CN105121608B - 成型固体燃料的制造方法 - Google Patents

Abstract

具备如下工序：粉碎劣质煤的粉碎工序；将粉碎的劣质煤与溶剂油加以混合而得到浆料的混合工序；加热浆料而进行脱水，得到脱水浆料的脱水工序；从脱水浆料中分离溶剂油而得到料饼的固液分离工序；加热料饼而从该料饼中进一步分离溶剂油，得到粉状改质煤的干燥工序；使用成型机，不添加、混合胶合剂而对粉状改质煤进行加压成型的成型工序，在成型工序中，对成型机的表面喷雾冷却材料，将成型机的表面温度保持在100℃以下。

Description

成型固体燃料的制造方法

技术领域

本发明涉及以褐煤、次烟煤等的劣质煤为原料的成型固体燃料的制造方法。

背景技术

作为加压成型粉状的焦煤而制造型煤的方法，历来，已知有专利文献1(日本国特开昭57-151696号公报)所述的制造方法。该制造方法是将经干燥的粉状的成型焦煤和煤焦油沥青等的胶合剂加以混炼，对其加压成型，从而制造型煤的方法。该制造方法其特征是，在成型机的成型模具表面，通过水喷雾或喷送蒸气形成水被膜而进行加压成型。

该专利文献1所述的制造方法的目的在于，能够防止型煤从成型模具的剥离不良。因此，在该制造方法中，通过在成型模具表面形成水被膜，而使所述胶合剂对于成型模具表面的润湿性显著受阻，随之而来的是胶合剂的粘着力降低。其结果是，能够防止型煤从成型模具的剥离不良。

但是，在专利文献1所述的制造方法中，加压成型时，需要对于粉状的焦煤添加胶合剂，成型成本的削减是个课题。

另一方面，作为不使用胶合剂，加压成型粉状的焦煤而制造型煤的方法，已知有专利文献2(日本国特开2010-116544号公报)所述的制造方法。

该专利文献2所述的成型固体燃料的制造方法，是由如下工序构成的制造方法：将含有重油和溶剂油的混合油与经粉碎的劣质煤加以混合而得到浆料的混合工序；加热该浆料进行脱水，得到脱水浆料的蒸发工序；从该脱水浆料中分离溶剂油而得到料饼的固液分离工序；加热该料饼，从该料饼中进一步分离溶剂油，得到粉状的改质煤的干燥工序；加湿该粉状的改质煤，得到含水率为3～10wt％的加湿改质煤的加湿工序；用双辊成型机对于粉状的加湿改质煤进行加压成型，得到团块的形态的成型固体燃料的成型工序。

在所述专利文献2所述的制造方法中，通过所述加湿工序赋予水分，能够得到强度高的成形物，但尤其在成型煤的炭化度低，体积密度低的粉煤时，强度提高的效果不充分，还有改善的余地。

即，在所述专利文献2所述的制造方法中，供加压成型的粉状的改质煤，其温度经过所述干燥工序而成为100℃以上的高温。而后，在由双辊成型机进行加压成型时，双辊成型机的辊面与粉状的改质煤之间发生摩擦。其结果是，成型的成型固体燃料中，其表层部的温度达到更高温度，表层部与内部产生巨大的温差。因此，成型的成型固体燃料，发生因所述温差引起的应变，强度降低，在这一点上，所述专利文献2所述的制造方法仍有改善的余地。

另外，在所述专利文献2所述的制造方法中，在双辊成型机进行加压成型时，由所述加湿工序赋予的水分从成型固体燃料的表层部蒸发。其结果是，在成型的成型固体燃料中，在其表层部与内部产生含水率的巨大差异。因此，成型的成型固体燃料，发生因所述含水率的差异引起的强度降低，在这一点上也有改善的余地。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本国特开昭57-151696号公报

