CN107474887B - 一种稳定型生物质油水煤浆的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种稳定型生物质油水煤浆的制备方法，属于煤炭技术领域。本发明通过添加发酵后的生物质材料（豆粕、大豆和亚麻籽），通过发酵后的生物质中的含量较高的粗纤维，使煤浆中已分散的固体颗粒相互交联，从而有效地阻止颗粒沉淀，防止固液间的分离，同时发酵后的生物质的加入，有效改善煤浆的粘度，提高煤颗粒之间的作用力，提高水煤浆稳定性能；且本发明通过大豆、亚麻籽等具有高含油性材料进行粉碎处理并发酵，经高温蒸煮使油脂凝胶并球磨形成颗粒，通过负载在粗纤维材料表面的脂质物，与煤炭颗粒和分散剂有效结合，提高水煤浆材料的分散性能，通过其形成高强结合度的材料，进一步提高水煤浆的稳定性能。

Description

一种稳定型生物质油水煤浆的制备方法
技术领域
本发明公开了一种稳定型生物质油水煤浆的制备方法，属于煤炭技术领域。
背景技术
近年来，为了提高煤浆燃料的热值和降低其着火点，油水煤浆作为一种新型煤基代油流体燃料而受到研究者的重视。油水煤浆（COW）由油、水、煤3种成分与微量添加剂组成。其含煤量一般都在35～50%，水的含量不低于15%。目前，有资料显示，与油煤浆及水煤浆相比，由于其内相为两种物质（煤和另一种液体），其稳定性机理有所变化，稳定因素也有所增加。而且这种三元混合燃料具有易点燃、热值高、节省用油、粘度较低等优点。根据煤浆外相成分不同，油水煤浆又可分为油基油水煤浆与水基油水煤浆两种。油水煤浆与水煤浆相比有以下优点：（1）通常水煤浆适应煤种主要是中等变质程度的烟煤，从而限制了水煤浆的应用范围，而油水煤浆无煤种要求，可以使用无烟煤、烟煤、褐煤等多种煤种。（2）与水煤浆相比，油水煤浆的燃点较低，主要是由于燃料油的加入，使煤浆更加容易着火燃烧。另外，油水煤浆的燃烧热值要比水煤浆燃烧热值高很多，一般均能接近甚至超过动力用煤热值标准。（3）由于燃料油的加入，油水煤浆的内部结构与水煤浆相比有较大差异，主要体现在其流变性质上的不同。实验证明这种内部结构大大增强了煤浆体系的稳定性。将适当配比的这种煤浆静置4个月甚至更长时间仍能保持稳定。（4）油水煤浆由于燃烧效率的提高，因此克服了煤浆中煤含量较水煤浆稍低的困境，其洁净程度也相应进一步增加。（5）精细油水煤浆氮氧化物的排放比柴油机的低大约10～25%；CO排放量与柴油的排放量差不多；与直接燃用煤相比，SO2的排放量大大降低，排放最大值仅为74×10-6，符合国家标准。
油水煤浆技术经过近10年的开发研究，已取得了有关油水煤浆制备、燃烧、气化及众多煤质和油质因素对油水煤浆成浆性、浆体流变性影响等方面一定量的基础实验数据。但是现有的油水煤浆分散液由于材料结合度较差，无法制备具有稳定性能的水煤浆，所以对其进行有效改良，是本发明技术方案所亟待解决的问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题：针对现有的油水煤浆分散液由于材料结合度较差，无法制备具有稳定性能的水煤浆的问题，提供了一种稳定型生物质油水煤浆的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）按重量份数计，分别称量45～50份一浸豆粕、10～15份大豆和5～8份亚麻籽置于粉碎机中，粉碎并过目筛，得过筛混合粉末，按质量比7：2，将去离子水添加至过筛混合粉末中，搅拌混合并密封发酵，得发酵物；
（2）按质量比1:8，将发酵物与去离子水混合并加热煮沸，静置冷却至室温，得混合液，收集混合液表面凝结油脂薄膜，洗涤、干燥并碾磨过筛，得改性颗粒；
（3）将收集油脂薄膜后的混合液过滤，收集得滤饼并洗涤、干燥得生物质颗粒，按重量份数计，分别称量45～50份无烟煤、10～15份改性颗粒、25～30份生物质颗粒球磨混合，过筛得混合粉末；
