CN107236579A - 一种低阶煤和垃圾的成型工艺及由该工艺制得的成型料 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种低阶煤和垃圾的成型工艺及由该工艺制得的成型料，该工艺通过将生活垃圾分类以收集有机物成分，对该有机物成分进行干燥后与低阶煤混合，再经压制处理便可制得含有低阶煤和垃圾的成型料，这样一方面可使低阶煤和垃圾原料能够推入捣固焦炉中进行高温干馏，另一方面还使得低阶煤和垃圾干馏后的固体产物易于从捣固焦炉中推出，从而得到可观量的粗煤气、焦油、残炭。可见，本发明的成型工艺不仅能够降低油气和焦炭产品的原料成本，还可有效实现垃圾的资源化利用，使得本发明既有可观的经济效益又有一定的社会效益。

Description

一种低阶煤和垃圾的成型工艺及由该工艺制得的成型料

技术领域

本发明涉及气化焦生产技术领域，尤其涉及一种适用于捣固炼焦的将低阶煤和垃圾压制成型的工艺及由该工艺制得的成型料。

背景技术

自十八世纪以来，煤炭已成为人类世界广泛使用的能源之一，就我国的能源消费结构而言，目前煤炭占据70％左右，是国民赖以生存的主要能源。依据结构和组成的不同，煤炭分为褐煤、烟煤和无烟煤三大类，其中烟煤又分为低变质烟煤和中变质烟煤，低变质烟煤又称作次烟煤，其与褐煤一起统称为“低阶煤”。据统计，我国低阶煤的储量占全国已探明的煤炭储量的55％以上，高达5612亿吨，但由于低阶煤作为煤化作用初期的产物，具有含碳量低、水分高、易粉化、易自燃、挥发份高、浸水强度差、抗跌强度差等特点，因而严重限制了低阶煤的直接开发利用，这无疑造成了巨大的资源浪费。另外，随着国内能源需求的日益增大和优质煤炭资源量的锐减，低阶煤的提质转化与综合利用已然成为当前我国能源研究与开发的重点领域。

迄今为止，国内外针对低阶煤的提质加工技术大致可分为热解提质技术、非蒸发脱水提质技术和成型提质技术三大类，其中，对于成型提质技术而言，低阶煤在成型过程中，高压或剪切等物理作用对其凝胶结构和孔隙系统产生了不可逆的破坏，因而能够从本质上提升低阶煤的煤阶，使其煤化程度也随之提高，从而解决了干燥低阶煤的粉尘大、易重新吸水、易于自燃等不足。但目前的低阶煤提质技术均处于试验研究和工程化初始应用阶段，不存在使其大规模工业化应用的设备，由此限制了低阶煤的开发利用。

现阶段我国对于生活垃圾的资源化利用方式有目前推行的垃圾堆肥工艺和正在研究的垃圾衍生燃料技术，其中对于垃圾衍生燃料技术而言，虽然该技术已在日、德、美等发达国家得到了产业化应用，但由于我国目前尚不具备规范的垃圾分类收集体系，所以国外对于组分稳定的分类垃圾的燃料制作技术无法适用于我国的高湿混合垃圾，因此，应当针对我国的垃圾回收现状，设计研发适合我国国情的垃圾资源化处理方法。

捣固焦炉是煤的焦化工艺中使用的大型化设备，其占地面积广，投资基建费用大。煤焦化是以煤为原料经高温干馏生产焦炭，同时获得煤气、煤焦油并回收其它化工产品的一种煤转化工艺，其焦炭产品主要是冶金焦或化工焦。由于工业上对这类焦炭的品质要求很高，使得生产冶金焦或化工焦所采用的煤原料主要是焦煤、1/3焦煤、气煤、肥煤、瘦煤、贫瘦煤等煤种，属于中变质烟煤，但是近年来煤炭资源的短缺，特别是用于焦化工业的中高品质煤原料的减少，使得焦化行业的原料成本与日俱增，加之近几年钢铁、冶金等大量需要冶金焦或化工焦的行业的衰退，导致焦炭产品的需求量减少、价格下滑，从而迫使焦化厂急剧缩减焦炭产量，由此带来的后果是捣固焦炉停止运行，而一旦焦炉停用便会报废，那么为了保护斥巨资投建的捣固焦炉设备，就不得不在最低程度内维持焦炉的运行，这样不仅降低了捣固焦炉的利用度，还会造成焦化行业的产能过剩。因此，如何拯救濒临负增长的焦化产业，提高捣固焦炉的利用度，解决焦化行业产能过剩的问题已成为当前遏制焦化行业发展的瓶颈。

