本發(fā)明涉及一種用于煤制天然氣的前處理裝置及方法，特別是用于褐煤與生物質(zhì)耦合制合成生物天然氣的前處理裝置及方法。

背景技術(shù)：

我國是富煤貧油的國家，能源結(jié)構(gòu)以煤為主，近年來煤制天然氣也得到較為成熟的發(fā)展，它包括原煤氣化、氣化氣催化制取甲烷等工序；但褐煤是煤化程度最低的煤種，占我國煤炭儲量的13%左右，由于褐煤外水和內(nèi)水含量高達52-55%，影響了褐煤的燃燒熱值，其熱值最低僅為2800大卡左右，褐煤采礦分選后剩下大量的褐煤粉，難以得到有效利用，大量產(chǎn)生的褐煤粉經(jīng)濟性、環(huán)保性極差，如不能很好處理不僅對資源產(chǎn)生極大浪費，還給當(dāng)?shù)貛順O大污染；為了提高褐煤粉的熱值，國內(nèi)外大都采用干燥提質(zhì)的工藝技術(shù)路線，提質(zhì)成本高，影響了褐煤的高效利用；如進行煤制氣前的造粒處理，由于褐煤強度低，難以造粒，需加入粘接劑，這不僅增加成本，工序也較為繁復(fù)；加上褐煤含硫較高，現(xiàn)有煤制天然氣技術(shù)及前期處理無法有效降低氣體中的含硫量，這將導(dǎo)致在催化制取甲烷的工序中催化劑的失活，嚴(yán)重影響甲烷化的效率及成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種褐煤基與生物質(zhì)耦合制合成生物天然氣的前處理裝置及方法，它不僅具有褐煤提質(zhì)成本低、便于造粒、工序較為簡單的優(yōu)點，可提高后續(xù)氣化時的產(chǎn)氣率，并大大降低了后續(xù)制氣工序中催化劑失活的風(fēng)險，大幅降低制氣綜合成本，可實現(xiàn)褐煤粉的高效利用。

為了達到上述目的，本發(fā)明的褐煤基與生物質(zhì)耦合制合成生物天然氣的前處理裝置，包括褐煤粉料倉、秸稈粉料倉、炭粉料倉和氧化鈣料倉，其特征在于：上述四個料倉的出口均通過各自的電子皮帶稱與一匯集皮帶輸送機相連，匯集皮帶輸送機再依次與混合機、旋轉(zhuǎn)式卸料倉、衍生燃料造粒機依次串聯(lián)；

作為上述裝置的進一步改進，一提升機通過分料螺旋輸送機與所述四個料倉的進口相連；在混合機與旋轉(zhuǎn)式卸料倉之間設(shè)有提升機，在旋轉(zhuǎn)式卸料倉與衍生燃料造粒機之間設(shè)有螺旋輸送機；可提高送料效率；

作為上述裝置的進一步改進，所述旋轉(zhuǎn)式卸料倉包括由上向下依次相連的固定料倉、支架和固定料斗，在固定料倉與固定料斗之間設(shè)有中空的旋轉(zhuǎn)布料倉，旋轉(zhuǎn)布料倉的上部套裝在固定料倉的下部外，旋轉(zhuǎn)布料倉的下部置于固定料斗內(nèi)，在旋轉(zhuǎn)布料倉外側(cè)固聯(lián)有大齒圈，一電機的輸出軸上聯(lián)有與大齒圈嚙合的小齒輪，在大齒圈的下端面和固定料斗的上端面均設(shè)有相對應(yīng)的滾動槽，數(shù)個滾珠置于相對應(yīng)的滾動槽中，在固定料斗內(nèi)的底部中心設(shè)有分料錐，在固定料斗底部與分料錐偏心的設(shè)有出料口，在旋轉(zhuǎn)布料倉內(nèi)壁上設(shè)置有一塊以上的刮料板；能夠使輕質(zhì)的生物質(zhì)有機料等順利下料，不會出現(xiàn)堵塞，同時，能夠?qū)崿F(xiàn)均勻下料的效果，保證生產(chǎn)的連續(xù)性；

作為上述裝置的進一步改進，在所述大齒圈的下端面設(shè)有環(huán)槽，大齒圈的滾動槽設(shè)于此環(huán)槽；固定料斗的上端面位于此環(huán)槽內(nèi)；可對滾珠進行限位，防止其脫落，保證正常工作；

作為上述裝置的進一步改進，所述衍生燃料造粒機包括機座、外殼、頂蓋、通過軸承設(shè)于外殼內(nèi)的主軸、電機、連接主軸和電機的傳動裝置，傳動裝置包括聯(lián)于電機輸出軸上小錐齒輪、聯(lián)于主軸上的大錐齒輪；頂蓋上設(shè)有進料口，在主軸外設(shè)有與外殼相連的支撐板，一環(huán)形篩筒設(shè)于支撐板上，環(huán)形篩筒外側(cè)的支撐板上設(shè)有落料孔，在支撐板下方設(shè)有排料口和接料板，在環(huán)形篩筒內(nèi)的主軸上通過上、下聯(lián)接板設(shè)有兩根以上的壓輥，每根壓輥上均通過軸承設(shè)有一個以上的壓輪，在環(huán)形篩筒內(nèi)至少設(shè)有二層以上縱向的篩孔，每層篩孔均包括數(shù)個篩孔；可對環(huán)形篩筒內(nèi)的物料進行正向擠壓、造粒、同時物料被自然地升溫，其柔韌性、堆比重和能量密度也得到提高，工序較為簡單；