（4）按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、10～15份分散剂、20～25份混合粉末和5～8份重油置于烧杯中，水浴加热并控制搅拌混合，超声分散，即可制备得一种稳定型生物质油水煤浆。
步骤（1）所述的发酵温度为30～35℃。
步骤（4）所述的分散剂为K-350、HT-5020和P-105中的任意一种。
步骤（4）所述的重油为180#重油和250#重油中的一种或两种。
本发明的有益效果是：
（1）本发明通过添加发酵后的生物质材料（豆粕、大豆和亚麻籽），通过发酵后的生物质中的含量较高的粗纤维，使煤浆中已分散的固体颗粒相互交联，从而有效地阻止颗粒沉淀，防止固液间的分离，同时发酵后的生物质的加入，有效改善煤浆的粘度，提高煤颗粒之间的作用力，提高水煤浆稳定性能；
（2）本发明通过大豆、亚麻籽等具有高含油性材料进行粉碎处理并发酵，经高温蒸煮使油脂凝胶并球磨形成颗粒，通过负载在粗纤维材料表面的脂质物，与煤炭颗粒和分散剂有效结合，提高水煤浆材料的分散性能，通过其形成高强结合度的材料，进一步提高水煤浆的稳定性能。
具体实施方式
按重量份数计，分别称量45～50份一浸豆粕、10～15份大豆和5～8份亚麻籽置于粉碎机中，粉碎并过200目筛，得过筛混合粉末，按质量比7：2，将去离子水添加至过筛混合粉末中，搅拌混合并置于30～35℃下密封发酵10～15天，待发酵完成后得发酵物，按质量比1:8，将发酵物与去离子水混合并加热煮沸，保温3～5h后，静置冷却至室温，得混合液，收集混合液表面凝结油脂薄膜，用清水冲洗3～5次后，真空干燥并碾磨过200目筛，得改性颗粒；再将收集油脂薄膜后的混合液过滤，收集得滤饼并用去离子水冲洗3～5次，真空干燥得生物质颗粒，按重量份数计，分别称量45～50份无烟煤、10～15份改性颗粒、25～30份生物质颗粒置于球磨罐中，在250～300r/min下球磨混合3～5h，过200目筛得混合粉末，按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、10～15份分散剂、20～25份混合粉末和5～8份重油置于烧杯中，在25～30℃下水浴加热并控制搅拌速率为1200～1500r/min，搅拌混合10～15min后，再在200～300W下超声分散10～15min，即可制备得一种稳定型生物质油水煤浆。所述的分散剂为K-350、HT-5020和P-105中的任意一种；所述的重油为180#重油和250#重油中的一种或两种。
实例1
按重量份数计，分别称量45份一浸豆粕、10份大豆和5份亚麻籽置于粉碎机中，粉碎并过200目筛，得过筛混合粉末，按质量比7：2，将去离子水添加至过筛混合粉末中，搅拌混合并置于30℃下密封发酵10天，待发酵完成后得发酵物，按质量比1:8，将发酵物与去离子水混合并加热煮沸，保温3h后，静置冷却至室温，得混合液，收集混合液表面凝结油脂薄膜，用清水冲洗3次后，真空干燥并碾磨过200目筛，得改性颗粒；再将收集油脂薄膜后的混合液过滤，收集得滤饼并用去离子水冲洗3次，真空干燥得生物质颗粒，按重量份数计，分别称量45份无烟煤、10份改性颗粒、25份生物质颗粒置于球磨罐中，在250r/min下球磨混合3h，过200目筛得混合粉末，按重量份数计，分别称量45份去离子水、10份分散剂K-350、20份混合粉末和5份180#重油置于烧杯中，在25℃下水浴加热并控制搅拌速率为1200r/min，搅拌混合10min后，再在200W下超声分散10min，即可制备得一种稳定型生物质油水煤浆。
实例2