【专利文献2】日本国特开2010-116544号公报

发明内容

因此，本发明的课题在于，提供一种成型固体燃料的制造方法，其在制造以劣质煤为原料的成型固体燃料时，能够得到强度高的成型固体燃料。

为了解决所述的课题，在本申请发明中，提出以下的技术手段。

第一发明是一种成型固体燃料的制造方法，其特征在于，具备如下工序：粉碎劣质煤的粉碎工序；将已粉碎的劣质煤与溶剂油加以混合而得到浆料的混合工序；加热所述浆料而进行脱水，得到脱水浆料的脱水工序；从所述脱水浆料中分离所述溶剂油而得到料饼的固液分离工序；加热所述料饼而从该料饼中进一步分离所述溶剂油，得到粉状的改质煤的干燥工序；使用成型机，不添加、混合胶合剂而对所述粉状改质煤进行加压成型的成型工序，在所述成型工序中，对于所述成型机的表面喷雾冷却材料而实施冷却，将所述成型机的表面温度保持在100℃以下。

第二发明，根据第一发明所述的成型固体燃料的制造方法，其特征在于，具备收容所述成型机，以开放状态设有来自所述干燥工序的粉状改质煤的搬入处和来自所述成型机的成型固体燃料的搬出处的准密闭构造的成型室，将所述成型室内的湿度保持在85％以上。

第三发明，根据第一或第二发明所述的成型固体燃料的制造方法，其特征在于，作为所述冷却材料使用水。

第四发明，根据第一～第三发明任一项所述的成型固体燃料的制造方法，其特征在于，具备如下：在实施所述成型工序时，对于所述成型机的所述表面喷雾冷却材料的冷却材料喷雾装置；将来自所述干燥工序的粉末状改质煤作为成型原料并搬送到所述成型机的原料供给线。

第五发明，根据第四发明所述的成型固体燃料的制造方法，其特征在于，所述冷却材料喷雾装置，被收容在所述成型室内。

第六发明，根据第四或第五发明所述的成型固体燃料的制造方法，其特征在于，具备如下：筛分来自所述成型机的成型固体燃料和作为未成型物的粉状改质煤，将其加以分离的筛选装置；使来自所述筛选装置的作为筛下的粉状改质煤返回所述原料供给线的回收线。

在本发明的成型固体燃料的制造方法中，在成型工序中，向成型机的表面喷雾冷却材料而实施冷却，将成型机的表面温度保持在100℃以下。由此，被成型的成型固体燃料与没有喷雾冷却材料的情况相比，其表层部与内部的温差小，因此应变的发生得到抑制。其结果是，能够得到强度高的成型固体燃料。

另外，在本发明的成型固体燃料的制造方法中，如前述将成型机的表面温度保持在100℃以下，并且在进行成型工序的准密闭构造的成型室内实施加湿，使成型室内的湿度保持在85％以上。由此，被成型的成型固体燃料，如前述除了应变的发生受到抑制以外，通过加湿还可抑制水分的蒸发，从而其表层部与内部的含水率的差异小，因此可实现成型固体燃料的均质化。其结果是，能够得到强度高的成型固体燃料。

另外，在本发明的成型固体燃料的制造方法中，作为对成型机的表面进行喷雾的所述冷却材料使用水。水因为拥有高比热和蒸发潜热，所以冷却效果高，另外，因为在成本上也廉价，所以作为冷却材料优选。此外，如前述对劣质煤作进行油中脱水而得到的粉末的改质煤，因为表面变为疏水性(亲油性)，所以例如在润滑油这样的有机系的冷却材料中，冷却材料与粉末改质煤融合，对所述成型机的轧辊的咬入变差，存在得不到高强度的成形物的可能性。作为冷却材料使用水，降低咬入角(对成形机的咬入角度)而改善对轧辊的咬入性，能够得到更高强度的成形物。

