CN104419492A - 低热值煤炭的发热量提升方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种低价且不会造成公害，并得透过改良水分多火力弱的泥炭或褐煤等煤炭的组成，而增加燃烧卡路里的煤炭。为达到本发明目的，本发明的技术手段如下：将煤炭原料置于无氧空气下，不断注入惰性气体并加热至指定温度范围内，再将该空气及煤炭当中碳之外的成分于450℃以下的温度中，由分解温度较低者开始依序使其热分解，再个别使其游离，进而获得改良的煤炭。而组成此改良型煤炭的碳，因活性较强，所以相较于通常热值的煤，拥有同等或以上的质量，在作为原料使用时，可发挥显著优化的燃烧效率。

Description

低热值煤炭的发热量提升方法

技术领域

本发明涉及一种改良煤组成的方法及装置，尤指一种改良泥炭等水分含量高的煤的组成，进而提高发热量的方法。

背景技术

煤、泥炭等(以下简称煤炭)燃料，其地位与石油并列，为现代产业、社会生活上不可或缺的重要能源。时至今日，中国大陆、澳大利亚、印度尼西亚等地为世界主要的煤炭生产供应者，而日本则是透过上述途径进口煤炭，作为火力发电厂、炼铁厂等场所的燃料使用。要将煤炭作为燃料使用，燃烧煤炭时需要释放出约4,500kcal/kg以上的热量(例如，通常热值或热值更佳的煤炭)，发热能力在此之下的煤炭(例如，泥炭或褐煤等)相较于通常热值的煤，火力较小(总发热量最多为2,000kcal/kg)，因此价格较为低价，若发热量在2,000kcal/kg以下时，将被判定为无法作为燃料使用的废弃物。

为了提高低热值煤炭作为燃烧资源使用的质量，有些做法是让煤炭废弃物干燥，以排除其水分，提升燃烧卡路里的方法乃至技术已经被提出且实施。传统用来提高煤炭作为燃烧资源使用质量的技术，已有公开记载如日本特开2001-139957号公报所述的技术。

传统且实施至今用来干燥煤炭废弃物，排除其水分，提升燃烧卡路里的方法，其燃烧卡路里的提升程度至多达到50%的水平。因此，若用传统技术来干燥、排除发热能力为2,000kcal/kg煤炭的水分，也仅能获得发热能力为3,000kcal/kg的煤炭。

有鉴于此，为解决上述传统技术的问题，本发明的目的在于提供一种改良煤炭组成，尤指一种改良泥炭或褐煤等水分多火力弱的煤炭组成，来增加燃烧卡路里，低热值煤炭的发热量提升方法。

发明内容

为解决前述问题及达到本发明的目的，本发明的技术手段是这样实现的，本发明提供一种低热值煤炭的发热量提升方法，其特征在于：将煤炭原料投入惰性空气中的气密室；第一阶段，让煤炭原料保持在100℃～150℃，使其水分充分气化，再让气化后的水蒸气排出于气密室外；与上述步骤同步，注入与被排出的水蒸气等量的惰性气体至气密室，使气密室内常保气密状态的惰性空气；接着，让变成完全干燥状态的煤炭加热，使温度逐渐上升至350℃～450℃，进而使原料内的成分进行热分解，再将该空气中及有机物中碳之外的成分于450℃以下的温度中，由分解温度较低者开始依序使其热分解，并个别使其与碳的结合游离的同时，每次都在保持惰性空气状态下将其排除于空气之外；与上述步骤同步，注入与排出的游离成分等量的惰性气体至气密室，使气密室内常保气密状态的惰性空气，让低热值煤炭的发热量提升。

优选地，作为将所述改良煤炭在密封状态下容置到储存匣的前置工程，采用于450℃以下的惰性空气中，让该煤炭粉碎至微米等级粒径的步骤。

优选地，其中所述煤炭原料为泥炭或褐煤。

藉由以上说明能够得知，透过本发明，能将煤炭原料在特定的条件下加热而改良其组成，获得具有较佳燃烧效率、改良的煤炭。该改良的煤炭，拥有与通常热值的煤相同等级的热值，而且在原料状态下，更能发挥其优化后的燃烧效率，进而能确保将煤炭从低价的原料转换成高能量资源。