按重量份数计，分别称量47份一浸豆粕、12份大豆和7份亚麻籽置于粉碎机中，粉碎并过200目筛，得过筛混合粉末，按质量比7：2，将去离子水添加至过筛混合粉末中，搅拌混合并置于32℃下密封发酵12天，待发酵完成后得发酵物，按质量比1:8，将发酵物与去离子水混合并加热煮沸，保温4h后，静置冷却至室温，得混合液，收集混合液表面凝结油脂薄膜，用清水冲洗4次后，真空干燥并碾磨过200目筛，得改性颗粒；再将收集油脂薄膜后的混合液过滤，收集得滤饼并用去离子水冲洗4次，真空干燥得生物质颗粒，按重量份数计，分别称量47份无烟煤、12份改性颗粒、27份生物质颗粒置于球磨罐中，在275r/min下球磨混合4h，过200目筛得混合粉末，按重量份数计，分别称量47份去离子水、12份分散剂HT-5020、22份混合粉末和7份180#重油重油置于烧杯中，在27℃下水浴加热并控制搅拌速率为1350r/min，搅拌混合12min后，再在250W下超声分散12min，即可制备得一种稳定型生物质油水煤浆。
实例3
按重量份数计，分别称量50份一浸豆粕、15份大豆和8份亚麻籽置于粉碎机中，粉碎并过200目筛，得过筛混合粉末，按质量比7：2，将去离子水添加至过筛混合粉末中，搅拌混合并置于35℃下密封发酵15天，待发酵完成后得发酵物，按质量比1:8，将发酵物与去离子水混合并加热煮沸，保温5h后，静置冷却至室温，得混合液，收集混合液表面凝结油脂薄膜，用清水冲洗5次后，真空干燥并碾磨过200目筛，得改性颗粒；再将收集油脂薄膜后的混合液过滤，收集得滤饼并用去离子水冲洗5次，真空干燥得生物质颗粒，按重量份数计，分别称量50份无烟煤、15份改性颗粒、30份生物质颗粒置于球磨罐中，在300r/min下球磨混合5h，过200目筛得混合粉末，按重量份数计，分别称量50份去离子水、15份分散剂P-105、25份混合粉末和8份250#重油置于烧杯中，在30℃下水浴加热并控制搅拌速率为1500r/min，搅拌混合15min后，再在300W下超声分散15min，即可制备得一种稳定型生物质油水煤浆。
对本发明制备的实例1，2，3进行性能测试，具体测试结构如下表表1所示：
表1 水煤浆性能测试表
由上表可知，本发明制备的油水煤浆具有优异的稳定性能。

Claims (4)

1.一种稳定型生物质油水煤浆的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）按重量份数计，分别称量45～50份一浸豆粕、10～15份大豆和5～8份亚麻籽置于粉碎机中，粉碎并过目筛，得过筛混合粉末，按质量比7：2，将去离子水添加至过筛混合粉末中，搅拌混合并密封发酵，得发酵物；
（2）按质量比1:8，将发酵物与去离子水混合并加热煮沸，静置冷却至室温，得混合液，收集混合液表面凝结油脂薄膜，洗涤、干燥并碾磨过筛，得改性颗粒；
（3）将收集油脂薄膜后的混合液过滤，收集得滤饼并洗涤、干燥得生物质颗粒，按重量份数计，分别称量45～50份无烟煤、10～15份改性颗粒、25～30份生物质颗粒球磨混合，过筛得混合粉末；
（4）按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、10～15份分散剂、20～25份混合粉末和5～8份重油置于烧杯中，水浴加热并控制搅拌混合，超声分散，即可制备得一种稳定型生物质油水煤浆。
2.根据权利要求1所述的一种稳定型生物质油水煤浆的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的发酵温度为30～35℃。
3.根据权利要求1所述的一种稳定型生物质油水煤浆的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的分散剂为K-350、HT-5020和P-105中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种稳定型生物质油水煤浆的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的重油为180#重油和250#重油中的一种或两种。
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