CN111394147A - 一种改性小麦秸秆-半焦洁净型煤及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改性小麦秸秆‑半焦洁净型煤及其制备方法，洁净型煤包括以下原料：33‑38份改性小麦秸秆粘结剂、52‑57份热解半焦与10份膨润土；小麦秸秆在0.02‑0.2％NaOH与2‑4％Ca(OH)2的混合液中水解过滤得到由改性生物质、CaCO3与Ca(OH)2组成的改性小麦秸秆粘结剂；成型后于170‑190℃温度下固化处理，进一步提高型煤强度；本发明制备的洁净型煤，弹筒发热量大于18MJ/kg，跌落强度大于96％，冷压强度大于25MPa，900℃下不松散，具有较高的发热量及机械强度，具有良好的热稳定性。

Description

一种改性小麦秸秆-半焦洁净型煤及其制备方法
技术领域
本发明属于生物质及热解半焦成型技术领域，具体涉及一种改性小麦秸秆-半焦洁净型煤及其制备方法。
背景技术
劣质散煤燃烧采暖的颗粒物排放高达500-700mg每标方，考虑到散煤燃烧的空气过量系数远高于电厂，其排放量约为电厂的50倍。因此提高型煤质量，降低型煤成本仍需努力。随着我国煤化工行业的快速发展，目前有大量的煤热解半焦等高品质洁净低挥发分碳基燃料亟待高效利用，然而热解半焦挥发分低、可塑性差，直接成型效果不佳，半焦与不黏煤及焦油的混合成型工艺受到关注，但研究表明煤焦油在炭化过程中会产生大量的多环芳烃(PAHs)，将危害人类的身体健康。
国内每年农业生产产生大约6亿吨秸秆，将半焦与秸秆混合生产生物质半焦型煤可有效解决部分秸秆利用问题，同时相比于纯煤型煤能够有效降低着火点，提高燃尽率，改善型煤的燃烧性能，同时降低PM2.5及气体污染物排放，但未经处理的秸秆与半焦性质差异较大，成型稳定性弱，无法直接用于半焦成型，目前生物质的改性方法主要为加热加压蒸煮法及碱洗改性法，两种方法有益效果在于水解秸秆中的细胞壁，使纤维素软化并产生较强的结合性，但200℃下加热加压蒸煮法对设备要求高，难以大规模推广使用，碱洗改性法为本申请的选用方法。
型煤制作中往往还会添加石灰、水泥、石膏、无机盐、黄泥等无机粘结剂，防止型煤未完全燃烧便散开落于灰室中，以提高型煤的热稳定性和热强度，减少型煤的不完全燃烧损失。
综上所述，一种高效低成本的改性小麦秸秆-半焦洁净型煤制备方法，亟待开发利用于民用型煤制备领域中来。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效低成本的改性小麦秸秆-半焦洁净型煤及其制备方法，针对热解半焦难以成型，生物质改性成本较高的问题，优化了现有的秸秆与半焦混合成型方式。
为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案来实现的：
一种改性小麦秸秆-半焦洁净型煤，按质量分数，由以下原料制成：33-38份改性小麦秸秆粘结剂、52-57份热解半焦与10份膨润土。
本发明进一步的改进在于，改性小麦秸秆粘结剂由小麦秸秆在质量分数为0.05-0.2％NaOH与2-4％Ca(OH)2的混合液中水解过滤得到。
本发明进一步的改进在于，原料在15-20MPa的压力下加压成型，加压过程保持30-40s，将成型后煤块置于170-190℃温度下固化处理90-120min。
一种改性小麦秸秆-半焦洁净型煤的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将小麦秸秆干燥粉碎至3mm以下，加入质量分数为0.02-0.2％NaOH与2-4％Ca(OH)2的混合液中，溶液与小麦秸秆的水固比质量比为26:1；水解温度为90-95℃，水解时间180-210min，水解过程持续搅拌；
步骤二：水解完成后的对混合液进行分离，碱液可作为母液继续参与水解，固体底料成分为改性小麦秸秆、CaCO3与Ca(OH)2的混合物，控制底料的含水量为21-24wt.％；
步骤三：对半焦进行破碎筛分，选取粒径3mm以下半焦粉末，若原料为半焦粉末，则不必进行破碎处理；
步骤四：将52-57份步骤三所述的半焦，33-38份步骤二所示的底料与10份膨润土混合均匀，得到的混合物含水量为8-10％；