附图说明

图1是表示用于本发明的制造方法的实施的成型固体燃料的制造装置的整体结构的方块图。

图2是概略性地表示图1的成型部的结构的一例的图。

具体实施方式

以下，包括实施例在内更详细地对于本发明进行说明。图1是表示用于本发明的制造方法的实施的成型固体燃料的制造装置的整体结构的方块图。

如图1所示，成型固体燃料的制造装置100具备如下：粉碎劣质煤(焦煤)的粉碎部1；将所述粉碎的劣质煤和溶剂油混合而得到浆料的混合部2；加热所述浆料进行脱水，得到脱水浆料的脱水部3；从所述脱水浆料中分离溶剂油而得到料饼的固液分离部4；加热所述料饼，从该料饼中进一步分离溶剂油，得到粉状改质煤的干燥部5；不在所述粉状改质煤中添加、混合胶合剂而对其进行加压成型，得到团块的形态的成型固体燃料的成型部6。以下，对于使用该制造装置100进行的本实施方式的成型固体燃料的制造方法详细地加以说明。

<粉碎工序>

首先，将劣质煤(焦煤)供给到粉碎部1进行粉碎。粉碎部1由粉碎机构成。粉碎的劣质煤的粒径，例如为0.05～3mm左右，平均粒径为数百微米左右。在此，作为焦煤的劣质煤，例如含有含水率25～65质量％的水分，希望进行脱水而促进其利用。作为这样的劣质煤，可列举褐煤、次烟煤等。在褐煤中，有维多利亚(Victoria)煤、Mulia煤、北达科他(NorthDakota)煤，Berga煤等。在次烟煤中，有West Banko煤、Binungan煤，Samarangau煤、Ekokoru煤等。

<混合工序>

其次，在混合部2，将溶剂油与所述粉碎的劣质煤加以混合而得到浆料(粉碎的劣质煤和溶剂油的有流动性的混合体)。粉碎的劣质煤和溶剂油的质量比(粉碎的劣质煤/溶剂油)，优选以干燥·无水煤标准计优选为0.5以上，更优选为1.0以上，进一步优选为1.5以上，优选为4以下。混合部2，由用于混合劣质煤和溶剂油的混合槽，以及该混合槽所具备的搅拌机等构成。作为用于脱水热介质即所述溶剂油，从作为浆料的处理性，向劣质煤的细孔内的易侵入性等的观点出发，例如使用轻馏分油。还有，考虑到水分蒸发温度下的稳定性，推荐使用沸点100℃以上、300℃以下的石油系油。石油系油可列举煤油、轻油、重油等。另外，也可以作为根据需要使溶剂油中含有重油的混合油。作为重油，可列举沸点为300℃以上的油。作为重油的具体例，例如，可列举柏油、焦油等。还有，返回到混合部2的循环油的成分的大部分是溶剂油分，但存在该循环油包含重油分的情况，虽然只有一点点。

<脱水工序>

接着，在脱水部3，加热在所述混合部2得到的浆料而进行脱水，得到脱水浆料。脱水部3由用于预热在所述混合部2得到的浆料的预热机，以及用于使经过预热的浆料升温的蒸发器等构成。在蒸发器中，以压力0.2MPa～0.5MPa，温度120℃～160℃的加压加热条件进行油中脱水。另外，从该蒸发器中，排除浆料中的劣质煤所含的水分并将其排放。

<固体分离工序>

接着，在固液分离部4，从脱水浆料中分离溶剂油而得到泥状的料饼。固液分离部4由固液分离机构成。作为该固液分离机，例如，从提高分离效率的观点出发，而使用通过离心分离法将脱水浆料分离成料饼和溶剂油的离心分离机。还有，也可以使用沉降法、过滤法、压榨法等的形式的固液分离机。从脱水浆料中分离回收的溶剂油，作为循环油返回混合部2。返回混合部2的溶剂油，被再次利用于混合部2中的浆料调整。

