[發明專利]一種清潔生物質型煤的生產方法

在審

• 申請號: 201710155285.X
• 申請日: 2017-03-16
• 公開（公告）號: CN106701246A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 李維尊;鞠美庭;劉樂;王雁南;木合塔爾·吐爾洪;王晶
• 申請（專利權）人: 南開大學;喀什大學
• 主分類號: C10L5/44
• 分類號: C10L5/44;C10L5/04;C10L5/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及潔凈煤應用領域，特別是一種清潔生物質型煤的生產方法。

背景技術

從2010年開始，我國的能源消費量已經躍居世界首位。在我國的能源結構，煤炭的生產和消耗占一次能源的比重高達75%，因此我國是世界上最大的煤炭生產和消費國。煤炭的大量消耗導致了一系列嚴重的環境問題，大量研究證實，煤炭燃燒是導致我國北方，特別是京津冀地區嚴重霧霾天氣的主要污染源之一。然而，我國的資源特點決定了在未來相當長一段時期內，我國經濟的持續發展仍要依賴煤炭的大量消耗。另外，可以預見的是，隨著優質煤炭逐漸被開采殆盡，低變成程度的煙煤和褐煤將會被大量開采和使用，這將會給大氣環境帶來巨大的壓力。因此，提高煤炭利用效率并最大限度地減少煤炭使用過程排放的污染，成為一個迫切需要攻克的技術難題。清潔煤的生產開發和推廣應用，對于支撐經濟社會的持續發展和保護環境具有至關重要的戰略意義。

我國也是農業大國，農業生產每年產生大量生物質類固體廢棄物，形成了一個普遍的社會問題。2010年前后，一些直接焚燒秸稈產生了嚴重的大氣污染問題。近年來，各地均實施了嚴格的禁止燃燒秸稈的政策，但如何有效的處理處置秸稈類固體廢棄物仍然是一個懸而未決的難題，大量秸稈的丟棄和填埋不但占用大量的耕地資源，而且可能導致嚴重的地下水和地表水污染。實際上，秸稈在漫長的人類歷史上都是最重要的燃料。在森林資源豐富的瑞士，大量的林業廢棄物被加工成生物質固體成型燃料，提供了相當數量的能源供應。因此針對我國秸稈資源的特點，重新發掘秸稈作為燃料的價值，具有巨大的理論和現實意義。

近年來，國內外圍繞生物質與煤共燃發電展開了廣泛的研究，提出了一些有價值的利用途徑。然而，秸稈密度較低決定了其能量密度也較低，其收集和、運輸和儲存會帶來較大的成本。直接使用傳統燃煤鍋爐進行秸稈和煤的混合燃燒很容易導致設備阻塞，而對燃燒鍋爐進行的改造升級也會導致額外的成本增加。以煤炭和生物質為原料制備生物質型煤，是解決上述問題的有效方案。首先，秸稈可以起到粘結劑的作用，減少其他粘結劑的使用及其帶來的不足，同時還可以降低燃點，提高生物質型煤的易用性。另一方面，通過壓制成型，極大地提高了燃料的能量密度，便于運輸和儲存。在此基礎上，通過假如適當的脫硫劑和脫硝劑，還可以大幅減少其使用過程的污染排放，提高燃料的清潔性。專利CN103666617A公開了一種利用蔗渣粉和原煤制備低硫工業型煤的方法，該方法通過氫氧化鈉溶液浸泡提高生物質的粘結性。然而，這一類方法都需要對生物質進行洗滌和干燥從而增加額外成本，而且會產生含堿廢液。

發明內容

本發明的目的在于解決煤炭和生物質利用效率低，容易產生環境污染等問題,并克服生物質型煤生產技術工藝復雜、加工難度大、成本高、容易產生二次污染的缺點，提供一種以生物質和煤炭為原料，生產清潔生物質型煤的方法，包括以下生產步驟：

將煤炭粉碎到一定粒度范圍，并將生物質材料粉碎至一定粒度范圍。將粉碎后的生物質原料加入到一定濃度的堿溶液中，加熱到一定溫度并保持一定的時間，處理后形成的混合液直接用作混合粘結劑。將混合粘結劑與經過粉碎的原煤、脫硫脫銷劑混合均勻，利用模具將上述的原料混合物一定成型壓力下加壓成型，成型后的型煤脫模，干燥后即得到生物質型煤產品。

其中生物質是指不可食用的，主要由纖維素、半纖維素和木質素組成的木質纖維素類生物質材料。

其中，所述的生物質主要包括林業廢棄物，生物質秸稈和種子外殼、生物柴油制備過程中產生的殘渣等產生量大的生物質類固體廢棄物。優選地，生物質主要使用林業加工產生的廢棄木屑、農產品加工產生的麩皮和谷殼等易于收集的生物質材料。原煤包括經過分選的煤炭原料，具有一定熱值的煤泥和煤矸石，優選地。堿溶液主要包括氫氧化鈉溶液、氫氧化鈣溶液、醋酸鈣溶液以及氫氧化鈉、氫氧化鈣和醋酸鈣溶液組成的混合溶液。

其中，所述的生物質原料和原煤粉碎粒度小于10mm，進一步優選地，粒度小于5mm，最優選為小于1mm。

其中，在生產粘結劑時所用的堿溶液質量分數0.5-30%的氫氧化鈉溶液，加熱溫度50-150℃，加熱時間為0.5-10h，生物質與堿溶液的質量比為1-20:100，加熱溫度70-130℃，加熱時間1-5h，進一步優選為5-20%的氫氧化鈉溶液，生物質與堿溶液的質量比為3-7:100，最優選為2%的氫氧化鈉溶液，生物質與堿溶液的質量比為10:100，80-95℃，加熱時間1.5-2.5h。

其中，所述的粘結液與原煤的質量比為5-80:100，所述的粘結液與原煤的質量比為20-40:100。