综上所述，在目前的形势下如何能够将捣固焦炉应用于低阶煤和生活垃圾的资源化利用领域以使上述问题都得以迎刃而解，是困扰本领域技术人员的一个技术难题。

发明内容

本发明解决的技术问题在于克服现有技术无法实现低阶煤和垃圾的资源化利用的缺陷及现有的捣固焦炉利用度低的问题，进而提供一种适于捣固炼焦的低阶煤和垃圾的成型工艺及由该工艺制得的成型料。

为此，本发明实现上述目的的技术方案为：

一种低阶煤和垃圾的成型工艺，包括如下步骤：

(1)对生活垃圾进行分类，收集有机物成分，所述有机物成分包括木制品、竹制品、棉麻制品、纸制品、厨余垃圾中的一种或多种；

(2)在110-120℃的无氧条件下对所述有机物成分进行干燥处理直至含水量降低至20wt％以下；

(3)将干燥后的所述有机物成分与低阶煤混合形成混合物，采用5-40MPa的压力将所述混合物压制成型，即制得含低阶煤和垃圾的成型料。

干燥后的所述有机物成分的含水量为16～20wt％。

所述低阶煤的含水量不大于20wt％。

在所述混合物中，所述有机物成分与所述低阶煤的质量比为(4-7)：(3-6)。

在所述混合物中还包含有机粘结剂，所述有机粘结剂在850℃隔绝空气的条件下干馏失重小于50％。

所述有机粘结剂为软化点不小于120℃的煤沥青或石油沥青。

所述有机粘结剂与所述低阶煤的质量比(1-3)：(9-7)。

步骤(3)中压制成型的条件为：在25-35MPa下保压0.5-2min。

由上述的成型工艺制得的含低阶煤和垃圾的成型料。

本发明采用液压设备对混合物进行压制处理，根据所使用的模具的形状和尺寸的不同，能够制得具有任意形状和尺寸的成型料。优选地，本发明制得的垃圾成型料的形状和尺寸与捣固焦炉的炭化室相匹配。

本发明的上述技术方案具有如下优点：

1、本发明提供的低阶煤和垃圾的成型工艺，通过将生活垃圾分类以收集有机物成分，对该有机物成分进行干燥后与低阶煤混合，再经压制处理便可制得含有低阶煤和垃圾的成型料，这样一方面可使低阶煤和垃圾原料能够推入捣固焦炉中进行高温干馏，另一方面还使得低阶煤和垃圾干馏后的固体产物易于从捣固焦炉中推出，从而得到可观量的粗煤气、焦油、残炭。可见，本发明的成型工艺不仅能够降低油气和焦炭产品的原料成本，还可有效实现垃圾的资源化利用，使得本发明既有可观的经济效益又有一定的社会效益。由此，本发明的成型工艺不仅解决了现有技术因不存在大规模的工业化设备而使低阶煤和垃圾应用受限的问题，还有效克服了现有的捣固焦炉利用度低、焦化行业产能过剩的问题。

2、本发明提供的低阶煤和垃圾的成型工艺，优选将干燥后的有机物成分与低阶煤和粘结剂混合后再压制成型，进一步优选粘结剂为在850℃隔绝空气的条件下干馏失重小于50％的有机粘结剂，使得粘结剂中的有效成分可促进低阶煤和垃圾中的高分子聚合物在高温下的降解，从而有助于提高低阶煤和垃圾原料的油气产量，使油气总量增产10％以上。并且在成型过程中，一定的压力作用促使粘结剂将垃圾与低阶煤粘合，使得低阶煤和垃圾原料在高温干馏过程中产生的液体能够渗入至粘结剂中，这样有助于提高低阶煤和垃圾所产的焦炭的质量。

