CN113444555A - 一种基于焦粉的炊暖两用清洁型煤及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于焦粉的炊暖两用清洁型煤及其制备方法，属于民用型煤生产技术领域，可解决现有的型煤制造成本高，发热量低，燃烧产物污染严重等问题，该方法包括以下步骤：将焦粉、粘结剂、固硫剂、改性生物质送入料仓进行计量，接着按照原料既定配比将将原料送入一级搅拌系统，在一级搅拌系统内充分搅拌后，依据既定配方向已搅拌的原料中加入水，送入二级搅拌系统，在二级搅拌系统中最终调整搅拌料水分含量，随后冲压成型，生产出生型煤；生型煤经过干燥养护后制成合格品。本产品一方面可以提高焦粉的再利用率，另一方面可有助于解决农村地区秸秆资源废弃问题。提高了优质燃料资源回收利用率，减少环境污染及破坏。
Description
技术领域
本发明属于民用型煤生产技术领域，具体涉及一种基于焦粉的炊暖两用清洁型煤及其制备方法。
背景技术
我国是一个具有丰富煤炭资源储备的国家，同时也是世界煤炭消耗量最多的国家。2019年我国煤炭产量超过37.46亿吨，进口煤炭3亿吨，产量、进口量、消耗量均雄踞世界第一。由于我国煤炭使用场景复杂多变，大量煤炭燃烧后造成了比较严重的空气污染，尤其在民用领域，长期难以实现煤炭的高效清洁利用，每逢采暖季便由民用散煤燃烧释放大量空气污染物。因此，我国亟需使用低污染的清洁型能源，利用焦粉、兰炭沫、劣质煤及其低质量衍生品制造的清洁型煤作为燃料可大大缓解煤炭造成的空气污染。型煤技术作为清洁煤技术的一种，相较于其他煤炭技术而言，具有投资少、见效快、成本低的特点，其产品可广泛适用于我国北方地区。
发明内容
本发明针对现有的型煤制造成本高，发热量低，燃烧产物污染严重等问题，提供一种基于焦粉的炊暖两用清洁型煤以及其制备方法。
本发明采用如下技术方案：
一种基于焦粉的炊暖两用清洁型煤，包括如下质量比的组分：焦粉：粘结剂：固硫剂：改性生物质颗粒的比例为14-16:2-3:1-2:4-6。
进一步地，所述粘结剂为水泥和镁渣以质量比1:3的混合物。
进一步地，所述固硫剂包括石灰石粉末。
进一步地，所述改性生物质颗粒包括经质量分数为0.5%~5%的氢氧化钠溶液改性的小麦或水稻秸秆颗粒，将小麦或者水稻秸秆颗粒倒入上述浓度的氢氧化钠溶液中，在常压条件下采用80℃水浴加热2小时，颗粒粒度为1-3mm。
一种基于焦粉的炊暖两用清洁型煤的制备方法，包括如下步骤：
第一步，将焦粉、粘结剂、固硫剂、改性生物质颗粒送入料仓进行计量；
第二步，按照预设的生产配方进行配比后，进入一级搅拌系统，搅拌头转速为210r/min，搅拌时间为1min，经搅拌均匀后，送入混合料仓中；
第三步，从混合料仓中送出的搅拌料进入二级搅拌系统，按生产要求加入水，加水量小于送入料仓的原料总质量的20%，搅拌速度为210r/min，搅拌时间为3min，搅拌结束后，冲压成型，得到生型煤；
第四步，对生型煤进行干燥养护，冷却后，得到基于焦粉的炊暖两用型煤成品。
进一步地，第三步中所述冲压成型压力11-30MPa。
进一步地，第四步中所述干燥温度为100-120℃，干燥时间为1-2h。
本发明冲压后成型失败的不合格生型煤，进入二级搅拌系统，经养护后，破损的不合格炊暖两用型煤成品，作为生型煤的生产原料送入一级搅拌系统。
在冲压成型过程中挤压出的含焦粉、粘结剂、固硫剂、改性生物质粉末的液体，可再次用于生物质颗粒改性过程。
焦粉是制取工业焦时产生的副产品，通常作为废弃物处理。焦粉具有含碳量高、挥发分低、燃烧热值大的特点。因此使用焦粉制造型煤，可有效降低型煤成本，同时克服型煤发热量低的缺点。
型煤粘结剂种类繁多，对型煤的物理特性，燃烧特性有较大影响。目前使用较为广泛无机粘结剂如水泥，价格低廉，使用后可有效增强型煤的机械强度。焦粉作为工业焦副产品，含碳量高，但含挥发分较少，难以点燃。
型煤固硫剂用于型煤燃烧过程中固硫，将燃烧产生的硫分与固硫剂反应，以硫酸盐的形式固定。