附图说明

图1为本发明一实施型态的改良型煤炭制造装置的剖面示意图；

图2为本发明的改良型煤炭相关的燃烧实验结果的示意图表。

符号说明如下：

1气密室  6容置容器

2热分解气体排出开关阀  7挡门

3氮气注入开关阀  8盖体

4加热器  9管路

5储存匣  10管路

具体实施方式

为使发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，揭露了一种用于实施本发明的低热值煤炭的发热量提升方法的装置(以下简称为煤炭改良装置)。该煤炭改良装置包含一空气无法进入的气密室1、一具有氮气注入开关阀3的管路10、以及一具有热分解气体排出开关阀2的管路9。该煤炭改良装置内部设有一让温度上升至指定温度的加热器4。此外，在本实施例中，该煤炭改良装置更包含有一供取出与该气密室1相同空气(氮气空气)碳素用的储存匣5、一供作为原料使用的煤炭载置的容置容器6。作为本发明对象的是泥炭、褐煤等碳化不充分、大多含有水分、作为燃料使用火力小的煤炭。所述储存匣5可拆装于该气密室1。再者，如图1所示，组件符号7是设于该气密室1煤炭及该容置容器6出入口的挡门7，用以确保封闭时该气密室1的气密或氮气空气。组件符号8则是设于储存匣5的盖体或开关闸门8，用以确保封闭时该储存匣5的气密或氮气空气。

以下，为了制造本发明的改良型煤炭，最初先将煤炭载置于所述容置容器6，再将其装填入(搬入)组装有所述加热器4的该气密室1。接着，透过所述氮气注入开关阀3注入氮气，与此同时，透过热分解气体排出开关阀2将内部的空气排出，使气密室1与储存匣5的内部充满氮气，再藉由加热器4加热。第1阶段时，煤炭含有水分，并将温度保持在100℃～150℃(以150℃为佳)，再使水分充分气化后将气化的水分排出气密室1外。与此同时，将等量的氮气气体透过氮气注入开关阀3注入其中，常使气密室1内保持煤炭不氧化的状态，即保持气密的氮气空气状态为佳。接着，再让变成完全干燥状态的煤炭加热，使温度逐渐上升至350℃～450℃，进而使原料内含的成分进行热分解。再将加热至450℃为止所产生的煤炭成分完全排出气密室1外，每次都必须注入氮气气体使其保持惰性空气状态。之后，在与煤炭中碳素结合的成分中保留碳素并游离之，于450℃下将残存不气化的本发明涉及的改良型煤炭。组成该改良型煤炭的碳素具有强活性。就碳素所持有的特性来说，碳素会结晶化为有机物状态，变成无机质的同素异形体结合，也就是说石磨化的激发能必须有450℃以上的高温。因此，本发明的改良型煤炭则必须在不会形成石磨的450℃以下的温度。之后，停止加热器4，透过氮气注入开关阀3注入低温的氮气气体，与此同时，透过热分解气体排出开关阀2将内部的高温氮气气体排出，使气密室1与储存匣5的内部冷却至50℃～100℃左右后，将改良型煤炭与容置容器6一同从气密室1移动至储存匣5，再封上储存匣5的盖体8，使该储存匣5的内部在保持氮气空气的状态下从气密室1脱离。而气密室1方面则封上挡门7，为下个动作做准备。接着，将煤炭原料放入气密室1内之后，到改良型煤炭完成为止，要经过数次注入氮气气体的步骤，而较佳的情况下，从将煤炭原料放入气密室1内最初的步骤开始，到改良型煤炭完成的最终步骤为止得连续不断地注入氮气气体。

