CN106675682B - 一种褐煤脱水提质制备生物质型煤工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种褐煤脱水提质制备生物质型煤工艺，该制备工艺流程如下：原料破碎作业，将褐煤与生物质破碎；一级混料作业，混合褐煤、生物质、高效复合型粘结剂，并进行一级混合；气流输送作业，利用热空气气流，进行二级混合与一级干燥；分离搅拌作业，利用旋风进行三级混合，并分离湿空气、喷淋柴油；转筒干燥作业，利用转筒进行四级混合与二级干燥；成型作业，压制成型，并进行包装。利用本发明制备生物质型煤，多级干燥使褐煤脱水提质效果更好，处理成本降低，多级混合使原料混合均匀；制备的生物质型煤具有强度高、防水性好、运输成本低、气化效率高、燃烧特性好的特点。
Description
技术领域
本发明涉及褐煤提质及生物型煤制备领域，尤其涉及一种褐煤脱水提质制备生物质型煤工艺。
背景技术
褐煤是世界上丰富而广泛存在的化石资源，我国褐煤资源储量相当丰富，第三次全国炭资源调查表明，全国已探明的褐煤保有储量高1311.42亿吨，约占全国煤炭保有储量的13％。然而它却受到自身高水分、高灰分、低热值、低灰熔点、热稳定性差和容易风化自燃等特点的影响，限制了其使用范围和利用途径。而传统粗放的褐煤利用(发电)方式最终会威胁到它的有限的资源属性，也会恶化环境，因此，褐煤在利用前必须对其进行提质。
而生物质型煤将不可再生的化石能源与可再生的生物质能结合起来,具有着火点低、燃烧速度快、不冒烟、可固硫、燃烧充分、灰渣含碳量低且不结渣等优点。生物质与煤炭混合燃烧，可以缓解当前优质煤炭资源短缺的能源现状，同时还能充分利用生物质资源的优点，降低煤炭在燃烧过程中CO2，NOx和SOx的排放。同时混合生物质可直接减少依靠燃烧化石燃料而产生的二氧化碳、硫氧化物和氮氧化物的排放量，最终实现褐煤和生物质的高效洁净利用，但也存在粘结剂选择不理想、原料不能均匀混合等诸多问题。由于生物质型煤所具有的节能环保优势、热稳定性优势以及气化过程中的协同作用，以提质褐煤制备的生物质型煤可以实现煤炭洁净化利用的同时还可以作为气化原料，实现更高价值的开发利用。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种褐煤脱水提质制备生物质型煤工艺，用以解决现有褐煤脱水效率低、生产成本高、生物质能源利用率低、不环保的问题。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
一种褐煤脱水提质制备生物质型煤工艺，该制备工艺流程如下：
S1、原料破碎作业：对褐煤进行破碎分解，对生物质进行破碎分解；
S2、一级混料作业：将褐煤颗粒、生物质颗粒与高效复合型粘结剂混合，将混合料给入螺旋送料机进行一级混合并将其向外输送；
S3、气流输送作业：利用空气压缩机使加热到200℃的干燥空气在气流输送管道内形成气流，气流推动来自螺旋送料机的混合料在气流输送管道内进行二级混合并输送，同时利用200℃干燥空气对混合料进行一级干燥脱水；
S4、分离搅拌作业：使用旋风桶利用气流产生的旋风作用对从所述气流输送管道输送来的混合料进行三级混合，并将空气与混合料分离，排出湿空气，在进料口以混合物料质量1％-2％的比例通过喷嘴喷淋柴油；
S5、四级混合作业：使转筒干燥器倾角为6-8°，将固体混合物与油的混合物料从转筒较高一端通入转筒干燥器，利用转筒干燥器筒内壁抄板的作用，将物料抄起落下这一过程实现对混合料进行四级混合，同时促进物料向出料口运动；
S6、物料二级干燥作业：在转筒干燥器内利用热空气或烟道气进行并逆流操作对混合料进行二级干燥脱水，干燥至混合料水分低于3％时，通过带式输送器向外输送；