型煤生产使用的改性生物质，一方面可以起到粘结焦粉的作用，提高型煤的机械强度；另一方面可提高型煤挥发分含量，降低型煤燃点使其更易燃烧。
本发明的有益效果如下：
本发明提出的一种基于焦粉的炊暖两用清洁型煤的制造技术中，以焦粉为主要原料，辅以粘结剂、固硫剂制造型煤。原料按生产配方进行配比，搅拌均匀后冲压成型，生型煤经过高温干燥养护，冷却后的型煤即炊暖两用型煤清洁型煤成品。按照上述生产方法制造的基于焦粉的炊暖两用清洁型煤可作为一种高效廉价清洁燃料替代现有的燃烧污染物排放高、热值低的型煤产品。
与现有产品比较，本产品具有发热量高，耐磨性、抗压性、抗跌落性好，燃烧污染物少，原料价格相对低廉等优势。本产品采用的原料为工业型焦生产过程中产生的破碎焦碳粉末。焦粉通常采用露天堆积的方式存放，严重污染土壤、地下水等自然资源。本产品采用的粘结剂为水泥和镁渣的混合物，水泥具有量大易得、单价低、粘结性强、干燥后机械性能好的优势，镁渣是镁工业中的废弃物，长期以来无法得到利用。本产品采用的改性生物质为改性小麦秸秆、玉米秸秆或水稻秸秆。我国每年产生数量庞大的农作物秸秆，经过氢氧化钠溶液改性后可作为型煤原料，充分利用秸秆廉价易得、挥发分高的优势。
附图说明
图1为本发明的制备方法流程图。
具体实施方式
实施例1
一种基于焦粉的炊暖两用清洁型煤，以焦粉为主要原料，辅以粘结剂、固硫剂、改性生物质生产基于焦粉的炊暖两用清洁型煤，包括以下步骤：
1. 将焦粉、粘结剂、改性生物质送入料仓进行计量。
2. 按照预设的生产配方进行质量配比，焦粉、粘结剂、固硫剂、改性生物质的配比为，焦粉（85）：粘结剂（4）：固硫剂（1.5）：改性生物质颗粒（15）。
3. 完成配比的原料送入一级搅拌系统中搅拌均匀后，将搅拌料送入混合料仓中；
4. 从混合料仓中送出的搅拌料进入二级搅拌系统后，依据既定配方向已搅拌的原料中加入水。以焦粉及生物质质量之和为基准，加入的水量不超过该质量的18%，再次充分搅拌，如有需要，可调整搅拌料水分含量。然后冲压成型，生产出生型煤。在冲压成型过程中挤压出的含焦粉、粘结剂、固硫剂、改性生物质粉末的液体，可再次用于生物质颗粒改性过程；
选用的成型压力为20~30MPa；
不合格的生型煤产品送入二级搅拌系统；
成型的生型煤送入干燥养护车间进行养护，干燥养护温度为100~120℃，冷却后制成基于焦粉的炊暖两用清洁型煤成品。
经过干燥养护后产生的不合格产品经破碎后送入一级搅拌系统。
由本实施实例所陈述的方法生产的基于焦粉的炊暖两用清洁型煤具有较好的性能，各具体性能如下：
| 抗压强度 | 850N/个 |
| 抗跌落强度 | 85% |
| 热强度 | 390N/个 |
| 低位发热量 | 23.58MJ/kg |
| 挥发分 | 11.47% |
实施例2
一种基于焦粉的炊暖两用清洁型煤，以焦粉为主要原料，辅以粘结剂、固硫剂、改性生物质生产基于焦粉的炊暖两用清洁型煤，包括以下步骤：
1. 将焦粉、粘结剂、改性生物质送入料仓进行计量。
2. 按照预设的生产配方进行质量配比，焦粉、粘结剂、固硫剂、改性生物质的配比为，焦粉（85）：粘结剂（4）：固硫剂（2）：改性生物质颗粒（15）。
3. 完成配比的原料送入一级搅拌系统中搅拌均匀后，将搅拌料送入混合料仓中；
4. 从混合料仓中送出的搅拌料进入二级搅拌系统后，依据既定配方向已搅拌的原料中加入水。以焦粉及生物质质量之和为基准，加入的水量超过该质量的15%，再次充分搅拌，如有需要，可调整搅拌料水分含量，冲压成型，生产出生型煤，在冲压成型过程中挤压出的含焦粉、粘结剂、固硫剂、改性生物质粉末的液体，可再次用于生物质颗粒改性过程；
选用的成型压力为11~25MPa；
不合格的生型煤产品送入二级搅拌系统；
成型的生型煤送入干燥养护车间进行养护，干燥养护温度为100~120℃，冷却后制成基于焦粉的炊暖两用清洁型煤成品。
经过干燥养护后产生的不合格产品经破碎后送入一级搅拌系统。
由本实施实例所陈述的方法生产的基于焦粉的炊暖两用清洁型煤具有较好的性能，各具体性能如下：
| 抗压强度 | 897N/个 |
| 抗跌落强度 | 87% |
