CN103265989A - 生物质型煤及其加工工艺 - Google Patents

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刘万毅
杨萍
贾冬生
马彦芳
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Abstract

本发明涉及一种型煤的加工工艺，特别是生物质型煤及其加工工艺，该生物质型煤包括粉煤、生物秸秆，其特征在于该生物质型煤是由重量份为1份粉煤、0.4—1.5份改性生物秸秆粉、0—0.5份活性污泥和0.1—0.2份改性镁冶炼渣组成。其加工步骤为：粉碎及筛分、改性生物秸秆粉的制备、改性镁冶炼渣的制备、配料、成型。本发明具有提高粉煤及劣质煤的燃烧使用性能，减少粉煤灰及硫的排放，节约能源，减少环境污染，同时利用农林业植物秸秆替代部分化石能源，利用水处理废弃物和工业废渣作为粘接剂和固硫剂，可有效减少碳排放和水处理废弃物、工业废渣对环境的污染。

Description

生物质型煤及其加工工艺
技术领域
    本发明涉及一种型煤的加工工艺，特别是生物质型煤及其加工工艺。
背景技术
煤炭是我国的优势能源，自20世纪90年代以来，煤炭在我国能源消费结构中的比例一直保持在75%—76%。我国84%的煤炭用于直接燃烧，燃煤产生大量烟尘、二氧化硫、二氧化碳等污染物，致使我国大气环境呈典型的煤烟型污染。随着开采机械化程度的提高，我国所产煤炭中的粉煤含量逐年增加。此外，煤炭属于不可再生的一次性化石能源，化石能源枯竭已成为世界未来能源面临的重大问题，环境污染和替代能源已成为全球关注的重大问题。
我国也是一个农业大国，仅农作物秸秆每年就产生约7亿吨，相当于标煤3.1亿吨，如此之大的资源除了一小部分用于畜牧外，其余的大部分以就地焚烧或堆放腐朽废弃，既浪费了资源，又污染了环境。农业废弃物作为农业生产加工中的副产品，具有产量大、可再生等特点，且农作物秸秆的含硫量不到煤的百分之十，燃烧时对环境污染较小，利用农作物秸秆制作生物质型煤成为节能减排的一个发展方向。但是单一的生物质为主制作的型煤尚存在热值较低、强度较小以及耐水性等不够理想，严重制约了在工业锅炉等利用的推广使用。
污泥是污水处理或生活废水处理过程中不可避免的残留物,而污泥本身是有机物,且具有一定的热值和粘结性能，也被称为活性污泥。该类资源的有效利用也是人们十分关注的问题。
镁冶炼通常采用的是皮江法，利用该方法每生产一吨镁将会产生6-8吨的镁冶炼渣（其中含氧化镁在8%左右，氧化钙55%左右），根据统计资料显示，2009年我国金属镁的产量接近50万吨，这样将会产生300—400万吨的镁冶炼渣。
目前对于上述活性污泥和镁冶炼渣的常用处理方式是采用露天堆放或掩埋，这样不仅占用大量土地，而且对土壤、地下水、大气造成极大的二次污染，成为严重的环境问题。
发明内容：
本发明的目的是能够有效解决传统上将粉碎后的原煤、农作物秸秆与固硫剂混合后经高压机压制成型煤工艺技术中存在的型煤制品热值较低、强度较小以及耐水性差等现有问题，提供一种利用粉煤作为燃料之一、改性的生物秸秆既做燃料又做粘结剂；污水治理中的活性污泥既做燃料又做粘结剂；而改性镁冶炼渣既做粘结剂又做固硫剂的复合型配方及其加工工艺。
为实现上述目的本发明的技术方案是：一种生物质型煤，包括粉煤、生物秸秆，其特征在于该生物质型煤是由重量份为1份粉煤、0.4—1.5份改性生物秸秆粉、0—0.5份活性污泥和0.1—0.2份改性镁冶炼渣组成。
上述粉煤的粒径为小于3mm；上述改性生物秸秆粉的粒径为小于2mm。
上述生物秸秆为农、林植物秸秆。
上述活性污泥为污水处理或生活废水污泥。
一种生物质型煤的加工工艺，其加工步骤为：
A．粉碎及筛分：将末煤粉碎并筛分为粒径小于3mm备用；
B．改性生物秸秆粉的制备：将生物秸秆粉碎筛分为粒径小于2mm的粉末后，放入带搅拌和加热的反应器中，加入生物秸秆粉重量3-4倍的质量分数为1—2%的NaOH溶液，在搅拌状态下加热至75—85℃，保温1.5—2.5小时后，取出备用；