<干燥工序>

接下来，在干燥部5，加热在所述固液分离部4分离出的料饼，从该料饼中分离溶剂油。由此，料饼成为粉状改质煤。另外，从料饼中分离回收的溶剂油，作为循环油返回混合部2。干燥部5由干燥机和气体冷却器等构成。干燥机使用一边在其内部连续地搬送被处理物，一边对该被处理物进行加热的干燥机，例如，可使用在滚筒内面沿轴向配设有多个加热用蒸汽管的蒸汽管式干燥器。

在所述干燥机内加热料饼，使该料饼中的溶剂油蒸发。然后，蒸发的溶剂油，利用载气从所述干燥机被移送至所述气体冷却器。移动到气体冷却器的溶剂油，在气体冷却器内使之冷凝并回收，作为循环油返回混合部2。

<成型工序>

接着，在成型部6，使用在表面具有许多凹处的成型机，对于在所述干燥部5得到的粉状改质煤，其中不添加、混合胶合剂而进行加压成型，得到团块的形态的成型固体燃料。这时，对于成型机的所述表面喷雾冷却材料而实施冷却，将成型机的表面温度保持在100℃以下。之所以使成型机的表面温度为100℃以下，是为了缩小所成型的成型固体燃料的表层部与内部的温差，抑制成型固体燃料中的应变的发生，从而得到强度高的成型固体燃料。作为实施冷却的成型机表面温度的下限值，没有特别限制，为20℃～25℃左右的常温。实际上，若过于偏离成型原料的温度，则反而出现应变，因此优选的下限值为60℃左右。还有，如果成型原料温度为100℃以上，则优选成型机表面的温度为80℃～100℃左右。

为了对成型机表面实施冷却而将成型机表面温度保持在100℃以下，可以对成型机表面喷雾冷却材料而冷却成型机表面。作为对成型机表面喷雾的冷却材料，优选使用水。其理由在于，作为冷却材料的水，因为拥有高比热和蒸发潜热，所以冷却效果高，另外，成本上也廉价，除此之外，还能够改善改质煤粉末对成形部的咬入性。水喷雾量为，喷雾水量相对于成型固体燃料的生产量的重量比例为0.1％以上。这是因为，若低于该0.1％，则得不到成型机表面的充分的冷却效果。所述水喷雾量的上限值为5.0％左右。还有，喷雾水量对于成型固体燃料的生产量的重量比例，优选为0.2％～2.0％。

作为所述成型机，可列举双辊成型机。双辊成型机为2个圆筒形的辊水平邻接的构造，辊在从上方朝向邻接点的方向上转动。在双方的辊的外周表面，设有多个呈杏仁形状的椭圆形的作为团块的成型模腔的凹处(模子)。这些凹处在转动的双方的辊之间呈周期性地配置。双辊成型机的双方的辊的外周不接触，在作为最靠近部位的邻接点，例如也存在2mm左右的间隙。

图2是概略性地表示图1的成型部的结构的一例的图。

如图2所示，成型部6由如下构成：具有原料供给装置(原料切碎装置)63b的双辊成型机63；对于双辊成型机63的辊63a表面(辊63a表面设有许多的凹处)喷雾作为冷却材料的水的水喷雾装置64；将来自所述干燥部5的粉状改质煤作为成型原料并搬送到双辊成型机63的原料供给线62；筛选分离来自双辊成型机63的成型固体燃料和作为未成型物的粉状改质煤的筛选装置65；使来自筛选装置65的作为筛下的粉状改质煤返回所述原料供给线62的回收线66；收容双辊成型机63和水喷雾装置64，以开放状态设置来自所述干燥部5的粉状改质煤的搬入处和所述双辊成型机63所成型的成型固体燃料的搬出处而成的准密闭构造的成型室61。所述水喷雾装置64，具备向双辊成型机63的辊63a表面进行雾状喷水的多个水雾喷嘴。