步骤五：将步骤四所述的混合物放入压模模具中，在15-20MPa的压力下加压成型，加压过程保持30-40s，将成型后煤块置于170-190℃温度下固化处理90-120min，冷却后得到改性小麦秸秆-半焦洁净型煤。
本发明进一步的改进在于，膨润土所含的硅铝酸盐，具有加水后能够膨胀成粘稠糊状、高温化学稳定性好的特点。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果：
本发明提供的一种改性小麦秸秆-半焦洁净型煤，半焦是由煤经过中低温热解而得，粘结性很差，成型强度低；此类低挥发分碳基燃料多采用焦油沥青等作为成型粘结剂，但研究表明煤焦油在炭化过程中会产生大量的多环芳烃(PAHs)，将危害人类的身体健康；而生物质与半焦的理化性质差异较大，直接混合成型成型压力高，且成型后塑性差，制造成本高；由碱热改性后的生物质，木质素和纤维素被软化，并生产了较多的粘性成分，与半焦混合成型能够降低成型压力并提高半焦型煤强度，提高了煤炭资源的梯级利用。
本发明提供的一种改性小麦秸秆-半焦洁净型煤的制备方法，目前秸秆碱热改性工艺多将秸秆置于NaOH溶液或Ca(OH)2饱和溶液中加热蒸煮，碱性存在过强或过弱的问题，本发明中采用两者的混合溶液，并提供了NaOH与Ca(OH)2的优选浓度，在保证碱洗液的碱性的同时，可使CaCO3与Ca(OH)2均匀分散在改性小麦秸秆中，提高改性小麦秸秆在成型过程中的粘结性，使得成型效果更佳。
综上所述，本发明所涉及的半焦型煤膨润土含量较高，且配合高温固化处理，能够脱除型煤中结合水，固化改性秸秆与膨润土中的胶状物质，起到提高型煤内部孔隙结构，促进型煤充分燃烧，并提高型煤热强度及防水性。
具体实施方式
以下通过具体实施例，对本发明作进一步详细说明。
首先将小麦秸秆进行破碎筛分，随后进行小麦秸秆的改性处理，固液分离后，液体可作为母液继续改性生物质，33-38份改性小麦秸秆粘结剂与52-57份热解半焦、10份膨润土经行混合压制成型，成型后进行高温固化处理。
实施例1
步骤一：将小麦秸秆干燥粉碎至3mm以下，加入0.05％NaOH与4％Ca(OH)2的混合液中，溶液与小麦秸秆的水固比为26:1；水解温度为95℃，水解时间210min，水解过程持续搅拌。
步骤二：水解完成后的对混合液进行分离，碱液可作为母液继续参与水解，固体底料成分主要为改性小麦秸秆、CaCO3与Ca(OH)2的混合物，控制底料的含水量为21wt.％
步骤三：对半焦进行破碎筛分，选取粒径3mm以下半焦粉末，如原料为半焦粉末，则不必进行破碎处理。
步骤四：将52份步骤三所述的破碎半焦，38份步骤二所示的底料与10份膨润土混合均匀，得到的混合物含水量约为8％，所述膨润土主要成分为为硅铝酸盐，具有加水后能够膨胀成粘稠糊状、高温化学稳定性好等特点。
步骤五：将步骤四所述的混合物放入压模模具中，在15MPa的压力下加压成型，加压过程保持30s，将成型后煤块置于190℃温度下固化处理120min，冷却后得到改性小麦秸秆-半焦洁净型煤。
实施例2
步骤一：将小麦秸秆干燥粉碎至3mm以下，加入0.2％NaOH与2％Ca(OH)2的混合液中，溶液与小麦秸秆的水固比为26:1；水解温度为90℃，水解时间180min，水解过程持续搅拌。
步骤二：水解完成后的对混合液进行分离，碱液可作为母液继续参与水解，固体底料成分主要为改性小麦秸秆、CaCO3与Ca(OH)2的混合物，控制底料的含水量为24％
步骤三：对半焦进行破碎筛分，选取粒径3mm以下半焦粉末，如原料为半焦粉末，则不必进行破碎处理。
步骤四：将57份步骤三所述的破碎半焦，33份步骤二所示的底料与10份膨润土混合均匀，得到的混合物含水量约为10％，所述膨润土主要成分为为硅铝酸盐，具有加水后能够膨胀成粘稠糊状、高温化学稳定性好等特点。
步骤五：将步骤四所述的混合物放入压模模具中，在20MPa的压力下加压成型，加压过程保持40s，将成型后煤块置于170℃温度下固化处理90min，冷却后得到改性小麦秸秆-半焦洁净型煤。
本发明制备的洁净型煤，弹筒发热量大于18MJ/kg，跌落强度大于96％，冷压强度大于25MPa，900℃下不松散，具有较高的发热量及机械强度，具有良好的热稳定性。

Claims (5)

