CN1087680C - 压块机及型煤的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能用简单的结构防止过剩的压缩力、把脱硫剂添加到低品位煤里、能用最合适的压缩力将其成形为燃烧性优良的型煤的大直径压辊、即大容量的压块机。它是借助给料器11将粉状体供到回转的2个压辊1间之后进行压缩成形而制成型煤的，在上述压辊1之间的上述粉状体供给侧跟前、沿上述压辊1的轴向设置调整板3，用来调整上述粉状体的咬入到压辊1之间的咬入量。

Description

压块机及型煤的制造方法
本发明涉及压块机及型煤的制造方法，它是将粉状体、特别是将粉状的煤压缩成形，使它成为燃煤锅炉、暖炉等的燃料的制造型煤的方法及使用这方法的压块机。
至今，在这种压块机中是将直径5mm以下的粉状煤在2个旋转的压辊之间压缩成形而制成型煤，使其成为燃煤锅炉、暖炉等的燃料。以前使用在煤中混合5～8％的煤焦油沥青、淀粉等粘接剂的配料，压辊宽度的平均压缩力在1t/cm以下，但近年来已发展成用3t/cm的高压缩力成形，使粘接剂减少、或者不用粘接剂，只用颗粒之间的粘着力制成硬的型煤。还发展成在煤粉中混合进10～15％的木材粉等，制成排烟量少的型煤。
在大容量的压块机中、压辊宽度较大、压辊轴承的负荷也较大，因而轴承直径和轴承箱也较大，压辊直径在600mm以上。将型煤的大小制成与以前使其在暖炉里燃烧的块状煤大致相同，压辊圆周方向长度为40～50mm、厚度为30～35mm、压辊宽度方向长度为40～60mm。就压块机的尺寸大小而言，将压辊直径在300mm以下的称为小型、直径在400mm以上的称为大型的。
由于煤中常含有较多的硫黄，因而在这种场合下将作为脱硫剂的消石灰(Ca(OH)2)或石灰(CaCO3)、以相对于煤中的硫黄为1.5以上克分子比的量混合，使其在燃烧过程中起反应，将50％以上的硫黄形成石膏而留剩在灰中，降低排气SOx。特别在品位低的煤中，灰分从15％变成50％，虽然有的含有硫黄1％至3％以上，但在这种品位较低的煤中将上述消石灰以10％以上重量比混合。灰分中大部分由氧化硅(SiO2)和氧化铝(Al2O3)构成，分布在煤的颗粒之间。它们大多以500μm以下微粒形式含在煤中。
在上述的用压辊宽度单位长度的压缩力3t/cm成形的型煤中，颗粒之间的空隙是5～10％以下，15％以上的灰分和作为脱硫剂的消石灰以粘着的方式埋在煤的颗粒之间，因此，借助具有可塑性的灰分和消石灰的粘接力使强度增加。进而借助灰分中的硅、铝成分和消石灰在强的压缩力下紧密结合而反应，形成没可塑性的合化物、制成硬的型煤。这种硅、铝成分和消石灰的吸附反应、在消石灰相对于硅、铝成分达到3％左右、塑性达到最大限度。
但是，在这种把灰分和消石灰的硬反应物埋在煤颗粒之间的型煤中，由于这个反应物在燃烧时会妨碍从表面着火的煤颗粒向内部延续的燃烧，对于由传递到内部的热量引起的热分解所产生的气体通过颗粒之间向外部放出也有妨碍，因而使型煤的燃烧速度降低。因此在把它用到暖炉里时，发热量不足，会使室内温度降低；在把它用到燃煤锅炉里时，从炉端部将灰排出时，有时型煤的芯部没烧尽而没能得到规定的燃烧量。
为了改善这种缺陷，将型煤的尺寸缩小是有效的。由此热量能较好地传递到型煤内部，使芯部的热分解气体增加，容易向外部排出，能提高燃烧速度，而且能使每个型煤的燃烧时间缩短，能减少在燃煤锅炉里的没烧尽问题。
但是，有时难以用上述压辊直径在600mm以上的大容量压块机制造这种小型型煤。图3是示意地表示压块机的压辊部分的正视图。一般如图所示、在压块机的2个回转的压辊1a、1a′表面上雕刻着构成型煤的阴模的凹坑P，当从上方把原料粉末供到上述2个回转的压辊1a、1a′之间时，借助雕刻着凹坑P的压辊面和原料间的摩擦力，将原料咬入到压辊间，随着压辊朝箭头方向的回转而将其压缩、成形，制成与凹坑P形状相同的型煤。
