CN101003758B

CN101003758B - 人造煤及其制备方法

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Publication number: CN101003758B
Application number: CN2006100233295A
Authority: CN
Inventors: 郭翔
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-01-16
Filing date: 2006-01-16
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2026-01-16
Also published as: CN101003758A

Abstract

本发明涉及能源领域，尤其涉及能产生热能的人造煤及其制备方法。所述的人造煤含有(a)30-75重量份有机污泥；(b)10-40重量份泔脚料或树枝残叶废木屑；(c)5-20重量份废机油、废橡胶或废塑料。本发明的人造煤实现了变废为宝，并有利于环保。

Description

人造煤及其制备方法

技术领域

本发明涉及能源领域，尤其涉及能产生热能的人造煤及其制备方法。

背景技术

据介绍，我国人均能源可采储量远低于世界平均水平，2000年人均石油开采储量只有2.6吨，人均天然气可采储量1074立方米，人均煤炭可采储量90吨，分别为世界平均值的11.1％、4.3％和55.4％。

1980年以来，我国的能源总消耗量每年增长约5％，是世界平均增长率的近3倍。中国的能源储量与未来几十年的发展需求之间已经存在一个巨大的缺口，而且这个缺口将越来越大。有专家测算出我国国内能源的缺口量：在21世纪初期将超过1亿吨标准煤，2030年约为2.5亿吨标准煤，到2050年约为4.6亿吨标准煤。

我国煤炭资源虽然比较丰富，但探明程度很低。2000年可供建设新矿的尚未利用的经济精查储量仅203亿吨，远远满足不了近期煤矿建设的需要。另外尚未利用的经济精查储量中86％分布在于旱缺水、远离消费中心的中、西部地区，开发、运输和利用的难度势必加大。

能源节约对我国实现跨世纪的经济和能源发展目标，将起到举足轻重的作用。经过科学的预算分析。我国每万元国内生产总值能耗，将由1995年2.33吨标准煤，降低到2010年的1.25吨标准煤，2030年的0.54吨标准煤和2050年的0.25吨标准煤。据称，节约能源已经被我国专家视为在我国与煤炭、石油、天然气和电力同等重要的“第五能源”。

有专家认为，解决能源危机的关键是能源新材料的突破以及开发新能源，积极利用再生能源。

利用垃圾发电，既节约资源又保护了环境，是一条很值得提倡的新思路。除了开发“再生能源”之外，近年来有越来越多的研究人员把寻找新能源的目光落在了我们身边的垃圾和淤泥等废料上。日本的1900个家庭生活垃圾焚烧场中，已有123个实现了垃圾发电。这种垃圾发电***与普通的火力发电站十分相似，每套***的发电能力可达1000千瓦，平均每天使用垃圾50吨。日本政府已经订出计划，到2010年时制造出发电能力400万千瓦的新垃圾发电***。欧洲第一座废旧轮胎发电厂于3年前在英国的沃尔弗汉普顿建成并投产。这座工厂每年可用去800多万个废旧轮胎，为英国废旧轮胎总数的1/4。电厂的总装机容量25兆瓦，可满足2.5万个家庭的用电，并且还能生产锌等副产品。用鸡粪发电，很多人闻所未闻。世界上第一座以鸡粪为燃料的发电站——英国的艾伊电站早在1993年10月就投入运转。但目前尚未技术是利用垃圾产生燃料的。