1.一种改性小麦秸秆-半焦洁净型煤，其特征在于，按质量分数，由以下原料制成：33-38份改性小麦秸秆粘结剂、52-57份热解半焦与10份膨润土。
2.根据权利要求1所述的一种改性小麦秸秆-半焦洁净型煤，其特征在于，改性小麦秸秆粘结剂由小麦秸秆在质量分数为0.05-0.2％NaOH与2-4％Ca(OH)2的混合液中水解过滤得到。
3.根据权利要求1所述的一种改性小麦秸秆-半焦洁净型煤，其特征在于，原料在15-20MPa的压力下加压成型，加压过程保持30-40s，将成型后煤块置于170-190℃温度下固化处理90-120min。
4.权利要求1至3中任一项所述的一种改性小麦秸秆-半焦洁净型煤的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将小麦秸秆干燥粉碎至3mm以下，加入质量分数为0.02-0.2％NaOH与2-4％Ca(OH)2的混合液中，溶液与小麦秸秆的水固比质量比为26:1；水解温度为90-95℃，水解时间180-210min，水解过程持续搅拌；
步骤二：水解完成后的对混合液进行分离，碱液可作为母液继续参与水解，固体底料成分为改性小麦秸秆、CaCO3与Ca(OH)2的混合物，控制底料的含水量为21-24wt.％；
步骤三：对半焦进行破碎筛分，选取粒径3mm以下半焦粉末，若原料为半焦粉末，则不必进行破碎处理；
步骤四：将52-57份步骤三所述的半焦，33-38份步骤二所示的底料与10份膨润土混合均匀，得到的混合物含水量为8-10％；
步骤五：将步骤四所述的混合物放入压模模具中，在15-20MPa的压力下加压成型，加压过程保持30-40s，将成型后煤块置于170-190℃温度下固化处理90-120min，冷却后得到改性小麦秸秆-半焦洁净型煤。
5.根据权利要求4所述的一种改性小麦秸秆-半焦洁净型煤的制备方法，其特征在于，膨润土所含的硅铝酸盐，具有加水后能够膨胀成粘稠糊状、高温化学稳定性好的特点。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113444555A (zh) * 2021-06-18 2021-09-28 太原理工大学 一种基于焦粉的炊暖两用清洁型煤及其制备方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004106473A1 (en) * 2003-06-02 2004-12-09 Alchemy Technologies Limited Briquette
KR20110096195A (ko) * 2010-02-22 2011-08-30 최재영 바이오매스 브리켓 연료
CN103351898A (zh) * 2013-07-04 2013-10-16 大连理工大学 半焦与生物质混合型煤及其制备方法
CN105695030A (zh) * 2016-03-29 2016-06-22 中国矿业大学 一种高效节能固体混合燃料成型工艺
CN106085538A (zh) * 2016-06-28 2016-11-09 天津大乘常盛新能源科技有限公司 环保民用洁净型煤及其制备方法
CN106190394A (zh) * 2016-08-04 2016-12-07 李娜 一种洁净型煤用生物质粘结剂及其制备方法
CN108148645A (zh) * 2017-12-19 2018-06-12 中国矿业大学 一种新鲜秸秆作粘结剂的洁净型煤制备方法
CN108774557A (zh) * 2018-05-29 2018-11-09 西安科技大学 一种基于复合型生物质粘结剂的型焦及其制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004106473A1 (en) * 2003-06-02 2004-12-09 Alchemy Technologies Limited Briquette
KR20110096195A (ko) * 2010-02-22 2011-08-30 최재영 바이오매스 브리켓 연료
CN103351898A (zh) * 2013-07-04 2013-10-16 大连理工大学 半焦与生物质混合型煤及其制备方法
CN105695030A (zh) * 2016-03-29 2016-06-22 中国矿业大学 一种高效节能固体混合燃料成型工艺
CN106085538A (zh) * 2016-06-28 2016-11-09 天津大乘常盛新能源科技有限公司 环保民用洁净型煤及其制备方法
CN106190394A (zh) * 2016-08-04 2016-12-07 李娜 一种洁净型煤用生物质粘结剂及其制备方法
CN108148645A (zh) * 2017-12-19 2018-06-12 中国矿业大学 一种新鲜秸秆作粘结剂的洁净型煤制备方法
CN108774557A (zh) * 2018-05-29 2018-11-09 西安科技大学 一种基于复合型生物质粘结剂的型焦及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
中国硅酸盐学会: "《矿物材料学科发展报告》", 31 March 2018, 中国科学技术出版社 *
谌伦建: "《工业型煤技术》", 30 September 2012, 煤炭工业出版社 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113444555A (zh) * 2021-06-18 2021-09-28 太原理工大学 一种基于焦粉的炊暖两用清洁型煤及其制备方法

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