S7、成型作业：利用辊压式成型机对从转筒干燥器输送来的混合料进行成型作业，在产品出口处安装与成型模具尺寸对应的筛子，尺寸符合的产品利用传送带送至包装机进行包装，从筛子漏下的不合格产品破碎后投入转筒进行再次加工。
生物质为水分低于25％的林木废弃物、农作物秸秆及动物粪便等；生物质颗粒粒径小于等于7mm，利用剪式破碎机将生物质破碎而成。
褐煤颗粒粒径为5mm，利用可逆式反击锤式破碎机通过两端破磨工艺将褐煤破碎而成。
高效复合型粘结剂的原料按质量百分比配比为：生物质秸秆12％、浓度为1％的氢氧化钠溶液100％、氯化钙0.5％、氢氧化钙0.7％，以上质量百分数均为相对于氢氧化钠溶液的质量百分数。
高效复合型粘结剂的制备方法为：将生物质秸秆破碎成粒径为3-7mm的颗粒，向浓度为1％氢氧化钠溶液中添加破碎后的生物质秸秆颗粒，并加入氯化钙和氢氧化钙，在76℃的条件下加热2h后过滤得到的粘稠状物质，即为高效复合型粘结剂。
混合料中，褐煤颗粒与生物质颗粒的质量比大于等于7:3，小于等于8:2；混合料中，高效复合型粘结剂占总质量的10％。
转筒干燥器中，气流速度为1.2-2.4m/s，转筒转速为5r/min。
成型作业过程，将充分搅拌后的混合料利用传送带通入辊压式固化成型机在25-30MPa下冷压成型。
本发明有益效果如下：
结合褐煤脱水提质工艺、复合粘结剂制备工艺、生物质型煤制备工艺以及生物质型煤气化优势而自主研发一套褐煤脱水提质制备生物质型煤的生产工艺。
在现有褐煤脱水提质工艺的基础上提出褐煤气流输送段干燥与混合干燥段两段脱水提质工艺，使得脱水提质效果更好，处理成本降低；型煤发展过程中原料无法有效均匀混合一直是一个制约生物质型煤规模化生产的限制因素，为克服现有生物质型煤制备中各组分不能有效混合的问题，本工艺通过各组分原料经过螺旋进料、气流输送、旋风桶物料混合、混料搅拌四段混合，使得原料混合均匀，粘结剂等添加剂组分分散均匀，型煤质量更好；高效复合型粘结剂为自主研发制备，粘结效果好、灰分低、防水性能好、价格低、固硫效果强。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，而且部分特征和优点从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
图1为本发明所涉及的制备工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。
原料选取：本发明通过对原料优化选取所使用的生物质主要是牛羊粪便和生物质秸秆；
本发明选取的褐煤一般为高水分褐煤；
实施例一：
一种褐煤脱水提质制备生物质型煤工艺，利用该制备工艺制备生物质型煤步骤如下：
S1、原料破碎作业：选取水分为30％的褐煤，利用可逆式反击锤式破碎机通过两端破磨工艺将褐煤破碎分解，破碎分解后褐煤颗粒粒径为5mm；利用剪式破碎机将水分低于25％的玉米秸秆与牛羊粪混合物进行破碎分解，破碎分解后其颗粒粒径为7mm。
S2、一级混料作业：将褐煤颗粒、生物质颗粒按照质量比8:2混合，再混合物质量10％的高效复合型粘结剂混合，将混合料给入螺旋送料机进行一级混合并将其向外输送；另将小麦秸秆破碎至粒径为7mm后，以12％的质量比添加至浓度为1％氢氧化钠溶液中，并加入0.5％氯化钙，0.7％的氢氧化钙，在76℃的条件下加热2h后过滤得到的粘稠状物质，其中质量百分数均为相对于氢氧化钠溶液的质量百分数。
S3、气流输送作业：利用空气压缩机使加热到200℃的干燥空气在气流输送管道内形成气流，所述气流推动来自螺旋送料机的混合料在气流输送管道内进行二级混合并输送，同时利用200℃干燥空气对混合料进行一级干燥脱水。