C．改性镁冶炼渣的制备：将镁冶炼渣放入带搅拌的反应釜器中，边搅拌边加入镁冶炼渣重量1-1.5倍的质量分数为8—12%的稀盐酸溶液，至形成均匀的糊状物后，取出备用；
D．配料、成型：将上述制备的煤粉、改性生物秸秆粉、改性镁冶炼渣和活性污泥，按如下重量份混合：1份粉煤、0.4—1.5份改性生物秸秆粉、0—0.5份活性污泥和0.1—0.2份改性镁冶炼渣混合均匀后，放入加压成型设备中加压成型、晾干即得生物质型煤。
上述生物秸秆为农、林植物秸秆。
上述活性污泥为污水处理或生活废水污泥。
本发明具有以下特点：
1、提高粉煤及劣质煤的燃烧使用性能，减少粉煤灰及硫的排放，节约能源，减少环境污染。由于劣质煤的热值较低、含硫量较高，目前基本上是将其丢弃，这样就会造成资源的浪费和环境的污染；
2、利用农林业植物秸秆替代部分化石能源减少碳排放显著。将农林类的植物秸秆采用热碱改性水解处理后，植物秸秆的水解产物有糖类、果胶、单宁以及未分解的纤维素、木质素，一方面可以增加生物质型煤的粘结效果，提高型煤的强度，另一方面纤维素、木质素的热值较高，可以增加生物质型煤的热值。
3、减排与再利用水处理废弃物。由于污泥本身是有机物，具有一定的热值，又有粘结性能，所以将污泥作为型煤粘结剂,可降低灰渣中的残炭，提高型煤的强度，同时解决了污泥堆积无法处理污染的问题。
4、减排与再利用工业废渣。将镁冶炼渣经改性处理作为粘结剂及固硫剂。传统的固硫剂是在生物质型煤中加入一定量的氧化镁和氯化镁，使之形成5Mg(OH)2·MgCl2·8H2O体系，该结晶相被称为“镁水泥”，具有粘结效果的同时，也起到固硫剂的作用。但是由于无机试剂价格昂贵，所以本配方采用将镁冶炼渣用稀盐酸做改性处理，同样有5Mg(OH)2·MgCl2·8H2O结晶相产生，起到粘结和固硫的作用，此粘结剂价格低廉，达到变废为宝的目的。
附图说明
附图1为本发明的工艺路线图。
具体实施方式
以下实施例以生产100㎏生物质型煤为例说明。
实施例1：
a、将热值在30.8MJ/Kg的末煤粉碎筛分至3mm以下后，称取55kg，备用。
b、将沙柳用粉碎机粉碎至粒径2mm以下后，称取22kg的沙柳，放入带搅拌和加热的反应器中，在搅拌状态下加入75L质量分数是2%的NaOH溶液，加热至75℃左右，保温2.5h，冷至室温即得改性沙柳，备用；
c、称取15kg的活性污泥，活性污泥源自污水处理厂，是生活废水污泥，其含水率在30%左右；
d、将8kg的镁冶炼渣放入容器中，边搅拌边加入8L质量分数为12%稀盐酸，至生成均匀的糊状物即得改性镁冶炼渣，备用；
   e、将上述55kg煤、25kg改性沙柳、15kg活性污泥和5kg改性镁冶炼渣搅拌混合均匀后，在20MPa压力下挤压成型，室温下晾干即得生物质型煤。
用此配方做出的生物质型煤的跌落强度是83.2%，抗压强度是605N，防水时间是240h，灰分是14.48%，水分4.6%，发热量是23.30 MJ/Kg。
实施例2—4：
在实施例1的加工工艺基础上，改变配比关系及改性时的NaOH和稀盐酸的质量分数和用量，其余不变。
  煤 植物秸秆 活性污泥 镁冶炼渣 NaOH 稀盐酸
实施例2 35kg 沙柳45kg 15kg 5kg 180L、1% 7.5L、8%
实施例3 55kg 小麦秸秆25kg 13kg 7kg 75L、2% 7.1 L、12%
实施例4 38kg 玉米秸秆55kg 0 7kg 190 L、1.5% 10 L、10%
上表中：
实施例2中沙柳的改性温度在85℃左右，保温1.5h，用此配方做出的生物质型煤的跌落强度是90.8%，抗压强度是601N，防水时间是240h，灰分是14.5%，水分5.6%，发热量是20.15 MJ/Kg。
实施例3中沙柳的改性温度在80℃左右，保温2h，用此配方做出的生物质型煤的跌落强度是89.2%、抗压强度是571N、防水时间是240h、灰分是16.23%、发热量是22.55MJ/Kg、含硫量是0.46%。
实施例4玉米秸秆的改性温度在82℃左右，保温2h，用此配方做出的生物质型煤的跌落强度是85.6%，抗压强度是545N，防水时间是220h，灰分是17.65%，含硫量是0.67%，发热量是21.16 MJ/Kg。

