CN101760268A - 以水葫芦与无烟煤制备生物质煤浆 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种以水葫芦与无烟煤制备生物质煤浆，所述生物质煤浆制备为将无烟粉煤、生物质、水、分散剂进行均匀混合而成。本发明为开发利用无烟粉煤和水葫芦生物质能的新途径，分别利用了煤和水葫芦的自身优势，相互取长补短，利用了水葫芦的高活性，提高了低活性无烟煤的燃烧特性，无烟煤的燃烧稳定性又弥补了水葫芦燃烧不稳定，所制的生物质煤浆具有成本低、着火点低等优点，以水葫芦为生物质来源，变废为宝。对环境保护和生物质能源的开发利用都有重要意义。
Description
技术领域
本发明属于化学工业应用领域；更具体涉及一种水葫芦生物质煤浆及其制备方法。
背景技术
目前世界上煤的储藏量要大大超过油的储藏量。煤的洁净生产与高效转化技术对我国经济发展具有重要的战略意义。中国无烟煤资源较为丰富，占全国煤炭探明可采储量的12％，随着采煤机械化程度的提高，粉煤比例逐年增加，占无烟煤产量的80％以上，无烟块煤产率仅10％-20％，就导致块煤供应紧张、粉煤大量积压污染环境的问题。福建煤炭储量占98％为挥发份低、灰熔点低、着火点高、燃烧性差、粉碎性强的低活性无烟煤，限制了其在氮肥、水泥、陶瓷、玻璃、建材等多种地方工业中的直接应用。因而，为了提高无烟粉煤的燃烧活性，目前世界各国从煤的洁净生产与高效转化技术的角度开发研制煤浆燃料，为以重油为燃料的窑炉、锅炉寻找替代燃料，充分而又合理地利用煤资源是十分重要的。目前世界各国开发研制煤浆燃料，主要种类有：油煤浆、水煤浆，油水煤浆和甲醇煤浆。已开发的各种煤浆一般都选用挥发份含量高、活性好的煤。甲醇煤浆由于甲醇的来源限制以及成本高，使其开发应用受到限制。目前文献上查到刘世义提出的生物质水煤浆是利用工业上的污泥制煤浆，还没有利用水葫芦、秸秆等生物质制生物质煤浆的研究报道。
随着国际油气、煤炭资源的急剧减少，以生物质作为新能源的研究工作当前已成为国内外研究热点，也是国家的发展战略之一。生物质能开发利用技术则被认作是最有效的减碳手段，尤以生物质代替矿物燃料效益为好。目前世界各国对生物质能利用的方法归纳起来有以下几种：
(1)热化学转化：热化学转化包括直接燃烧、高温分解、液化、气化等。
生物化学转化：生物质在微生物的发酵作用下生成沼气、酒精等能源产品；
把生物质压制成成型燃料，或与煤压制成型煤。
利用油料植物生产生物油，再转化为生物柴油。
近年在江河泛滥成灾、被列为“世界十大害草”之一的水生植物枛水葫芦，是有待于充分开发利用的生物质资源。水葫芦能源化利用有三大好处：
(1)来源广。由于水葫芦适应力强，对生长环境的要求不高，很多大中城市已被水葫芦包围，将其能源化利用，可以实现能源的多样化。
(2)变废为宝。利用水葫芦生长迅速的特点处理富营养化或富重金属的废水，不但处理了废水，还可以提供数量可观的生物质能。
(3)可降低大气中NOx和CO2的排放量，有利于环境保护，在能源利用的同时可实现CO2的“零排放”。
目前各种资源化利用水葫芦的研究很多，如饲料、污水处理、装饰材料、堆肥和厌氧发酵，与无烟煤一起制作型煤等。作为生物质，水葫芦能源化技术可以分为水解和发酵、炭化、气化、固化成型以及厌氧消化等几种，每种技术各有优缺点。因为水解和发酵制乙醇是一个能量负平衡的过程，使该技术在现阶段利用缺乏经济可行性，只有在一些对乙醇燃料有较高需求的地区才可能小范围使用。由于水葫芦有含水率高(含水94％左右，重量％)、固体含量低的特点，使将水葫芦单独炭化、焚烧、气化和固化成型技术受到限制。厌氧消化是处理水分含量较高的有机废物的一种很好的技术，但目前存在单位质量水葫芦产气量低、产气过程不稳定以及受环境影响较大的缺点。已有的将水葫芦与无烟煤制作型煤是利用了煤和水葫芦的自身优势，相互取长补短，利用了水葫芦的高活性，又克服了其能量密度低的缺陷，提高了低活性无烟煤的气化活性，是水葫芦与无烟煤的很好利用方式之一。本发明提出由水葫芦、福建无烟煤、水以及其它助剂制生物质煤浆，用作代替重油的燃料，降低以重油为燃料的水泥、陶瓷、玻璃、建材等的燃料的成本。由于水葫芦的加入，使生物质煤浆具较好的燃烧活性，也使水葫芦得到能源化的利用，是水葫芦与无烟煤的另外一种很好利用方式。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水葫芦生物质煤浆及其制备方法；开发利用无烟粉煤和水葫芦生物质能的新途径，利用了煤和水葫芦的自身优势，相互取长补短，利用了水葫芦的高活性，提高了低活性无烟煤的燃烧特性，无烟煤的燃烧稳定性又弥补了水葫芦燃烧不稳定，所制的生物质煤浆具有成本低、着火点低、黏度合适等优点，以水葫芦为生物质来源，变废为宝。对环境保护和生物质能源的开发利用都有重要意义。