具体实施方式

下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明制得的成型料中的低阶煤成分适用于所有的低阶煤煤种或其混合物，为便于说明，下述实施例中的低阶煤以次烟煤或褐煤为例。在下述实施例中，wt％表示质量百分含量，成型料的质量＝((低阶煤的质量+垃圾的质量)×80％+粘结剂的质量)，“kg/t成型料”指每吨成型料得到的产品的千克数，“Nm³/t成型料”指每吨成型料得到的粗煤气的体积换算成0℃、1个标准大气压下的立方米数。

实施例1

本实施例所述的低阶煤和垃圾的成型工艺，包括如下步骤：

(1)对生活垃圾进行分类，收集木制品、竹制品、棉麻制品、纸制品、厨余垃圾等有机物成分；

(2)在110℃的无氧条件下对所述有机物成分进行干燥处理直至含水量降低至20wt％；

(3)将干燥后的所述有机物成分与含水量为20wt％的次烟煤按质量比4:6混合形成混合物，采用40MPa的压力对所述混合物进行压制处理，保压1min后即成型为含有低阶煤和垃圾的成型料。

将本实施例制得的成型料推入捣固焦炉中进行提质处理，控制提质温度为850℃，提质时间为16小时，收集溢出的粗煤气和焦油，同时得到焦炭。本实施例得到的粗煤气的量为625Nm³/t成型料，焦油的量为70kg/t成型料，残炭的量为400kg/t成型料，以质量计，其中焦炭中的固体碳含量不小于60％、挥发分含量不大于6％，焦炭筛分后粒径在40mm以上的颗粒总质量为焦炭总质量的25％，粒径在25mm以上的颗粒总质量为焦炭总质量的40％。

实施例2

本实施例所述的低阶煤和垃圾的成型工艺，包括如下步骤：

(1)对生活垃圾进行分类，收集木制品、竹制品、棉麻制品、纸制品、厨余垃圾等有机物成分；

(2)在120℃的无氧条件下对所述有机物成分进行干燥处理直至含水量降低至16wt％；

(3)待步骤(2)得到的有机物成分的温度降低至45℃后，将降温后的所述有机物成分与含水量为15wt％的褐煤按质量比5:5混合形成混合物，采用25MPa的压力对所述混合物进行压制处理，保压0.5min后即成型为含有低阶煤和垃圾的成型料。

将本实施例制得的成型料推入捣固焦炉中进行提质处理，控制提质温度为850℃，提质时间为16小时，收集溢出的粗煤气和焦油，同时得到焦炭。本实施例得到的粗煤气的量为630Nm³/t成型料，焦油的量为75kg/t成型料，焦炭的量为389kg/t成型料，以质量计，其中焦炭中的固体碳含量不小于60％、挥发分含量不大于6％，焦炭筛分后粒径在40mm以上的颗粒总质量为焦炭总质量的20％，粒径在25mm以上的颗粒总质量为焦炭总质量的40％。

实施例3

本实施例所述的低阶煤和垃圾的成型工艺，包括如下步骤：

(1)对生活垃圾进行分类，收集木制品、竹制品、棉麻制品、纸制品、厨余垃圾等有机物成分；

(2)在115℃的无氧条件下对所述有机物成分进行干燥处理直至含水量降低至18wt％；

(3)待步骤(2)得到的有机物成分的温度降低至55℃后，将降温后的所述有机物成分与次烟煤、粘结剂混合形成混合物，采用30MPa的压力对所述混合物进行压制处理，保压2min后即成型为垃圾成型料；

其中，所述次烟煤的含水量为18wt％，所述有机物成分与所述次烟煤的质量比为7:3，所述粘结剂与所述次烟煤的质量比1：9，所述粘结剂为在850℃隔绝空气的条件下干馏失重小于50％的有机粘结剂，在本实施例中所述有机粘结剂优选为软化点为125℃的石油沥青。