Claims (7)

1.一种生物质型煤，包括粉煤、生物秸秆，其特征在于该生物质型煤是由重量份为1份粉煤、0.4—1.5份改性生物秸秆粉、0—0.5份活性污泥和0.1—0.2份改性镁冶炼渣组成。
2.根据权利要求1所述的生物质型煤，其特征在于上述粉煤的粒径为小于3mm；上述改性生物秸秆粉的粒径为小于2mm。
3.根据权利要求2所述的生物质型煤，其特征在于上述生物秸秆为农、林植物秸秆。
4.根据权利要求3所述的生物质型煤的加工工艺，其特征在于上述活性污泥为污水处理或生活废水污泥。
5.一种生物质型煤的加工工艺，其加工步骤为：
A．粉碎及筛分：将末煤粉碎并筛分为粒径小于3mm备用；
B．改性生物秸秆粉的制备：将生物秸秆粉碎筛分为粒径小于2mm的粉末后，放入带搅拌和加热的反应器中，加入生物秸秆粉重量3-4倍的质量分数为1—2%的NaOH溶液，在搅拌状态下加热至75—85℃，保温1.5—2.5小时后，取出备用；
C．改性镁冶炼渣的制备：将镁冶炼渣放入带搅拌的反应釜器中，边搅拌边加入镁冶炼渣重量1-1.5倍的质量分数为8—12%的稀盐酸溶液，至形成均匀的糊状物后，取出备用；
D．配料、成型：将上述制备的煤粉、改性生物秸秆粉、改性镁冶炼渣和活性污泥，按如下重量份混合：1份粉煤、0.4—1.5份改性生物秸秆粉、0—0.5份活性污泥和0.1—0.2份改性镁冶炼渣混合均匀后，放入加压成型设备中加压成型、晾干即得生物质型煤。
6.根据权利要求5所述的生物质型煤的加工工艺，其特征在于上述生物秸秆为农、林植物秸秆。
7.根据权利要求6所述的生物质型煤的加工工艺，其特征在于上述活性污泥为污水处理或生活废水污泥。
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