本发明以水葫芦与无烟粉煤制备生物质煤浆为：将无烟粉煤、生物质、分散剂和水进行均匀混合而成。
本发明的显著优点是：
本发明采用的粉煤主要是无烟粉煤，特别是福建低活性无烟粉煤，针对其挥发份低和燃烧性差的特点。
本发明将水葫芦作为生物质煤浆的生物质原料，其着火点低，燃烧性好的优点。
本发明的生物质煤浆制备方法简单易行，制备的生物质煤浆着火点低、燃烧性好，能满足工业窑炉的煤浆要求。
具体实施方式
原料中采用的生物质为水葫芦；分散剂为聚苯乙烯磺酸钠、亚甲基萘磺酸盐甲醛缩合物或木质素磺酸钠中的一种或几种。生物质煤浆中的无烟粉煤、生物质、分散剂、水按如下质量份数配置，即：无烟粉煤40-75份、生物质1-10份、分散剂0.1-5份、水10-40份。
制备方法步骤为：将无烟粉煤用球磨机磨碎至0.074mm以下；将采摘的新鲜水葫芦烘干，用粉碎机磨碎至0.125mm以下；将水和分散剂按照所述质量比混合均匀，再将无烟粉煤与水葫芦加入，经搅拌混合均匀，得到生物质煤浆。
生物质煤浆的粘度按照《中国不同变质程度煤制备水煤浆的性质研究》记载的方法测定，作者：尉迟唯等，《燃料化学学报》2005年第2期。着火点采用《新型黑液水煤浆的燃烧特性及动力学分析》记载的方法计算，作者：朱瑞等，《煤炭转化》，2007年第3期。
下面结合具体实施例加以比较，但本发明不仅限于下列实施例的范围。
实施例1
将无烟粉煤用球磨机磨碎至0.074mm以下；将采摘的新鲜水葫芦用烘箱烘干，用粉碎机磨碎至0.125mm以下；称取水82g和分散剂为木质素磺酸钠，将木质素磺酸钠2g溶于水中，再加入煤110g，磨好的水葫芦6g经搅拌混合均匀，然后对其黏度与着火点进行测定，结果如表1所示。
实施例2
所用的无烟粉煤、分散剂和水的用量与制备方法与实施例1相同，不同的是水葫芦5g经搅拌混合均匀，然后对其黏度与着火点进行测定，结果如表1所示。
实施例3
所用的无烟粉煤、分散剂和水的用量与制备方法与实施例1同，不同的是水葫芦7g经搅拌混合均匀，然后对其黏度与着火点进行测定，结果如表1所示。
实施例4
所用的无烟粉煤、水葫芦和水的用量与制备方法与实施例3同，不同的是分散剂聚苯乙烯磺酸钠2g经搅拌混合均匀，然后对其黏度与着火点进行测定，结果如表1所示。
实施例5
所用的无烟粉煤、水葫芦和水的用量与制备方法与实施例3同，不同的是分散剂亚甲基萘磺酸盐甲醛缩合物2g经搅拌混合均匀，然后对其黏度与着火点进行测定，结果如表1所示。
表1实施案例结果
| 黏度 | 着火点 | |
| 实施例1 | 800mPa·s | 514.1℃ |
| 实施例2 | 441mPa·s | 537.9℃ |
| 实施例3 | 1097mPa·s | 496.5℃ |
| 实施例4 | 770mPa·s | 530.3℃ |
| 实施例5 | 1045mPa·s | 522.5℃ |
Claims (5)
1.一种以水葫芦与无烟粉煤制备的生物质煤浆，其特征在于：所述生物质煤浆为将无烟粉煤、生物质、分散剂和水进行均匀混合而成。
2.根据权利要求1所述的以水葫芦与无烟粉煤制备的生物质煤浆，其特征在于：所述的无烟粉煤、生物质、分散剂、水按如下质量份数配置，即：无烟粉煤40-75份、生物质1-15份、分散剂0.1-5份、水20-40份。
3.根据权利要求1或2所述的以水葫芦与无烟粉煤制备的生物质煤浆，其特征在于：所述生物质为水葫芦。
4.根据权利要求1或2所述的以水葫芦与无烟粉煤制备的生物质煤浆，其特征在于：所述分散剂为聚苯乙烯磺酸钠、亚甲基萘磺酸盐甲醛缩合物或木质素磺酸钠中的一种或几种。
5.一种如权利要求1、2、3或4所述的生物质煤浆的制备方法，其特征在于：制备方法步骤为：按照所述配比，将无烟粉煤用球磨机磨碎至0.074mm以下；将采摘的新鲜水葫芦烘干，用粉碎机磨碎至0.125mm以下；将水和分散剂按照所述质量比混合均匀，再将无烟粉煤与水葫芦加入，经搅拌混合均匀，得到生物质煤浆。
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