原料开始咬入的咬入点a和压辊1a的中心点的连接线，与2个压辊的中心点的连接线OO′构成咬入角θ，如果压辊表面状态和原料的特性相同，则即使压辊直径改变、譬如变成压辊1b、变成咬入点b，咬入角θ也大致相同。而且在压辊直径较大的场合下，从咬入点到压辊间隙变成最小的OO′线上的体积变化量变成最大。即，在分别使用大压辊直径的压辊1b和小压辊直径的压辊1a时的原料的体积变化量之差与分别在咬入点上的压辊间隙长度bb′和aa′之差大致相同。
即，在使用大直径压辊时，加压原料上的压缩力变大，而且，在制做小型型煤的过程中与大型型煤相比、前者的体积变化更加较大。而且，在受到最大压缩力的OO′线上附近、由凹坑P表面和大致成形的型煤表面间的摩擦阻力所形成的剪断过大，在型煤内部产生裂缝，并且因压缩力过大而使煤颗粒破碎，有时会形成较脆弱的型煤。相反，当压辊直径变小时，由于压缩力也变小，因而不得不使型煤小型化，但这时使生产率降低。
另外，在高压压块机上、由油压装置支承压辊轴承，因为当成为规定压缩力以上时，使压辊后退，所以在加上过剩的压缩力时，压辊会后退例如3mm以上，型煤的接合部分加厚，反而形成脆弱的型煤。本发明的目的是提供一种用简单的结构就能防止过剩的压缩力、能用最合适的压缩力形成型煤的大直径辊、即大容量的压块机，而且提供一种用这种压块机制造燃烧效率好的小型型煤的方法。
为了达到上述目的而作出的本发明的压块机，它是把粉状体供到回转的2个压辊之间进行压缩成形而制造型煤的，在压辊的压缩区域、自上述的把粉状体供到压辊间的螺杆丝杠的出口端，在压辊的压缩领域内沿着压辊的轴向设置调整板，用它来调整上述粉状体的朝向上述压辊间的咬入量。而且上述粉状体可以是粉状的煤。
还可做成通过改变上述调整板和压辊之间的距离来调整上述咬入量的。通过使上述调整板端部和压辊间的距离加长成比这调整板中央部和压辊间的距离长，使上述原料粉状体的朝向上述压辊间的咬入量沿压辊轴向均匀一致。而且上述调整板架设在两个槽间地被固定、这两个槽分别贯通沿着上述压辊两侧面的给料基座；调整板能从给料基座外侧进行替换。
为了达到上述目的的块体制造方法是在用上述压块机制造型煤时，将这型煤的尺寸大小设定为：厚度为18mm以下；压辊圆周方向长度是25mm以下；压辊宽度方向长度是上述压辊圆周方向长度的1.5倍至2倍。其中，上述粉状体是粉状煤、块体是型煤；在原料是灰分较多低品位煤的场合下，上述型煤是把脱硫剂加到这低品位煤里，相对上述压辊的宽度施加3t/cm以上压缩力进行型煤的制造。
在用压辊直径是600mm以上的压块机制造型煤时，进行如下所述的型煤制造方法，即把脱硫剂加到低品位煤中、相对于压辊的宽度施加3t/cm以上的压缩力，由此制成的型煤的尺寸，厚度是18mm以下，压辊圆周方向长度是25mm以下，压辊宽度方向长度是上述圆周方向长度的1.5倍至2倍。这时，与上述调整板有无没关系。
所谓低品位煤是指一般含有15％以上灰分、0.5％以上硫黄的煤。低品位煤除了燃烧性差、发热量低之外，还有因排烟中的SOx引起的大气污染的问题。所谓脱硫剂是指Ca(OH)2或CaCO3等，相对于煤中的硫黄、以1.5以上克分子比的量添加。
图1是表示本发明的压块机的整体结构示意图；
图2是表示调整板安装部分的详细结构的示意图；
图3是示意地表示压块机中的压辊部分的正视图。
下面，参照着附图来说明本发明的实施方式。用本发明制造的小型型煤的厚度的上限定为18mm，它相当于能大致均匀填充5mm左右的粉状煤的以前型煤的约60％、在原料粒度较细时使其减薄。在型煤是偏平状时，鉴于会使燃烧空气的通过阻力增大、在高压压块机中、在由压辊表面和原料的摩擦把3t/cm的压缩力施加到型煤上的条件下，把型煤的在压辊圆周方向上的长度取为2.5mm以下，它大约是厚度的1.7倍。
由于在把型煤供到燃烧炉内时要使型煤间空隙增多、对燃烧空气流动的阻力减少。为了把燃烧空气充分供给型煤，最好把型煤的压辊宽度方向上的长度取成比压辊圆周方向上的长度还长，形成为细长的型煤。但是，过分细长，则在制造工厂到锅炉的由传送带等形成的输送或贮藏过程中、对冲击或弯曲力的抵抗能力就会减弱，就会由这些因素被破坏，因而把型煤的在压辊宽度方向上的长度的限度取为约是压辊圆周方向上的长度的2倍、取50mm以下；通常取1.5倍以上。