在如此构成的成型部6中，通过所述水喷雾装置64，对于双辊成型机63的辊63a表面实施冷却，将辊63a表面温度保持在100℃以下。另外，优选在成型室61内实施加湿，将成型室61内的湿度保持在85％以上。这时，为了实施加湿，也可以在成型室61内设置加湿机等适宜的加湿机构来代替所述水喷雾装置64。还有，成型室61内的湿度，越高越好，作为上限值，也可以为100％。

如此，通过将辊63a表面温度保持在100℃以下，所成型的成型固体燃料与没有喷雾冷却材料的情况相比，其表层部与内部的温差小，因此应变的发生得到抑制。另外，通过将成型室61内的湿度保持在85％以上，成型的成型固体燃料，水分的蒸发得到抑制，其表层部与内部的含水率的差异小，因此可实现成型固体燃料的均质化。其结果是，能够得到强度高的成型固体燃料。

另外，利用所述回收线66，使来自筛选装置65的经加湿的粉状改质煤返回所述原料供给线62，作为成型原料与来自所述干燥部5的粉状改质煤混合，因此，能够使对于到达双辊成型机63的成型原料的加湿更容易。另外，再利用水喷雾装置64对辊63a表面喷射水雾，能够改善辊63a的改质煤粉末的咬入性，另外，能够抑制双辊成型机63的噪音、振动(从辊63a的凹处排出空气时发生的爆破音和辊的振动)。

【实施例】

以下，为了确认成型工序中来自水喷雾的效果，进行加压成型，实行制造成型固体燃料的实验。

[实施例1]

作为原料的劣质煤，使用印度尼西亚的作为褐煤的Mulia煤。在所述粉碎部1，用锤式破碎机将其粉碎成最大粒径：3mm以下，平均粒径：约0.5mm。对于该粉碎的劣质煤，进行煤粉的分离处理，分离除去平均粒径：约0.1mm以下的煤粉。然后，在所述混合部2，将分离除去煤粉之后的劣质煤与作为溶剂油的煤油加以混合而得到浆料。这时，溶剂油与粉碎的劣质煤的重量比，以干燥·无水煤标准计为1.7。从如此得到的浆料出发，实施所述的脱水部3、固液分离部4及干燥部5的各工序，得到粉状改质煤。

而后，将所得到的粉状改质煤搬入所述图2所示的结构的成型部6，由水喷雾装置64向双辊成型机63的辊63a表面进行水喷雾，将辊63a表面温度保持在90℃，并且将成型室61内的湿度，详细地说就是将双辊成型机63的辊63a周边的湿度保持在99％，实施成型工序而得到成型固体燃料。

结果显示在表1中。在此，在表1中，辊表面温度使用非接触式温度计测量。另外，“成型机下的湿度”，是测量在双辊成型机63的辊63a与其下方的筛选装置65之间的空间的湿度。“水喷雾量”，如前述，是喷雾水量对于成型固体燃料的生产量的重量比例。另外，“成型原料”的温度、含水率，是对于所述原料供给线62到达所述原料供给装置63b之前的位置上的成型原料进行测量的。另外，“回收粉”的温度、含水率，是对于来自所述筛选装置65的作为筛下的粉状改质煤进行测量的。辊63a的直径为1000mm，设于辊63a表面的凹处的容积，每1个为15cm³。

【表1】

如表1所示，在实施例1中，与没有进行水喷雾的情况(后述的比较例2)相比，能够得到其大约2倍的105kgf这样的压溃强度高的成型固体燃料。

[比较例1]

将与实施例1的情况同样取得的粉状改质煤，搬入到图2所示结构的成型部6中，实施成型工序。与实施例1的成型条件不同的点是，水喷雾量为0.05％(实施例1：1.0％)，水喷雾的辊表面温度为110℃(实施例1：90℃)，以及水喷雾的成型机下的湿度为70％(实施例1：99％)。

在该比较例1中，这些成型条件脱离本发明所规定的要件(水喷雾量：0.2％以上，辊表面温度：100℃以下，成型室内的湿度：85％以上)。因此，在比较例1中，所得到的成型固体燃料的压溃强度为72kgf是实施例1的约70％，与实施例1相比是相当低的值。

