CN102899117A

CN102899117A - 一种含生物质浆料及其用途

Info

Publication number: CN102899117A
Application number: CN2012104306356A
Authority: CN
Inventors: 王杰; 张钊; 周亚萍
Original assignee: East China University of Science and Technology
Current assignee: East China University of Science and Technology
Priority date: 2012-11-01
Filing date: 2012-11-01
Publication date: 2013-01-30

Abstract

本发明涉及一种含生物质浆料及其用途。所述浆料由生物质、褐煤、苛性碱和水在常压及室温条件下混合得到。其中，生物质、褐煤和苛性碱的质量比为1∶(0.5～1)∶(0.05～0.18)。同时本发明揭示了所述浆料的一种用途，即其在制备用于固定床气化炉气化的型煤中的应用。从某种程度而言，本发明实现生物质高效气化(且无需研发以生物质为原料的特殊气化炉)。此外，由于生物质(其来源广泛且易得)得到利用，企业可减少对化石资源的依赖及实现一定程度的低碳排放，由此获取发展低碳技术的社会和经济效益。

Description

一种含生物质浆料及其用途

技术领域

本发明涉及一种含生物质浆料及其用途，具体地说，涉及一种含生物质浆料及其在制备用于固定床气化炉气化的型煤(原料)中的应用。

背景技术

通过煤气化生成合成气并由此生产化肥是国内合成氨企业所采用主要工艺路线，而大部分中小型企业采用成本投资较低的固定床煤气化炉。固定床气化炉的一个基本要求是原料必须成块状，粉煤不能直接用作固定床气化的原料，型煤技术则是将粉煤经过加工制备成型煤，可以替代块煤用于固定床气化，这样也可以解决我国所面临的块煤供不应求的基本局面。

腐殖酸型型煤是一种以腐殖酸为粘结剂的常用工业型煤，以某合成氨企业的型煤制备工艺为例，以无烟粉煤主原料，其配方包括泥煤、白泥、褐煤和氢氧化钠。其中，添加褐煤和氢氧化钠(＜5wt％)的主要目的是有效提取褐煤中的腐殖酸，发挥黏结剂的功能，添加泥煤和白泥(共占10wt％～15wt％)的主要目的是调节型煤的挥发分和灰熔点等指标，保证型煤的气化反应性和热稳定性。对作为固定床气化的型煤(原料)的生产主要指标(现行)如下：

另一方面，由煤炭等化石资源过度消耗带来的资源短缺和环境问题受到越来越多的重视，发展可再生资源(包括生物质能)的利用是当今能源领域发展的重要方向。但由于生物质具有能量密度低和挥发性高等缺点，直接利用生物质气化在技术和经济两方面都还存在一定问题。

鉴于此，本发明是将生物质用作型煤制作中的一种合适的添加剂加以利用，既可替代部分其他添加剂满足型煤的基本生产要求指标，也可通过生物质与煤的共气化实现生物质造气，达到有效利用生物质能的目的。

发明内容

本发明的一个目的在于，提供一种含生物质的浆料，所述浆料由生物质(其定义参见化工辞典(第四版)，p829-830，化学工业出版社，下同)、褐煤、苛性碱和水在常压及室温(20℃～60℃)条件下混合得到；

其中，生物质、褐煤和苛性碱的质量比为1∶(0.5～1)∶(0.05～0.18)。本发明的另一个目的在于，揭示一种上述浆料的用途，即本发明所提供的含生物质浆料在制备用于固定床气化炉气化的型煤(原料)中的应用。

采用本发明所提供的浆料所制成的型煤可以直接利用现有的煤固定床气化炉，实现生物质高效气化(无需研发以生物质为原料的特殊气化炉)。从某种程度而言，由于生物质(其来源广泛且易得)得到利用，企业可减少对化石资源的依赖及实现一定程度的低碳排放，由此获取发展低碳技术的社会和经济效益。

附图说明书

图1为实施例制备的浆料的黏度与温度的关系曲线；

图2为实施例制备的型煤外形图。

具体实施方式

在本发明一个优选的技术方案中，所述浆料的固含量为20wt％～40wt％，更优选的固含量为25wt％～30wt％；

在本发明另一个优选的技术方案中，所用的苛性碱是氢氧化钠；

在本发明又一个优选的技术方案中，所用的生物质是稻草、稻壳或秸秆。这类生物质含有丰富的氧化硅等无机物，也有利于浆液形成一种硅酸盐型无机黏结剂。

此外，本发明还提供一种采用本发明所述浆料制备用于固定床气化炉气化的型煤(简称：气化用型煤)的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)含生物质浆料的制备