可是，在底边是20cm四方的、高度是20cm的容器里，从外部不加力地填充型煤时，一种场合是相对于压辊圆周方向长度、压辊宽度方向长度相同的型煤，另一方是压辊宽度方向长度约2倍于压辊圆周方向长度的型煤，这2种场合下的空隙率中、前者为47～48％；后者为52～54％。由此可见，由本发明制造的后者的型煤的燃烧空气流动较好，燃烧效率较高。这种场合下型煤的容积大致是15cc以下。以前的压辊圆周方向长度和宽度方向长度分别是50mm、厚度是30mm的型煤的容积大致是48cc，由本发明提出的小型型煤的容积是它的1/3以下。
在实施例中、是用压辊宽度单位长度的压缩力约5t/cm把原料压缩成形的，该原料是在灰分是34％、硫黄是2.9％、发热量5400卡/kg的煤中混合进8％的Ca(OH)2；把压辊圆周方向约为40mm、厚度约为23mm、压辊宽度方向约为40mm的型煤和压辊圆周方向约为22mm、厚度约为14mm、压辊宽度方向约为30mm的小型型煤分别放在仅烟囱自然通风的取暖炉中进行燃烧，比较它们的燃烧量，前者约是0.25kg/h、后者约是0.6kg/h，由此可见能提高燃烧速度。
通常认为煤的热分解从200～300℃就开始，使挥发性成分转化为气体，但在那种到型煤芯部的距离较短的小型型煤中，即使有灰分和Ca(OH)2等较硬的反应物，在600～800℃以上的炉内，比起较厚的型煤来，仍能在很短时间里使芯部达到热分解温度。发生的气体容易通过颗粒间、通过达到型煤表面的较短的距离而被放出，成为火焰而进行燃烧。由挥发性成分放出后侵入到多孔状型煤内的空气使剩余的碳成分继续燃烧，因此能在较短时间里使型煤燃烧完。
下面，参照着附图来说明适于制造这种小型型煤的压块机。图1是示意地表示本发明的压块机整体结构的示意图，(a)是正剖视断面图，(b)是右剖视图。如图1(b)所示，在构成整个装置的基础的机架15的上面安装着一对相互面对着组合的、断面呈倒“L”字形的给料器座4、5。
而且横跨在该给料器座地安装着倒圆锥状的给料器11。围绕给料器11的内部中心轴设置着立式的给料螺旋体2，它绕着设置在给料器11的上盖12中心的轴承部14而旋转，在如图1(a)所示的上盖12的周缘设置着原料入口13，把从该原料入口13投入的煤炭等原料体积密度大致均匀、定量地供到沿箭头方向旋转的2个压辊1之间。
在压辊1的表面周围连续地雕刻着凹坑P，由雕刻着该凹坑P的压辊面和原料间的摩擦力，把原料咬入到压辊之间，随着压辊沿箭头方向回转而将其压缩、成形，制作成与凹坑P的形状相同的型煤。在这种结构的大压辊直径、即大容量制砖机中，为了防止小型型煤受到过剩的压缩力，而用最合适的压缩力进行成形，在给料螺旋体2的下方、在压辊间粉状体被压缩的区域内、与OO′线垂直地设置调整板3，把能使压辊1之间的压缩力有效地起作用的位置取在从调整板3的下端到OO′线之间，使原料的咬入量与小型型煤的体积一致。
这时，根据型煤的尺寸大小不同、上述从调整板下端到OO′线的距离就不同，相互间的关系是如果型煤尺寸更小，则调整板3变长，从调整板3下端到OO′线的距离缩短。另外，由于即使是同一种原料、当粒度、湿度等不同时，压辊的咬入量就不同，因而在组装后还必需调整调整板的长度，因此必需做成能容易地从外部替换长度不同的调整板3的结构。
图2是示意地表示上述调整板3的安装部细节的示意图，(a)是正视图，(b)是右剖视图。如图2、图1所示，在沿着压辊1的两侧面的给料器座4、5上分别设置着调整板3贯通的槽16、16′，将调整板3从给料器座4的外侧插入到槽16里，并延伸到给料器座5的槽16′里。在调整板3的跟前侧端部设有法兰b，由螺栓7将其固定在给料器座4上。
在接近压辊1的两端部分，由于与给料器座4的摩擦阻力，因而与压辊1中央部相比、有原料咬入量减少的倾向，与型煤中央部相比、两端部的强度就较弱。为克服这种缺陷，在调整板3的接近两端部的那部分下端设置缺口，使从OO′线起的距离比中央部还长，使原料的咬入量与中央部相同，这样，就能形成沿着压辊整个宽度具有相同强度的型煤。为了减少原料流动的阻力，把调整板3的断面形状做成倒三角形或菱形。
