CN108264944A - 一种提高生物质和煤在油中固含量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于清洁能源技术领域，具体涉及一种提高生物质和煤在油中固含量的方法。本发明的提供的方法通过对生物质、煤进行脱水、粉碎、压缩、再粉碎、初次成浆、研磨制浆这一工艺流程，使得生物质和煤在油中的含量达到60‑70wt％，而浆液的粘度仅为550‑1000mPa·s(50℃)，浆液的固含量好，流动性高，便于输送，满足后续处理工艺的进料要求，提高装置的利用效率。
Description
技术领域
本发明属于清洁能源技术领域，具体涉及一种提高生物质和煤在油中固含量的方法。
背景技术
能源与环境问题已日益成为国际社会关注的焦点。煤炭和石油仍然是目前全世界最主要的一次能源。如何更科学地开发和利用一次能源是世界各国都在积极思考的问题。随着一次能源的日益减少，以生物质例如植物秸秆、藻类等为代表的可再生能源的开发利用越来越受到人们的重视。生物质的传统利用是制沼气或直接燃烧处理，而现代工业和运输业对于液态燃料的需求急剧增加，如何由生物质制取液态燃料也成为研究的目标。
将生物质与煤和油共同处理加工，其加工处理过程对环境温和友好，成为现在研究的一个主要方向。但是煤炭和生物质是固体，为了满足装置对连续投料的要求，将固体原料处理成为可泵送、粘度低且固含量高的液体具有重要意义。
为此，中国专利文献CN104962331A公开了一种低阶煤制备水煤浆的方法，包括以下步骤：首先将低阶煤送入破碎机先进行破碎至粒度≤5mm，将破碎后的细粒煤送入螺旋挤压装置；然后送入螺旋挤压装置中的细粒煤，在5MPa-40MPa的压力下进行为剪切和挤压；最后送入磨机，同时加入添加剂和水，磨制成浓度为53％-65％的水煤浆。该工艺通过对低阶煤进行挤压、制浆时加入添加剂实现了在提高水煤浆固含量的同时降低其粘度。但是，该技术方案通过加入添加剂来降低粘度，成本较高，还会造成环境二次污染。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的生物质和煤在油中固含量低、粘度高，需要添加剂来解决上述问题的缺陷，从而提供一种提高生物质和煤在油中固含量的方法。
一种提高生物质和煤在油中固含量的方法，包括以下步骤：
生物质预处理：收集生物质并控制含水率低于2wt％，然后粉碎至中位粒径为100-300μm；
生物质压缩：将粉碎后的生物质进行压缩成型，压缩压力为2-5MPa，压缩温度为30-60℃；
生物质粉碎：将压缩成型后的生物质再次粉碎处理，粉碎至D50粒径为30-50μm，得生物质粉末；
煤预处理：收集煤并控制含水率低于2wt％，然后粉碎至中位粒径为50-100μm；
煤压缩：对粉碎后的煤进行压缩成型，压缩压力为5-15MPa，压缩温度为30-60℃；
煤粉碎：对压缩成型后的煤再次粉碎处理，粉碎至中位粒径为30-50μm，得煤粉；
制浆：将生物质粉末、煤粉与油按比例进行配比混合、研磨制浆，得到固含量为60-70wt％的浆液。
优选的，所述浆液中生物质浓度为20-30wt％，煤粉浓度为30-45wt％。
进一步地，采用烘干脱水控制含水率，所述烘干脱水温度均为50-70℃，烘干脱水时间为3-5h。
进一步地，所述压缩成型为压块成型、压片成型或压条成型。
进一步地，生物质粉碎步骤中控制生物质粉末的堆密度为300-500kg/m3，煤粉碎步骤中控制煤粉的密度为1000-1200kg/m3。
进一步地，粉碎过程为锤片式磨粉碎、球磨粉碎、棒磨粉碎、超微粉碎或气流粉碎。
进一步地，所述研磨制浆为搅拌制浆、分散制浆、乳化制浆、剪切制浆、均质制浆或胶体磨制浆。