S4、分离搅拌作业：使用旋风桶利用气流产生的旋风作用对从所述气流输送管道输送来的混合料进行三级混合，并将空气与混合料分离，排出湿空气，在进料口以混合物料质量2％的比例通过喷嘴喷淋柴油。
S5、四级混合作业：使转筒干燥器倾角为6°，将固体混合物与油的混合物料从转筒较高一端通入转筒干燥器，利用转筒干燥器筒内壁抄板的作用，将物料抄起落下这一过程实现对混合料进行四级混合，同时促进物料向出料口运动，该步骤中转筒转速为5r/min。。
S6、物料二级干燥作业：在转筒干燥器内利用热空气或烟道气进行并逆流操作对混合料进行二级干燥脱水，干燥至混合料水分低于3％时，通过带式输送器向外输送，该步骤中气流速度为2m/s。
S7、成型作业：利用辊压式成型机对从转筒干燥器输送来的混合料进行成型作业，在产品出口处安装与成型模具尺寸对应的筛子，尺寸符合的产品利用传送带送至包装机进行包装，从筛子漏下的不合格产品破碎后投入转筒进行再次加工。
产品为椭球状固体燃料，平均直径35mm，成型率为96％以上，抗压强度为668.4N/个，跌落强度为95.6％，水分小于2％。
实施例二：
S1、原料破碎作业：选取水分为30％的褐煤，利用可逆式反击锤式破碎机通过两端破磨工艺将褐煤破碎分解，破碎分解后褐煤颗粒粒径为5mm；利用剪式破碎机将水分低于25％的玉米秸秆与牛羊粪混合物进行破碎分解，破碎分解后其颗粒粒径为7mm。
S2、一级混料作业：将褐煤颗粒、生物质颗粒按照质量比7:3混合，再混合物质量10％的高效复合型粘结剂混合，将混合料给入螺旋送料机进行一级混合并将其向外输送；另将小麦秸秆破碎至粒径为7mm后，以12％的质量比添加至浓度为1％氢氧化钠溶液中，并加入0.5％氯化钙，0.7％的氢氧化钙，在76℃的条件下加热2h后过滤得到的粘稠状物质，其中质量百分数均为相对于氢氧化钠溶液的质量百分数。
S3、气流输送作业：利用空气压缩机使加热到200℃的干燥空气在气流输送管道内形成气流，所述气流推动来自螺旋送料机的混合料在气流输送管道内进行二级混合并输送，同时利用200℃干燥空气对混合料进行一级干燥脱水。
S4、分离搅拌作业：使用旋风桶利用气流产生的旋风作用对从所述气流输送管道输送来的混合料进行三级混合，并将空气与混合料分离，排出湿空气，在进料口以混合物料质量1％的比例通过喷嘴喷淋柴油。
S5、四级混合作业：使转筒干燥器倾角为8°，将固体混合物与油的混合物料从转筒较高一端通入转筒干燥器，利用转筒干燥器筒内壁抄板的作用，将物料抄起落下这一过程实现对混合料进行四级混合，同时促进物料向出料口运动，该步骤中转筒转速为5r/min。。
S6、物料二级干燥作业：在转筒干燥器内利用热空气或烟道气进行并逆流操作对混合料进行二级干燥脱水，干燥至混合料水分低于3％时，通过带式输送器向外输送，该步骤中气流速度为2m/s。
S7、成型作业：利用辊压式成型机对从转筒干燥器输送来的混合料进行成型作业，在产品出口处安装与成型模具尺寸对应的筛子，尺寸符合的产品利用传送带送至包装机进行包装，从筛子漏下的不合格产品破碎后投入转筒进行再次加工。
产品为球状固体燃料，平均直径35mm，成型率为95％以上，抗压强度为669.6N/个，跌落强度为96.2％，水分小于2％。
综上所述，本发明实施例提供了一种褐煤脱水提质制备生物质型煤工艺，结合褐煤脱水提质工艺、复合粘结剂制备工艺、生物质型煤制备工艺以及生物质型煤气化优势而自主研发一套褐煤脱水提质制备生物质型煤的生产工艺。
在现有褐煤脱水提质工艺的基础上提出褐煤气流输送段干燥与混合干燥段两段脱水提质工艺，使得脱水提质效果更好，处理成本降低；型煤发展过程中原料无法有效均匀混合一直是一个制约生物质型煤规模化生产的限制因素，为克服现有生物质型煤制备中各组分不能有效混合的问题，本工艺通过各组分原料经过螺旋进料、气流输送、旋风桶物料混合、混料搅拌四段混合，使得原料混合均匀，粘结剂等添加剂组分分散均匀，型煤质量更好；高效复合型粘结剂为自主研发制备，粘结效果好、灰分低、防水性能好、价格低、固硫效果强。