将本实施例制得的成型料推入捣固焦炉中进行提质处理，控制提质温度为850℃，提质时间为16小时，收集溢出的粗煤气、焦油，同时得到焦炭。本实施例得到的粗煤气的量为635Nm³/t成型料，焦油的量为75kg/t成型料，焦炭的量为380kg/t成型料，以质量计，其中焦炭中的固体碳含量不小于50％、挥发分含量不大于6％，焦炭筛分后粒径在40mm以上的颗粒总质量为焦炭总质量的30％，粒径在25mm以上的颗粒总质量为焦炭总质量的50％。

实施例4

本实施例所述的低阶煤和垃圾的成型工艺，包括如下步骤：

(1)对生活垃圾进行分类，收集木制品、竹制品、棉麻制品、纸制品、厨余垃圾等有机物成分；

(2)在120℃的无氧条件下对所述有机物成分进行干燥处理直至含水量降低至19wt％；

(3)待步骤(2)得到的有机物成分的温度降低至50℃后，将降温后的所述有机物成分与褐煤、粘结剂混合形成混合物，采用35MPa的压力对所述混合物进行压制处理，保压1.5min后即成型为垃圾成型料；

其中，所述褐煤的含水量为17wt％，所述有机物成分与所述褐煤的质量比为6:4，所述粘结剂与所述褐煤的质量比3:7，所述粘结剂为在850℃隔绝空气的条件下干馏失重小于50％的有机粘结剂，在本实施例中所述有机粘结剂优选为软化点为120℃的煤沥青。

将本实施例制得的成型料推入捣固焦炉中进行提质处理，控制提质温度为850℃，提质时间为16小时，收集溢出的粗煤气、焦油，同时得到焦炭。本实施例得到的粗煤气的量为635Nm³/t成型料，焦油的量为74kg/t成型料，焦炭的量为385kg/t成型料，以质量计，其中焦炭中的固体碳含量不小于50％、挥发分含量不大于6％，焦炭筛分后粒径在40mm以上的颗粒总质量为焦炭总质量的40％，粒径在25mm以上的颗粒总质量为焦炭总质量的60％。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种低阶煤和垃圾的成型工艺，包括如下步骤：

(1)对生活垃圾进行分类，收集有机物成分，所述有机物成分包括木制品、竹制品、棉麻制品、纸制品、厨余垃圾中的一种或多种；

(2)在110-120℃的无氧条件下对所述有机物成分进行干燥处理直至含水量降低至20wt％以下；

(3)将干燥后的所述有机物成分与低阶煤混合形成混合物，采用5-40MPa的压力将所述混合物压制成型，即制得含低阶煤和垃圾的成型料。

2.根据权利要求1所述的成型工艺，其特征在于，干燥后的所述有机物成分的含水量为16～20wt％。

3.根据权利要求1或2所述的成型工艺，其特征在于，所述低阶煤的含水量不大于20wt％。

4.根据权利要求1-3任一项所述的成型工艺，其特征在于，在所述混合物中，所述有机物成分与所述低阶煤的质量比为(4-7)：(3-6)。

5.根据权利要求1-4任一项所述的成型工艺，其特征在于，在所述混合物中还包含有机粘结剂，所述有机粘结剂在850℃隔绝空气的条件下干馏失重小于50％。

6.根据权利要求5所述的成型工艺，其特征在于，所述有机粘结剂为软化点不小于120℃的煤沥青或石油沥青。

7.根据权利要求5或6所述的成型工艺，其特征在于，所述有机粘结剂与所述低阶煤的质量比(1-3)：(9-7)。

8.根据权利要求1-7任一项所述的成型工艺，其特征在于，步骤(3)中压制成型的条件为：在25-35MPa下保压0.5-2min。

9.由权利要求1-8任一项所述的成型工艺制得的含低阶煤和垃圾的成型料。