这里所说的压块机及型煤制造方法并不局限于上述的把粉体状煤压缩成形后制成型煤的场合，对于把其他粉状体压缩成形后制成型煤的场合也是有效的。
如上所述，本发明能提供一种用简单的结构可防止过剩的压缩力，能用最合适的压缩力形成型煤的大压辊、即大容量的压块机；能提供一种用来制造燃烧效率良好的小型型煤的方法。
特别是，若采用权利要求1的发明，则在用压辊直径是600mm以上的大容量压块机制造小型型煤时，能避免由过剩的压缩力造成的型煤的破损和裂缝的发生，而且2个压辊的间隙不会因压辊后退而较大地扩开。
用权利要求3的发明，能根据型煤的体积、原料的粒度、湿度、硬度等参数，把压辊间的粉状体咬入量调整成最合适。用权利要求4、5的发明就能使制造成的型煤两端部的强度不会比中央部弱地加以调整。而使用权利要求6～8的发明，在需要随着原料不同而改良调整板长度或断面形状、或进行维修等场合下，能容易地替换调整板。
若用权利要求9～11的发明，则即使是低品位的煤，也能使脱硫剂与煤中的灰分起反应，能制成与难燃性的现有的型煤相比、其耐冲击或弯曲力不弱的型煤，能制成在燃烧炉内、燃烧空气流动的阻力较小、燃烧完的时间较短、而且留剩在型煤中心部的未燃残留部分较少的小型型煤。
煤的埋藏量比石油多好几倍，而且不像石油那样地集中在某些地域，它在世界各地都有，是一种重要的能源，但大多数煤是灰分、硫黄成分较多的低品位煤。这点可想到，即随着世界各民族生活、文化水平提高，能量的需求量将会急剧增加，如何有效地利用燃烧性不良的低品位煤，包括对CO2的环境污染的处置对策等都将是一个重大的问题。
能制成在运输过程中很少被粉化的硬的型煤，能抑制燃烧时SOx的发生而且能提高燃烧效率的本发明，不仅对环境、能源对策有益，而且在经济上也是有很大利益的。

Claims (11)

1.压块机，它是将粉状体供到2个回转的压辊间之后进行压缩成形而制造型煤，其特征在于：在把上述粉状体供到上述压辊间的螺旋体的出口端开始的压辊压缩区域里、沿上述压辊的轴向设置调整板，用该调整板来调整将上述粉状体咬入到压辊间的咬入量。
2.如权利要求1所述的压块机，其特征在于：上述粉状体是粉状的煤。
3.如权利要求1或2所述的压块机，其特征在于：它是通过变更上述调整板和压辊间的距离来调整上述的咬入量的。
4.如权利要求1或2所述的压块机，其特征在于：上述调整板端部和压辊间的距离比上述调整板中央部和压辊间的距离长、由此，上述粉状体的咬入到压辊间的咬入量沿上述压辊轴向均匀一致。
5.如权利要求3所述的压块机，其特征在于：上述调整板端部和压辊间的距离比上述调整板中央部和压辊间的距离长、由此，上述粉状体的咬入到压辊间的咬入量沿上述压辊轴向均匀一致。
6.如权利要求1或2所述的压块机，其特征在于：沿上述调整板横架在贯通着上述压辊的两侧面的给料器座的槽之间地被固定着，该调整板能从上述给料器座外侧替换的。
7.如权利要求3所述的压块机，其特征在于：沿上述调整板横架在贯通着上述压辊的两侧面的给料器座的槽之间地被固定着，该调整板能从上述给料器座外侧替换的。
8.如权利要求4所述的压块机，其特征在于：沿上述调整板横架在贯通着上述压辊的两侧面的给料器座的槽之间地被固定着，该调整板能从上述给料器座外侧替换的。
9.型煤的制造方法，它是用权利要求1～8中任意一项所述的压块机制造型煤的，其特征在于：将这型煤的尺寸大小取成；厚度是18mm以下、型煤的沿压辊圆周方向长度是25mm以下、型煤的沿压辊宽度方向长度是上述圆周方向长度的1.5～2倍。
10.如权利要求9所述的型煤制造方法，其特征在于：上述型煤是把脱硫剂添加到低品位煤中，相对于上述压辊宽度施加3t/cm以上的压缩力而制成的。
11.型煤的制造方法，它是用压辊直径为600mm以上的压块机制造型煤的，其特征在于：把如下所述制成的型煤的尺寸大小取成；厚度是18mm以下、型煤的沿压辊圆周方向长度是25mm以下、型煤的沿压辊宽度方向长度是上述圆周方向长度的1.5～2倍；上述型煤是把脱硫剂添加到低品位煤中、相对于上述压辊宽度加2t/cm以上的压缩力而制成的。
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