| 热强度 | 395N/个 |
| 低位发热量 | 23.47MJ/kg |
| 挥发分 | 11.41% |
实施例3
一种基于焦粉的炊暖两用清洁型煤，以焦粉为主要原料，辅以粘结剂、固硫剂、改性生物质生产基于焦粉的炊暖两用清洁型煤，包括以下步骤：
1. 将焦粉、粘结剂、改性生物质送入料仓进行计量。
2. 按照预设的生产配方进行质量配比，焦粉、粘结剂、固硫剂、改性生物质的配比为，焦粉（80）：粘结剂（5）：固硫剂（2.5）：改性生物质颗粒（20）。
3. 完成配比的原料送入一级搅拌系统中搅拌均匀后，将搅拌料送入混合料仓中；
4. 从混合料仓中送出的搅拌料进入二级搅拌系统后，依据既定配方向已搅拌的原料中加入水。以焦粉及生物质质量之和为基准，加入的水量超过该质量的12%，再次充分搅拌，如有需要，可调整搅拌料水分含量，冲压成型，生产出生型煤，在冲压成型过程中挤压出的含焦粉、粘结剂、固硫剂、改性生物质粉末的液体，可再次用于生物质颗粒改性过程；
选用的成型压力为11~25MPa；
不合格的生型煤产品送入二级搅拌系统；
成型的生型煤送入干燥养护车间进行养护，干燥养护温度为100~120℃，冷却后制成基于焦粉的炊暖两用清洁型煤成品。
经过干燥养护后产生的不合格产品经破碎后送入一级搅拌系统。
由本实施实例所陈述的方法生产的基于焦粉的炊暖两用清洁型煤具有较好的性能，各具体性能如下：
| 抗压强度 | 2000N/个 |
| 抗跌落强度 | 87.6% |
| 热强度 | 399N/个 |
| 低位发热量 | 22.63MJ/kg |
| 挥发分 | 14.37% |
Claims (7)
1.一种基于焦粉的炊暖两用清洁型煤，其特征在于：包括如下质量比的组分，焦粉：粘结剂：固硫剂：改性生物质颗粒的比例为70~90:3~5:1.5~2.5:10~30。
2.根据权利要求1所述的一种基于焦粉的炊暖两用清洁型煤，其特征在于：所述粘结剂为水泥和镁渣以质量比1:3的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种基于焦粉的炊暖两用清洁型煤，其特征在于：所述固硫剂包括石灰石粉末。
4.根据权利要求1所述的一种基于焦粉的炊暖两用清洁型煤，其特征在于：所述改性生物质颗粒包括经质量分数为0.5%~5%的氢氧化钠溶液改性的小麦或水稻秸秆颗粒，将小麦或者水稻秸秆颗粒倒入上述浓度的氢氧化钠溶液中，在常压条件下采用80℃水浴加热2小时，颗粒粒度为1-3mm。
5.一种如权利要求1-4任意一项所述的基于焦粉的炊暖两用清洁型煤的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步，将焦粉、粘结剂、固硫剂、改性生物质颗粒送入料仓进行计量；
第二步，按照预设的生产配方进行配比后，进入一级搅拌系统，搅拌头转速为210r/min，搅拌时间为1min，经搅拌均匀后，送入混合料仓中；
第三步，从混合料仓中送出的搅拌料进入二级搅拌系统，按生产要求加入水，加水量为送入料仓的原料中焦粉及改性生物质颗粒质量之和为基准的10%~20%，搅拌速度为210r/min，搅拌时间为3min，搅拌结束后，冲压成型，得到生型煤；
第四步，对生型煤进行干燥养护，冷却后，得到基于焦粉的炊暖两用型煤成品。
6.根据权利要求5所述的一种基于焦粉的炊暖两用清洁型煤的制备方法，其特征在于：第三步中所述冲压成型压力11-30MPa。
7.根据权利要求5所述的一种基于焦粉的炊暖两用清洁型煤的制备方法，其特征在于：第四步中所述干燥温度为100-120℃，干燥时间为1-2h。
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2021
- 2021-06-18 CN CN202110677421.8A patent/CN113444555A/zh active Pending
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