[比较例2]

将与实施例1的情况同样取得的粉状改质煤，搬入到图2所示的结构的成型部6中，不进行水喷雾和筛下的回收而实施成型工序。

在没有实施水喷雾的比较例2中，辊表面温度成为大幅高于本发明中规定的100℃以下的值，成型室61内的湿度成为大幅低于本发明所规定的85％以上的值。因此，所得到的成型固体燃料的压溃强度为54kgf是实施例1的约50％的值。另外，在比较例2中，因为没有对辊表面进行水喷雾，所以双辊成型机63中发生的噪音、振动。

[比较例3]

将与实施例1的情况同样取得的粉状改质煤，搬入到图2所示的结构的成型部6中，进行油喷雾取代水喷雾(但是，筛下的回收未实施)而实施成型工序。喷雾所使用的油，是一般的低粘度型的机械油。油其比热低，蒸发潜热比水低。

在此比较例3中，辊表面温度与成型室内的湿度脱离本发明所规定的要件，得到的成型固体燃料的压溃强度为实施例1的约75％左右。

以上，如所说明的，根据本发明的成型固体燃料的制造方法，能够以劣质煤为原料而得到强度高的成型固体燃料。

详细并参照特定的实施方式说明了本发明，但不脱离本发明的精神和范围而能够加以各种变更和修改，这对于从业者来说很清楚。

本申请基于2013年4月24日申请的日本专利申请(专利申请2013-091396)，其内容在此参照并援引。

【产业上的可利用性】

本发明适合由褐煤、次烟煤等的劣质煤制造型固体燃料。

【符号的说明】

1…粉碎部

2…混合部

3…脱水部

4…固液分离部

5…干燥部

6…成型部

61…成型室

62…原料供给线

63…双辊成型机

63a…辊

63b…原料供给装置

64…水喷雾装置

65…筛选装置

66…回收线

100…成型固体燃料的制造装置

Claims (5)

1.一种成型固体燃料的制造方法，其特征在于，具备如下工序：

粉碎劣质煤的粉碎工序；

将已粉碎的劣质煤与溶剂油加以混合而得到浆料的混合工序；

以温度120℃～160℃的加热条件加热所述浆料而进行脱水，得到脱水浆料的脱水工序；

从所述脱水浆料中分离所述溶剂油而得到料饼的固液分离工序；

加热所述料饼而从该料饼中进一步分离所述溶剂油，得到粉状的改质煤的干燥工序；

使用双辊成型机，不添加、混合胶合剂而对所述粉状改质煤进行加压成型的成型工序，

在所述成型工序中，对所述成型机的表面喷雾冷却材料而实施冷却，将所述成型机的表面温度保持在100℃以下，

其中，在所述成型工序中，在以开放状态设有来自所述干燥工序的粉状改质煤的搬入处、和来自所述成型机的成型固体燃料的搬出处的准密闭构造的成型室中收容所述成型机，将所述成型室内的湿度保持在85％以上而进行。

2.根据权利要求1所述的成型固体燃料的制造方法，其特征在于，作为所述冷却材料使用水。

3.根据权利要求1所述的成型固体燃料的制造方法，其特征在于，在所述成型工序中，以来自所述干燥工序的粉末状改质煤作为成型原料并搬送至所述成型机，从冷却材料喷雾装置对所述成型机的所述表面喷雾冷却材料。

4.根据权利要求3所述的成型固体燃料的制造方法，其特征在于，在所述成型工序中，将所述冷却材料喷雾装置收容到所述成型室内，对所述成型机的所述表面喷雾冷却材料。

5.根据权利要求3或4所述的成型固体燃料的制造方法，其特征在于，在所述成形工序之后，筛选分离来自所述成型机的成型固体燃料和作为未成型物的粉状改质煤，使作为其筛下的粉状改质煤返回所述成形机中。