进一步地，所述研磨制浆的时间为2-8分钟。
进一步地，所得浆液的粘度为550-1000mPa·s(50℃)。
进一步地，所述的生物质为木质废弃物、树叶或藻类等，所述木质废弃物来源于废旧家具、废旧木质建材等，藻类主要为红藻、绿藻、褐藻等。所述煤为低阶煤，包括长焰煤、气煤、褐煤、肥煤、焦煤、贫煤、瘦煤等；所述油为地沟油、酸败油、废润滑油、废机油、重油、渣油、洗油、蒽油中的一种或多种。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的提高生物质和煤在油中固含量的方法，通过对生物质、煤进行脱水、粉碎、压缩、再粉碎、研磨制浆这一工艺流程，使得生物质和煤在油中的含量达到60-70wt％，而浆液的粘度仅为550-1000mPa·s(50℃)。该方法通过各步骤的配合，尤其是对两次粉碎步骤中粒度的控制、以及压缩和研磨制浆步骤的控制，能够使物料粒子在机械作用下产生机械镶嵌，纤维素、木质素结构被破坏并且相互缠绕，颗粒间的空隙大幅缩小，物料之间结合紧密，这种做法可以驱赶大量孔隙中的空气，从而使得本发明所得浆液固含量提高的同时，浆液的粘度降低、流动性好，便于输送，满足后续处理工艺的进料要求，提高装置的利用效率。而且工艺简单，不需要额外的添加剂，大大降低了原料的运输费用，经济环保。
2.本发明通过控制原料压缩的温度、压力及再粉碎的粒度等参数，可是实现调整浆液的粘度。随着压缩压力和温度的提高，物料内部孔隙结构被破坏得更加彻底，所含水分大大减少，物料间结合得更为致密，压缩后物料堆密度高，更有利于运输。同时随着再粉碎粒度的控制，在配浆时固液结合更好，降低浆液整体粘度。
具体实施方式
实施例1
一种提高生物质和煤在油中固含量的方法，包括以下步骤：
(1)对收集的褐藻进行烘干脱水，烘干脱水温度均为50℃，烘干脱水时间为5h，然后采用球磨机粉碎至中位粒径为100μm；
(2)将步骤(1)粉碎后的褐藻采用压块机进行压缩成型，压缩压力为5MPa，压缩温度为30℃；
(3)将步骤(2)压缩成型后的褐藻再次采用锤片式磨粉碎处理，粉碎至中位粒径为50μm，得褐藻粉末，密度为300kg/m3；
(4)对收集的褐煤进行烘干脱水，烘干脱水温度均为70℃，烘干脱水时间为3h，然后采用锤片式磨粉碎至中位粒径为100μm；
(5)对步骤(4)粉碎后的煤采用压条机进行压缩成型，压缩压力为5MPa，压缩温度为60℃；
(6)对步骤的(5)压缩成型后的煤再次采用锤片式磨粉碎处理，粉碎至中位粒径为30μm，得煤粉，密度为1200kg/m3；
(7)将步骤(3)的25kg褐藻粉末、步骤(6)的45kg煤粉与30kg废机油按比例进行配比混合、采用搅拌机研磨制浆，研磨制浆的时间为7分钟，得到固含量为70wt％的浆液，其中褐藻浓度为25wt％，煤粉浓度为45wt％。
实施例2
一种提高生物质和煤在油中固含量的方法，包括以下步骤：
(1)对收集的红藻进行烘干脱水，烘干脱水温度均为70℃，烘干脱水时间为3h，然后采用棒磨机粉碎至中位粒径为300μm；
(2)将步骤(1)粉碎后的红藻采用压条机进行压缩成型，压缩压力为2MPa，压缩温度为60℃；
(3)将步骤(2)压缩成型后的红藻再次采用球磨机粉碎处理，粉碎至中位粒径为30μm，得红藻粉末，密度为500kg/m3；
(4)对收集的贫煤进行烘干脱水，烘干脱水温度均为50℃，烘干脱水时间为5h，然后采用球磨机粉碎至中位粒径为50μm；
(5)对步骤(4)粉碎后的煤采用压条机进行压缩成型，压缩压力为15MPa，压缩温度为30℃；
(6)对步骤的(5)压缩成型后的煤再次采用球磨机粉碎处理，粉碎至中位粒径为50μm，得煤粉，密度为1000kg/m3；