因此本领域迫切需要开发一种技术，即利用生活垃圾产生燃料-如煤，既有利于环保，又有利于解决能源危机，造福子孙。

发明内容

本发明的目的是提供一种人造能源及其制备方法。

在本发明的第一个方面，提供了一种人造煤，它含有：

(a)30-75重量份有机污泥；

(b)10-40重量份泔脚料；

(c)5-20重量份废机油和/或废橡胶，

并且所述的人造煤是固态的，水含量≤25％，热值≥3000大卡/kg人造煤。在另一优选例中，所述的人造煤含有：

(a)50-60重量份有机污泥；

(b)20-30重量份泔脚料和树枝、残叶、废木屑或其混合物；

(c)8-15重量份废机油、废橡胶、废塑料或其混合物。

其中所述的有机污泥是来自粪便的有机污泥，或污水处理的有机污泥。

上述的人造煤还含有(b’)1-20重量份的树枝残叶废木屑；或(c’)1-10重量份的废塑料。

在另一优选例中，所述的人造煤水含量≤15％；它的热值4000-6000大卡/千克，更佳地它的热值4500-5500大卡/千克。

在本发明的第二个方面，提供了一种上述人造煤的制备方法，它包括步骤：

(i)将30-75重量份有机污泥和10-40重量份泔脚料混合，形成第一混合物；

(ii)将步骤(i)所得的第一混合物干化，使得水含量低于第一混合物重量的30wt％，然后加入5-20重量份废机油和/或废橡胶，形成第二混合物；

(iii)对第二混合物进行整型，形成固化的人造煤。

在上述的制备方法中，所述的有机污泥和泔脚料是水含量≤60％的有机污泥和泔脚料。

在另一优选例中，在步骤(i)之前，先将有机污泥和泔脚料进行半干化，使含水量≤60％。

在另一优选例中，在步骤(ii)中干化第一混合物后，使得水含量为第一混合物重量的10-15wt％。

在上述的制备方法中，步骤i中的泔脚料先打浆再混合。

在另一优选例中，步骤i中，将油、水含量≤10％的泔脚料渣与有机污泥混合。

在另一优选例中，步骤i中还包括加入粉碎的树枝残叶废木块，并混合。

在另一优选例中，将油、水含量＞10％的泔脚料浆进行油水分离，取出油，与步骤ii中的废机油等混合

在另一优选例中，步骤ii中加入平均粒径1-100mm的废橡胶或废塑料粉粒，较佳地平均粒径为1-50mm，更佳地平均粒径为1-20mm。

在本发明的第三个方面，提供了上述人造煤的用途，它可用作燃料。

本发明利用生活垃圾产生燃料-如煤，既有利于环保，又有利于解决能源危机。

具体实施方式

发明人经过广泛而深入的研究发现，将无危险性、有可燃性的有机污泥、泔脚料和废机油等混在一起，经固化，可以加工制成燃烧热值约在四千五大卡以上的人造燃料。这样不但可以变废为宝，而且可以节约不可再生的自然资源，为自然资源缺乏的地区提供了能源前景。

必要组分

组分(a)

本发明所用的污泥没有特别限制，可以是有机污泥，包括生活垃圾和粪便，其中优选的是粪便。

本发明的人造煤中污泥的含量30-75wt％，优选50-60wt％。

组分(b)

本发明所用的泔脚料没有特别限制，可以包括各种餐后丢弃物。其含油量＞10％，优选含油量＞20％的泔脚料。

本发明的人造煤中泔脚料的含量10-50wt％，优选20-35wt％。

组分(c)

本发明所用的废机油没有特别限制，可以包括(废)柴油、机油或煤油，优选(废)柴油。也可用等级较低的柴油、机油或煤油等。

本发明的人造煤中废机油的含量5-25wt％，优选8-15wt％。

本发明所用的废橡胶没有特别限制，可以是旧轮胎等，废橡胶的热值为≥8000，优选热值为8000-9000。

如果按百分比计，本发明的人造煤中，组分(a)+(b)+(c)通常占人造煤总重量的70-100％，更佳地80-95％，最佳地80-90％。

任选组分

本发明所用的废塑料没有特别限制，可以是混合塑料。通常，废塑料的热值为≥5000，优选热值为7000-8000。

本发明的人造煤中，除了上述必要组份，还可含有树枝、残叶、废木块，天然能源，白色泡沫(聚苯乙烯)，或其混合物。

如果按百分比计，本发明的人造煤中，任选组分通常占人造煤总重量的0-30％，更佳地0-20％，最佳地0-10％。

特性

本发明的人造煤是固形物，含水量≤25％，热值≥3000大卡/kg。

制法

本发明所述的制备人造煤的方法包括步骤：

(iii)对第二混合物进行整型，形成固化的人造煤。

本发明所述的制备方法中，在步骤a中先将有机污泥和泔脚料半干化，使含水量＜60％，更佳地，含水量在10-15％。

对污泥先作半干化处理，弃掉一部分水后再全干化，这样全干化设备的产能显著提高，且粉尘显著减少，增加了设备使用时的安全性。

常见的污泥干化设备类型有：

1、直接加热式。原理为对流加热，代表设备有转鼓，流化床等；

2、间接加热式。原理为传导或接触加热，代表设备有螺旋，圆盘，薄层，碟片，桨式；

3、热辐射加热式。有带式，螺旋式等。

其中优选流化床干化设备，日处理约200吨/天，含水率可降至5％。

污泥和泔脚料脱水干化都需要耗能，用煤、电得不偿失。如果通过直接燃烧干化的污泥来提供脱水干化的能量，那么从理论计算到现实情况，都显示了相互抵消几乎没有产出，有时还要补加一点煤。例，一吨75％含水污泥，其中水分0.75吨，污泥0.25吨，将0.75水由室温20度加热到100度水蒸汽，能耗为(80千卡/千克+619千卡/千克)x750千克＝524250千卡，干污泥燃烧热值一般在11-16Mj/kg，以14Mj/kg(3330千卡/千克)，热效率70％计，3000千卡/千克x250千克x70％＝525000千卡。由此可知，对常规污泥在水分不高于75％的情况下，能量可以达到自我平衡，若水分大于75％就需要一定量的辅助燃料如煤补充。75％含水率是一个分界点，而且要满足污泥热值在3000千卡，或污泥热值在2450千卡，则含水率为70％。可见，要想从污泥里获得产出必须靠外部能源，并且是含补贴的外部能源才可能带来经济效益。例如，通过机械方式或日晒等方式进行脱水干化是优选的。