在常压及室温(20℃～60℃)条件下，首先将所用的生物质(如稻草等)粉碎，然后将生物质、褐煤和苛性碱(如氢氧化钠等)按前文所述比例在水中通过机械搅拌，调至成浆液(此过程中，生物质中半纤维素和纤维素等具有链结构的组成受苛性碱作用，发生溶解，并与褐煤中的腐殖酸作用形成粘性很强的浆液；加温条件有利于加速浆液调制)；

(2)目标物(气化用型煤)的制备

在由步骤(1)所得的浆液中添加无烟煤，在室温(20℃～60℃)条件下搅拌均匀，得混合物，对所得混合物进行加压成型，再经干燥处理(除去水分)，即得目标物(气化用型煤)；

其中，以无烟煤、褐煤和生物质三者的混合物的总重量为100％计，生物质占5wt％～10wt％。

下面通过实施例对本发明进一步阐述，其目的仅在于更好理解本发明的内容。因此所举之例并不限制本发明的保护范围。

实施例

(1)含生物质浆料的制备：

在常压及室温条件下，将经粉碎和空气干燥后的稻草、云南褐煤和氢氧化钠按质量比6∶4∶1混合于水中，机械搅拌成浆(固体与水的质量比为1∶2.2)，得到含生物质浆料。

对所得含生物质浆料测定了其在不同温度下的黏度，结果见图1。图1中还显示了未添加生物质时(即褐煤与NaOH的质量比为10∶1混合于水中)相应浆液在固体与水的质量比相同条件下的黏度。

由图1可知，生物质的添加大幅度增大了浆液的黏度，十分有利于粉煤的成型。

(2)目标物(气化用型煤)的制备

在由步骤(1)制得的浆料中，添加晋优无烟煤，无烟煤与由经粉碎的稻草、云南褐煤和氢氧化钠组合的混合物的总重量的质量比为5.7∶1机械搅拌均匀(生物质占上述混合物总重量的7％)。在实验室型煤成型机上压制成型，然后在105℃下烘干，得到目标物(气化用型煤)，其外形图2所示(与工业用型煤无明显差异)。

对所得型煤进行性能测试，结果如下：

(1)型煤的固定碳和灰分含量分别为73.8％和18.9％，远优于基本指标；

(2)灰分的熔点大于1250℃，能满足要求；

(3)跌落强度(25mm)为91.2％，达到要求；

(4)抗压强度(冷态)1.5N/m2，高于一般工业使用要求指标的1.0N/m2。

(5)热稳定性88-90％，高于工业使用要求指标。

以上测试结果表明，本发明所制得的型煤可符合现行对作为固定床气化的型煤的生产主要指标。

此外，作为对比，本发明的发明人测定了现有型煤(即无烟煤、泥煤、白泥、氢氧化钠与褐煤的质量比为88∶5∶3∶0.4∶3.6)性能，与本发明所提供的型煤相比，其跌落强度略小(为88.2％)，热稳定性差异不大，可见使用生物质有利于提高型煤冷强度，而且也具有添加白泥的性能，可以保证热稳定性。

Claims

1.一种含生物质的浆料，所述浆料由生物质、褐煤、苛性碱和水在常压及室温条件下混合得到；

其中，生物质、褐煤和苛性碱的质量比为1∶(0.5～1)∶(0.05～0.18)。

2.如权利要求1所述浆料，其特征在于，所述浆料的固含量为20wt％～40wt％。

3.如权利要求2所述浆料，其特征在于，所述浆料的固含量为25wt％～30wt％。

4.如权利要求3所述浆料，其特征在于，其中所用的苛性碱是氢氧化钠。

5.如权利要求4所述浆料，其特征在于，其中所用的生物质是稻草、稻壳或秸秆。

6.如权利要求1～5中任意一项所述浆料在制备用于固定床气化炉气化的型煤中的应用。

7.如权利要求6所述的应用，其特征在于，其中所述用于固定床气化炉气化的型煤由包括如下步骤的制备方法制得：

(1)在常压及室温条件下，首先将所用的生物质粉碎，然后将生物质、褐煤和苛性碱按权利要求1中所述比例在水中调至成浆液；

(2)在由步骤(1)所得的浆液中添加无烟煤，搅拌均匀，得混合物，对所得混合物进行加压成型，再经干燥处理，即得目标物；

8.如权利要求7所述的应用，其特征在于，其中所述的生物质是稻草。

9.如权利要求7所述的应用，其特征在于，其中所述的苛性碱是氢氧化钠。