在各工序结束后，为了发挥其作为燃料使用的最大限度能力，必须让所述储存匣5内部常保不使改良型煤炭氧化的氮气空气并密封保管。保管于该储存匣5的改良型煤炭因为不接触到空气，所以并不会与氧气或其他物质化合。再者，可依需求将这不会与氧气或其他物质化合的改良型煤炭粉碎成粒子、或微米粒径大小的微粒子，而微米粒径的粒径范围为0.1微米至5微米，其较优的粒径大小为1微米。改良型煤炭的粉碎步骤，可以在得到该改良型煤炭后的任意一制造步骤执行，举例来说，在密封状态下容置于该储存匣5之前的制造工序上，能在450℃以下的惰性空气中在气密室1内粉碎成微米粒径大小的微粒子。或者，也能在冷却至50℃～100℃左右后，于惰性空气中在气密室1内粉碎成微米粒径大小的微粒子。再者，也能于上述冷却后，在密封状态下容置于储存匣5，搬运至粉碎场所，藉由气流粉碎机等粉碎机器进行粉碎加工处理。

组成上述改良煤炭的碳素不与氧气或其他物质化合，活性强，且反应性佳，透过实验的结果可得知，燃烧时，能够产生5,000～7,000kcal/kg的热量。如图2所示，表格中的样品名「小颗粒」表示煤炭原料时呈为粒状，而「原形物」则表示煤炭原料时呈为呈为块状。此外，在温度表示方面，标示的300℃、350℃、400℃，表示上述说明中「将煤炭加热，使其温度逐渐上升至350℃～450℃」的加热动作时的到达温度。有关燃烧的结果，观察表格中的总发热量，可得知无关原料时的形状或到达温度，总发热量在5,000～7,000kcal/kg的范围内。由以上说明可得知，此类煤炭在原料的阶段时，仅如同上述「背景技术」所述，总发热量至多不过在2,000kcal/kg的程度，但是在经过改良之后，可变成极为优秀的燃料。

此外，就本发明的改良型煤炭的其他性质而言，将其混入水中，可得到反应性佳的高负离子水(PH值为11或以上)。再者，经检查本发明的改良型煤炭电导率后可得知，其电流值为0，是完全绝缘体。

藉由以上说明能够得知，透过本发明，能将煤炭原料在特定的条件下加热而改良其组成，获得具有较佳燃烧效率、改良的煤炭。该改良的煤炭，拥有与通常热值的煤相同等级或是之上的发热量，而且，在原料状态下，更能发挥其优化后的燃烧效率，因此，进而能确保将煤炭从低价的原料转换成高能量资源，具有实用性。

虽然本发明是结合以上实施例进行描述的，但本发明并不被限定于上述实施例，而只受所附权利要求的限定，本领域普通技术人员能够容易地对其进行修改和变化，但并不离开本发明的实质构思和范围。

Claims (4)

1.一种低热值煤炭的发热量提升方法，其特征在于：

将煤炭原料投入惰性空气中的气密室；

第一阶段，让煤炭原料保持在100℃～150℃，使其水分充分气化，再让气化后的水蒸气排出于气密室外；

与此步骤同步，注入与被排出的水蒸气等量的惰性气体至气密室，使气密室内常保气密状态的惰性空气；

接着，让变成完全干燥状态的煤炭加热，使温度逐渐上升至350℃～450℃，进而使原料内的成分进行热分解，再将该空气中及有机物中碳之外的成分于450℃以下的温度中，由分解温度较低者开始依序使其热分解，并个别使其与碳的结合游离的同时，每次都在保持惰性空气状态下将其排除于空气之外；

与此步骤同步，注入与排出的游离成分等量的惰性气体至气密室，使气密室内常保气密状态的惰性空气；

接着，将获得的块状改良煤炭，在保持惰性空气的状态下，密封置入储存匣内。

2.如权利要求1所述的低热值煤炭的发热量提升方法，其特征在于：其中，作为将所述改良煤炭在密封状态下容置到储存匣的前置工程，采用于450℃以下的惰性空气中，让该煤炭粉碎至微米粒径大小的微粒子的步骤。

3.如权利要求1所述的低热值煤炭的发热量提升方法，其特征在于：其中所述煤炭原料为泥炭或褐煤。

4.如权利要求2所述的低热值煤炭的发热量提升方法，其特征在于：所述微米粒径的粒径范围为0.1微米至5微米。