(7)将步骤(3)的25kg红藻粉末、步骤(6)的35kg煤粉与40kg地沟油按比例进行配比混合、采用分散机研磨制浆，研磨制浆的时间为15分钟，得到固含量为60wt％的浆液，其中红藻浓度为25wt％，煤粉浓度为35wt％。
实施例3
一种提高生物质和煤在油中固含量的方法，包括以下步骤：
(1)对收集的绿藻进行烘干脱水，烘干脱水温度均为60℃，烘干脱水时间为4h，然后采用气流粉碎机粉碎至中位粒径为200μm；
(2)将步骤(1)粉碎后的绿藻采用压块机进行压缩成型，压缩压力为3MPa，压缩温度为40℃；
(3)将步骤(2)压缩成型后的绿藻再次采用气流粉碎机粉碎处理，粉碎至中位粒径为40μm，得绿藻粉末，密度为400kg/m3；
(4)对收集的长焰煤进行烘干脱水，烘干脱水温度均为60℃，烘干脱水时间为4h，然后采用气流粉碎机粉碎至中位粒径为80μm；
(5)对步骤(4)粉碎后的煤采用压块机进行压缩成型，压缩压力为10MPa，压缩温度为40℃；
(6)对步骤的(5)压缩成型后的煤再次采用气流粉碎机粉碎处理，粉碎至中位粒径为40μm，得煤粉，密度为1100kg/m3；
(7)将步骤(3)的30kg绿藻粉末、步骤(6)的35kg煤粉与35kg蒽油按比例进行配比混合、采用胶体磨研磨制浆，研磨制浆的时间为8分钟，得到固含量为65wt％的浆液，其中绿藻浓度为30wt％，煤粉浓度为35wt％。
实施例4
一种提高生物质和煤在油中固含量的方法，包括以下步骤：
(1)对收集的废旧家具进行烘干脱水，烘干脱水温度均为60℃，烘干脱水时间为4h，然后采用超微粉碎机粉碎至中位粒径为200μm；
(2)将步骤(1)粉碎后的木材采用压块机进行压缩成型，压缩压力为4MPa，压缩温度为50℃；
(3)将步骤(2)压缩成型后的木材再次采用超微粉碎机粉碎处理，粉碎至中位粒径为40μm，得木材粉末，密度为500kg/m3；
(4)对收集的长焰煤进行烘干脱水，烘干脱水温度均为60℃，烘干脱水时间为4h，然后采用超微粉碎机粉碎至中位粒径为60μm；
(5)对步骤(4)粉碎后的煤采用压条机进行压缩成型，压缩压力为12MPa，压缩温度为50℃；
(6)对步骤的(5)压缩成型后的煤再次采用超微粉碎机粉碎处理，粉碎至中位粒径为30μm，得煤粉，密度为1200kg/m3；
(7)将步骤(3)的25kg木材粉末、步骤(6)的45kg煤粉与30kg洗油按比例进行配比混合、采用胶体磨研磨制浆，研磨制浆的时间为15分钟，得到固含量为70wt％的浆液，其中木材粉末浓度为25wt％，煤粉浓度为45wt％。
对比例1
一种生物质和煤在油中成浆的方法，包括以下步骤：
(1)对收集的废旧家具进行烘干脱水，烘干脱水温度均为60℃，烘干脱水时间为4h，然后采用超微粉碎机粉碎至中位粒径为40μm，得木材粉末，密度为500kg/m3；
(2)对收集的长焰煤进行烘干脱水，烘干脱水温度均为60℃，烘干脱水时间为4h，然后采用超微粉碎机粉碎至中位粒径为30μm，得煤粉，密度为1200kg/m3；
(3)将步骤(1)的25kg木材粉末、步骤(2)的45kg煤粉与30kg洗油按比例进行配比混合、采用胶体磨研磨制浆，研磨制浆的时间为15分钟，得到固含量为70wt％的浆液，其中木材粉末浓度为25wt％，煤粉浓度为45wt％。
对比例2
一种生物质和煤在油中成浆的方法，包括以下步骤：
(1)对收集的废旧家具进行烘干脱水，烘干脱水温度均为60℃，烘干脱水时间为4h，然后采用超微粉碎机粉碎至中位粒径为200μm；
(2)将步骤(1)粉碎后的废旧家具采用压块机进行压缩成型，压缩压力为4MPa，压缩温度为50℃；
(3)将步骤(2)压缩成型后的木材采用粗粉碎机粉碎至中位粒径为200μm，得木材粉末，密度为500kg/m3；