例如，本发明人通过垃圾燃烧来干化污泥，这垃圾，是如废布废塑料膜，白色饭盒等埋在地里不容易分解的垃圾，这些东西热值高含水少，拿来燃烧一举两得。

在人造煤工厂，污泥处理仅限于干化，而且是采用低粉尘的生产工艺即封闭内循环，污泥蒸汽经冷凝，污水流回污水处理厂重新处理，含少量粉尘的气体被送回流化床锅炉内焚烧。污泥作为产品被销售到一些大型锅炉单位，这些使用大型锅炉的企业都有现成的环保处理设备和成熟的环保工艺，污泥与大量的煤同时燃烧和除尘，这点污泥量是完全微不足道的。现有的污水处理厂提供了环评检测报告，报告显示了污泥燃烧后排放是符合国家的环保要求。

本发明的主要优点在于：

1.变废为宝；

2.为解决能源危机提供前景；

3.生产过程环保。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。

实施例1

生产人造煤1

1.将20公斤泔脚料打浆，使浆渣分离，获得泔脚料渣；

2.取渣与60公斤有机污泥混合，半干化，使水含量低于60％；

3.在上述混合物中加入1公斤木粉；

4.将步骤3所得的混合物在混合筒中加以混合后用流化床干化设备进行干化；

5.对步骤1中浆渣分离后所得的浆进行油水分离，所得的油中加入10公斤废机油和废橡胶粉粒(热值为9859)的混合物(混合比例为1∶1)，再加入步骤4中所得的干化物，在配油筒中进行混合；

6.煤球成型后包装得人造煤，水含量为15％。

经实验室检测，所制得的人造煤其燃烧值为5270大卡。

实施例2

生产人造煤2

1.将10公斤泔脚料打浆，使浆渣分离，获得泔脚料渣；

2.取渣与30公斤有机污泥混合，半干化，使水含量低于60％；

3.将步骤2所得的混合物在混合筒中加以混合后用流化床干化设备进行干化；

4.对步骤1中浆渣分离后所得的浆进行油水分离，所得的油中加入5公斤废机油、废橡胶粉粒(热值为7619)、和废塑料粉粒(热值为6381)的混合物(混合比例为1∶1∶0.2)，再加入步骤3中所得的干化物，在配油筒中进行混合；

5.煤球成型后包装得人造煤，水含量为12％。

经实验室检测，实施例所制得的人造煤其燃烧值为5100大卡。

实施例3

生产人造煤3

1.将40公斤泔脚料打浆，使浆渣分离，获得泔脚料渣；

2.取渣与70公斤有机污泥混合，半干化，使水含量低于60％；

3.在上述混合物中加入粉碎成木粉的10公斤废木块或其混合物；

5.对步骤1中浆渣分离后所得的浆进行油水分离，所得的油中加入15公斤废机油，再加入步骤4中所得的干化物，在配油筒中进行混合；

6.煤球成型后包装得人造煤，水含量为8％。

经实验室检测，实施例所制得的人造煤其燃烧值为5423大卡。

实施例4-6

	实施例4	实施例5	实施例6
				有机污泥(公斤)	50	35	70
泔脚料(公斤)	20	10	35
				废机油(公斤)	12	9	18
废橡胶(公斤)	8	5	15
				废塑料(公斤)	5	2	10
废木块(公斤)	9	4	20
				白色泡沫(聚苯乙烯)(公斤)	1	1	2
稻秆(公斤)	1	0.7	1.5
				水含量(％)	10	15	5
热值(大卡)	4800	4631	5679

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims

1.一种人造煤，其特征在于，它含有：

(a)30-75重量份有机污泥；

(b)10-40重量份泔脚料；

(c)5-20重量份废机油和/或废橡胶，

并且所述的人造煤是固态的，水含量≤25％，热值≥3000大卡/kg人造煤。

2.如权利要求1所述的人造煤，其特征在于，它含有：

(a)50-60重量份有机污泥；

(b)20-30重量份泔脚料，和树枝、残叶、废木屑、或其混合物；

(c)8-15重量份废机油和废橡胶，和废塑料的混合物。

3.如权利要求1所述的人造煤，其特征在于，所述的有机污泥是来自粪便的有机污泥，或污水处理的有机污泥。

4.如权利要求1所述的人造煤，其特征在于，它还含有(b’)1-20重量份的树枝、残叶、废木屑、或其混合物；或(c’)1-10重量份的废塑料。

5.如权利要求1所述的人造煤，其特征在于，它的热值4000-6000大卡/千克。

6.如权利要求1所述的人造煤的制备方法，它包括步骤：

(ii i)对第二混合物进行整型，形成固化的人造煤。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述的有机污泥和泔脚料是水含量≤60％的有机污泥和泔脚料。

8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤i中的泔脚料先打浆再混合。

9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤i中还包括加入粉碎的树枝、残叶、废木块、或其混合物，并混合。

10.如权利要求1所述的人造煤的用途，其特征在于，它用作燃料。