制备的生物质型煤具有强度高、防水性好、运输成本低、气化效率高、燃烧特性好等诸多优势，抗压强度平均为668.4N/个，跌落强度平均大于95.2％；产品主要为球状或块状燃料，平均直径35mm，成型率可达95％以上，水分可达2％以下。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种褐煤脱水提质制备生物质型煤工艺，其特征在于，该制备工艺流程如下：
S1、原料破碎作业：对褐煤进行破碎分解，对生物质进行破碎分解；
S2、一级混合作业：将褐煤颗粒、生物质颗粒与高效复合型粘结剂混合，将混合料给入螺旋送料机进行一级混合并将其向外输送；
S3、气流输送作业：利用空气压缩机使加热到200℃的干燥空气在气流输送管道内形成气流，所述气流推动来自螺旋送料机的混合料在气流输送管道内进行二级混合并输送，同时利用200℃干燥空气对混合料进行一级干燥脱水；
S4、分离搅拌作业：使用旋风筒利用气流产生的旋风作用对从所述气流输送管道输送来的混合料进行三级混合，并将空气与混合料分离，排出湿空气，在进料口利用高压喷嘴根据总物料质量1％-2％的比例喷淋柴油，使柴油与固体混合物料混合；
S5、四级混合作业：使转筒干燥器倾角为6-8°，将旋风筒中出来的物料从转筒较高一端通入转筒干燥器，利用转筒干燥器筒内壁抄板的作用，将物料抄起落下这一过程实现对混合料进行四级混合，同时促进物料向出料口运动；
S6、二级干燥脱水作业：在转筒干燥器内利用热空气或烟道气进行并逆流操作对混合料进行二级干燥脱水，干燥至混合料水分低于3％时，通过带式输送器向外输送；
S7、成型作业：利用辊压式成型机对从转筒干燥器输送来的混合料进行成型作业，在产品出口处安装与成型模具尺寸对应的筛子，尺寸符合的产品利用传送带送至包装机进行包装，从筛子漏下的不合格产品破碎后投入转筒进行再次加工；
所述褐煤颗粒粒径为5mm，利用可逆式反击锤式破碎机通过两端破磨工艺将所述褐煤破碎而成；
所述高效复合型粘结剂的原料按质量百分比配比为：生物质秸秆10-15％、浓度为1％的氢氧化钠溶液100％、氯化钙0.1-1％、氢氧化钙0.5-1％，以上质量百分数均为相对于氢氧化钠溶液的质量百分数；
所述高效复合型粘结剂的制备方法为：将生物质秸秆破碎成粒径为3-7mm的颗粒，向浓度为1％氢氧化钠溶液中添加破碎后的生物质秸秆颗粒，并加入氯化钙和氢氧化钙，在76℃的条件下加热2h后过滤得到的粘稠状物质，即为高效复合型粘结剂；
所述混合料中，褐煤颗粒与生物质颗粒的质量比大于等于7:3，小于等于8:2；所述混合料中，高效复合型粘结剂占总质量的10％；
所述转筒干燥器中，气流速度为1.2-2.4m/s，转筒转速为5r/min；
所述成型作业过程，将充分搅拌后的混合料利用传送带通入辊压式固化成型机在25-30MPa下冷压成型。
2.根据权利要求1所述的褐煤脱水提质制备生物质型煤工艺，其特征在于，所述生物质为水分低于25％的林木废弃物、农作物秸秆及动物粪便中的一种或多种；所述生物质颗粒粒径小于等于7mm，利用剪式破碎机将所述生物质破碎而成。
3.根据权利要求1所述的褐煤脱水提质制备生物质型煤工艺，其特征在于，所述高效复合型粘结剂的原料按质量百分比配比为：生物质秸秆12％、浓度为1％的氢氧化钠溶液100％、氯化钙0.5％、氢氧化钙0.7％，以上质量百分数均为相对于氢氧化钠溶液的质量百分数。
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