[发明专利]由煤和植物原料制备复合固体燃料的方法

说明书

本发明涉及由粉煤和粉碎的植物原料如木材、甘蔗渣等制备复合固体燃料的一种方法。

不用说，煤包括无烟煤、烟煤和褐煤，以及沉积褐煤，它们作为一种重要燃料长期以来一直用于各种用途。

具有几毫米的颗粒尺寸的粉煤，是在采煤、运输和选煤过程中形成的。粉煤与一种合适的粘结剂一起模压，用以制作所谓的煤饼。

所谓的低级煤，如褐煤和沉积褐煤，大量分布在全世界，并且广泛地用作廉价燃料。然而，由于它包含高达30％重量的灰分，因此着火性不好和热值相对偏低。此外，这种低级煤产生大量烟灰烟雾和由熔融灰分形成的煤渣。

人们已经建议把粉煤(尤其是低级煤颗粒)与干燥和粉碎的植物原料(如木材、甘蔗渣等)相混合，如果需要可加入一种粘结剂，然后进行模压。

上面所指的复合固体燃料一般通过下列方法制备：分别干燥和粉碎煤和植物原料成为不超过几毫米的碎屑，尽可能把它们混合均匀，如果需要可加入一种粘结剂，该粘结剂与原料中的一种原料有关，然后把该混合物加入到模压机中，比如这样一种煤饼模压机，在该机器内部有一副对向双辊，在辊周围有模压凹槽，煤饼料是被一斗状套筒内的旋转蜗杆或螺杆加到双辊上的，其中套筒安装在双辊上方。

优选的是提高这种复合煤饼燃料的机械强度，而使煤饼在运输过程中不易破碎。同时也要求燃烧掉易挥发成分，后者主要由处在低温范围(约200℃至400℃)的煤组分中释放出来，通过燃烧低闪点或燃点温度的植物原料，为的是防止产生烟灰烟雾和改善煤的燃烧性能。为了达到此目的，不仅要控制两组分的用量比和压缩力，还要求使植物原料碎屑在煤颗粒中均匀分散。

当上述改进复合固体燃料的条件得到满足时，低级煤和碎木、甘蔗渣等能被有效地利用，同时提供一种低价的优质燃料。

挖掘的煤一般有水键合在煤的表面，水含量范围在5-20％重量，而其主要根据煤原料的种类和尺寸以及其它不同的条件而显著地变化。水使形成结实的煤饼产生困难。所以挖掘的煤要求尽可能地干燥，这不可避免地需要耗损大量能量和需要较多的操作时间。

当采伐树木如杉，白杉，松树等时，木材一般含水占重量的50-60％，而它在露天长时间放置之后，水含量可以降至20-40％重量。当使含有上述水含量的木屑或木材颗粒与煤颗粒一起模压时，被挤出的水阻止木材颗粒与煤颗粒的牢固粘结，因此，不能获得结实的煤饼燃料。

本发明的一个目的是提供一种由粉煤和植物原料(尤其是碎木和甘蔗渣)有效地制备结实和机械强度高的复合固体燃料，而不会导致任何不可接受的能量损耗增加的方法。

上述目的主要通过干燥而达到，为的是降低键合在煤表面的外来水的含量使其达到1-2％重量，为了制备满意的复合固体燃料并降低植物原料中的水含量，使其达到15％重量或更少，这是必要的和足够的了。

本发明人发现，为了降低外来水的量，使其少于1％重量，必须要很长时间和大量的能量，以至这种必要的费用不允许使其在商业上生产复合固体燃料。此外，太干的煤有自发燃烧的危险。尽管上限和下限不总是那么严格，但是当煤原料中外来水的量多于2％重量时，则不能得到满意的固体燃料。

煤原料的干燥可由不同的设备进行，如鼓风干燥机，干燥炉，热风干燥机等。

干燥的煤原料由振动破碎机如锤磨机，笼形碾磨机等进行破碎，以便使超过80％的煤颗粒能通过0.25mm筛目的筛网。

就木材来说，放在露天干燥的原木(含水量为20-40％重量)用任何合适的设备干燥后，其水含量可降至15％重量或更少。木材原料用振动破碎机(如锤磨机，销粉碎机等)粉碎，以加工成能通过2mm筛目的筛网的木屑。

将粉煤和粉碎的木材原料一起混合均交，使混合物中后者含量占25％重量或更少。优选的是加入脱硫剂如熟石灰和作为粘结剂的糖蜜，其用量分别为约5％重量和约10％重量。

优选将所得到的混合物，加入到包含有一对对向双辊的辊压机中，在辊周围分别有许多凹槽或制模凹穴作为煤块的模具。安装两个制模双辊使它们能够反方向转动。在某一预定的压缩压力下，两个辊中任一个驱动另一个辊转动。压缩压力，定义为用在驱动辊的总驱动力除以辊的某一范围内的有效轴向长度得到的商值，在此范围内辊上形成有凹槽或制模凹穴，(压缩压力＝总驱动力/辊的有效轴向长度)其值最好设置在8t/cm。在此压力下压制煤饼时，水分(占15％重量或更少)不会从粉碎的植物中挤压出来，这样，两种原料的颗粒能紧密地互相接触。因此，获得高致密和高机械强度的复合固体燃料。