例1

原料配比：烟煤50g、无烟煤150g、小麦秸秆60g、氧化镁10.5g、波美度为32的氯化镁7ml；

生产步骤：

(1)将小麦秸秆破碎成5cm的长条状，并将其浸泡于700ml浓度为1.5％的氢氧化钠溶液(用工业级42％液体氢氧化钠配制而成)中，加热到小麦秸秆变软，液体呈现出黄褐色。然后取出小麦秸秆烘干至水分为自身重量的52％；

(2)取烟煤50g、无烟煤150g进行配煤。加入10.5g氧化镁粉末，使其充分混匀后，再加入7ml氯化镁溶液和步骤(1)中分离出的黄褐色液体23ml，充分搅匀，放置10分钟后，再加入改性后的长条状小麦秸秆，搅拌均匀；

(3)将搅拌均匀的物料冷压成5块型煤，自然养护3天，即得夹芯生物质型煤。所得产品检测结果：

序号	指标名称	单位	型煤产品
				1	空气干燥基水分Mad	％	1.25
2	干基灰分Ad	％	23.5

3	挥发份VdAf	％	18.74
				4	固定炭Fcad	％	63.22
5	发热量QfGw	Mj/kg	25.42
				6	全硫(干基)St.d	％	0.58
7	热稳定性	％	90
				8	焦渣特征CRC	级	2
9	浸水强度	N/个	444
				10	抗压强度	N/个	976
11	跌落强度	％	99.45

实施例2

原料配比：烟煤200g、无烟煤600g、玉米秸秆240g、氧化镁42g、波美度为32的氯化镁28ml；

生产步骤：

(1)将玉米秸秆破碎成4cm的长条状，并将其浸泡于2800ml浓度为1.5％的氢氧化钠溶液(用工业级42％液体氢氧化钠配制而成)中，加热到玉米秸秆变软，液体呈现出黄褐色。然后取出玉米秸秆烘干至水分为自身重量的60％；

(2)取烟煤200g、无烟煤600g进行配煤。加入42g氧化镁粉末，使其充分混匀后，再加入28ml氯化镁溶液和步骤(1)中分离出的黄褐色液体90ml，充分搅匀，放置10分钟后，再加入改性后的长条状玉米秸秆，搅拌均匀；

(3)将搅拌均匀的物料冷压成20块型煤，自然养护3天，即得夹芯生物质型煤。所得产品检验结果：

序号	指标名称	单位	型煤产品
				1	空气干燥基水分Mad	％	1.41
2	干基灰分Ad	％	24.7
				3	挥发份VdAf	％	19.95
4	固定炭Fcad	％	60.87
				5	发热量QfGw	Mj/kg	24.62
6	全硫(干基)St.d	％	0.59
				7	热稳定性	％	90
8	焦渣特征CRC	级	2
				9	浸水强度	N/个	355

10	抗压强度	N/个	750
				11	跌落强度	％	98.28

实施例3

原料配比：烟煤175g、无烟煤525g、小麦秸秆90g、氧化镁27g、波美度为32的氯化镁16.2ml；

生产步骤：

(1)将小麦秸秆破碎成5cm的长条状，并将其浸泡于1050ml浓度为1.5％的氢氧化钠溶液(用工业级42％液体氢氧化钠配制而成)中，加热到小麦秸秆变软，液体呈现出黄褐色。然后取出小麦秸秆烘干至水分为自身重量的52％；

(2)取烟煤175g、无烟煤525g进行配煤。加入27g氧化镁粉末，使其充分混匀后，再加入16.2ml氯化镁溶液和步骤(1)中分离出的黄褐色液体66.8ml，充分搅匀，放置10分钟后，再加入改性后的长条状小麦秸秆，搅拌均匀；

(3)将搅拌均匀的物料冷压成15块型煤，自然养护3天，即得夹芯生物质型煤。所得产品检测结果：

序号	指标名称	单位	型煤产品
				1	空气干燥基水分Mad	％	1.52
2	干基灰分Ad	％	23.5
				3	挥发份VdAf	％	16.43
4	固定炭Fcad	％	64.89
				5	发热量QfGw	Mj/kg	26.13
6	全硫(干基)St.d	％	0.62
				7	热稳定性	％	90
8	焦渣特征CRC	级	2
				9	浸水强度	N/个	532
10	抗压强度	N/个	1021
				11	跌落强度	％	98.26

同样将玉米秸秆的加入量为10％，其型煤检测结果达到以上效果。通过实施例可以看出：本发明型煤的生产方法及工艺可行，且生产的产品质量和性能都较稳定。

Claims (3)

1.一种夹芯生物质型煤，其特征在于原料按重量份数计包含：原煤60-80、秸秆10-20、氧化镁2-3.5，氯化镁1-1.5；所述的秸秆为2-8cm长条状秸秆。

2.如权利要求1所述夹芯生物质型煤的生产方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)将秸秆破碎成2-8cm的长条状，并将其浸泡于浓度为1.5％的氢氧化钠溶液中改性，加热到秸秆变得柔软，液体呈现出黄褐色，将秸秆取出并烘干至水分为自身重量的45-60％；

(2)取原煤，加入氧化镁粉末，使其充分混匀后，再加入波美度为32的氯化镁溶液和步骤(1)中分离出的黄褐色液体，黄褐色液体加入量为原煤重量的8-12％，充分搅匀，放置5-15分钟后，再加入改性后的长条状秸秆，搅拌均匀；

(3)将搅拌均匀的物料冷压成型，自然养护3-5天，即得夹芯生物质型煤。

3.如权利要求1所述夹芯生物质型煤，其特征在于，所述的原煤是烟煤和无烟煤按重量1∶2-4配制的混合物。