(4)对收集的长焰煤进行烘干脱水，烘干脱水温度均为60℃，烘干脱水时间为4h，然后采用超微粉碎机粉碎至中位粒径为60μm；
(5)对步骤(4)粉碎后的煤采用压条机进行压缩成型，压缩压力为12MPa，压缩温度为50℃；
(6)对步骤的(5)压缩成型后的煤采用粗粉碎机粉碎处理，粉碎至中位粒径为200μm，得煤粉，密度为1200kg/m3；
(7)将步骤(3)的25kg木材粉末、步骤(6)的45kg煤粉与30kg洗油按比例进行配比混合、采用胶体磨研磨制浆，研磨制浆的时间为15分钟，得到固含量为70wt％的浆液，其中木材粉末浓度为25wt％，煤粉浓度为45wt％。
粘度测试：
对本发明实施例1-4所得浆液和对比例1-2所得浆液进行粘度测试，测试方法为：使用GB/T 18856.4-2008中规定的方法进行检测，采用油浴代替标准中的水浴进行加热恒温，以获得更高温度下的粘度数据，同时降低重复性限为20mPa·s。
具体测试结果见下表：
表1样品粘度测试结果
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种提高生物质和煤在油中固含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：生物质预处理：收集生物质并控制含水率低于2wt％，然后粉碎至中位粒径为100-300μm；
生物质压缩：将粉碎后的生物质进行压缩成型，压缩压力为2-5MPa，压缩温度为30-60℃；
生物质粉碎：将压缩成型后的生物质再次粉碎处理，粉碎至D50粒径为30-50μm，得生物质粉末；
煤预处理：收集煤并控制含水率低于2wt％，然后粉碎至中位粒径为50-100μm；
煤压缩：对粉碎后的煤进行压缩成型，压缩压力为5-15MPa，压缩温度为30-60℃；
煤粉碎：对压缩成型后的煤再次粉碎处理，粉碎至中位粒径为30-50μm，得煤粉；
制浆：将生物质粉末、煤粉与油按比例进行配比混合、研磨制浆，得到固含量为60-70wt％的浆液。
2.根据权利要求1所述的提高生物质和煤在油中固含量的方法，其特征在于，所述浆液中生物质浓度为20-30wt％，煤粉浓度为30-45wt％。
3.根据权利要求1所述的提高生物质和煤在油中固含量的方法，其特征在于，采用烘干脱水控制含水率，所述烘干脱水温度均为50-70℃，烘干脱水时间为3-5h。
4.根据权利要求1所述的提高生物质和煤在油中固含量的方法，其特征在于，所述压缩成型为压块成型、压片成型或压条成型。
5.根据权利要求1所述的提高生物质和煤在油中固含量的方法，其特征在于，生物质粉碎步骤中控制生物质粉末的堆密度为300-500kg/m3，煤粉碎步骤中控制煤粉的密度为1000-1200kg/m3。
6.根据权利要求1所述的提高生物质和煤在油中固含量的方法，其特征在于，粉碎过程为锤片式磨粉碎、球磨粉碎、棒磨粉碎、超微粉碎或气流粉碎。
7.根据权利要求1所述的提高生物质和煤在油中固含量的方法，其特征在于，所述研磨制浆为搅拌制浆、分散制浆、乳化制浆、剪切制浆、均质制浆或胶体磨制浆。
8.根据权利要求1所述的提高生物质和煤在油中固含量的方法，其特征在于，所述研磨制浆的时间为2-8分钟。
9.根据权利要求1所述的提高生物质和煤在油中固含量的方法，其特征在于，所得浆液的粘度为550-1000mPa·s(50℃)。
10.根据权利要求1所述的提高生物质和煤在油中固含量的方法，其特征在于，所述的生物质为木质废弃物、树叶或藻类；所述煤为低阶煤；所述油为地沟油、酸败油、废润滑油、废机油、重油、渣油、洗油、蒽油中的一种或多种。
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