作為上述裝置的進一步改進，在主軸上還聯(lián)有與一層以上的螺旋葉片，螺旋葉片位于同層的各壓輪之間；在支撐板與接料板之間的主軸上聯(lián)有排料葉片；便于將物料推向環(huán)形篩筒及提高排料效率；

本發(fā)明使用上述裝置的褐煤基與生物質(zhì)耦合制合成生物天然氣的前處理方法，其特征在于包括以下步驟：1）混合：將質(zhì)量百分比為55-70%的褐煤粉、15-30%的秸稈粉、10-15%的炭粉、3-5%的氧化鈣經(jīng)稱重后均勻混合；2）造粒：將混合后的物料送入旋轉(zhuǎn)式卸料倉、經(jīng)卸料后進入衍生燃料造粒機被擠壓、造粒，得到的褐煤基生物質(zhì)耦合顆粒其含水率低于30%；

本發(fā)明通過將一定比例的褐煤粉、秸稈粉、炭粉、氧化鈣均勻混合，進行耦合混合造粒，不僅物料自身含水率減低，在擠壓、造粒時物料被升溫，部分水分蒸發(fā)，進一步脫水，其含水率低于30%，其熱值可達3000-3500大卡，在造粒的同時完成脫水，工序更為簡單；秸稈粉粒度為1-40毫米均可，其含有木質(zhì)素和纖維素，在造粒時被升溫、軟化，易于造粒，避免顆粒粉化，其堆比重和能量密度也得到提高，利于后續(xù)在氣化爐內(nèi)的氣化，加上炭粉含水量低于5%，添加后不僅對降低褐煤粉綜合水分有極大利益，更重要是炭粉和秸稈粉的配合對褐煤的氣化過程的脫硫起到了積極催化和吸附作用，提質(zhì)成本低；為了進一步達到脫硫固硫作用，添加了3-5%的氧化鈣，對褐煤熱解氣化反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化硫有固化作用，可生成硫酸鈣或亞硫酸鈣，達到氣化爐內(nèi)脫硫的目的，大大減少后續(xù)氣化氣中的二氧化硫含量，為后工序甲烷化創(chuàng)造有利合成工藝條件，可保證催化反應(yīng)前硫含量符合要求，降低了催化劑失活的風(fēng)險，提高了甲烷化的效率及降低成本，大幅降低制氣綜合成本，可實現(xiàn)褐煤粉的高效利用；

作為本發(fā)明褐煤基與生物質(zhì)耦合制合成生物天然氣的方法的一種優(yōu)選，造粒時：混合后的物料進入衍生燃料造粒機的環(huán)形篩筒內(nèi)，電機通過傳動裝置帶動主軸及壓輥、壓輪旋轉(zhuǎn)，壓輪同時做隨動的自轉(zhuǎn)，對其與環(huán)形篩筒之間的物料進行正向擠壓、進入篩孔內(nèi)、被推出，完成造粒；物料在此過程中承受高壓、同時被自然地升溫，其含水率降低、柔韌性得到提高；該方式具有較佳的造粒效果，其堆比重和能量密度也得到提高，可提高后續(xù)氣化時的產(chǎn)氣率；

綜上所述，本發(fā)明不僅具有褐煤提質(zhì)成本低、便于造粒、工序較為簡單的優(yōu)點，可提高后續(xù)氣化時的產(chǎn)氣率，并大大降低了后續(xù)制氣工序中催化劑失活的風(fēng)險，大幅降低制氣綜合成本，可實現(xiàn)褐煤粉的高效利用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明褐煤基與生物質(zhì)耦合制合成生物天然氣的前處理裝置實施例的結(jié)構(gòu)簡圖。

圖2為圖1中旋轉(zhuǎn)式卸料倉的主視圖。

圖3為圖2中大齒圈與固定料斗連接處結(jié)構(gòu)圖。

圖4為圖1中衍生燃料造粒機的主視圖。

圖5為圖4的俯視圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

如圖1所示，本實施例的褐煤基與生物質(zhì)耦合制合成生物天然氣的前處理裝置，包括相連的提升機1和分料螺旋輸送機2，分料螺旋輸送機2的各出口分別與褐煤粉料倉3、秸稈粉料倉4、炭粉料倉5和氧化鈣料倉6的進口相連，上述四個料倉3至6的出口均通過各自的電子皮帶稱7與一匯集皮帶輸送機8相連，匯集皮帶輸送機8再依次與混合機9、旋轉(zhuǎn)式卸料倉10、衍生燃料造粒機11和氣化爐12依次串聯(lián)，其中在混合機9與旋轉(zhuǎn)式卸料倉10之間設(shè)有提升機13，在旋轉(zhuǎn)式卸料倉10與衍生燃料造粒機11之間設(shè)有螺旋輸送機12；

其中旋轉(zhuǎn)式卸料倉10，如圖2和圖3所示，包括由上向下依次相連的固定料倉31、支架32和固定料斗33，在固定料倉31與固定料斗33之間設(shè)有中空的旋轉(zhuǎn)布料倉34，旋轉(zhuǎn)布料倉34的上部套裝在固定料倉31的下部外，旋轉(zhuǎn)布料倉34的下部置于固定料斗33內(nèi)，在旋轉(zhuǎn)布料倉34外側(cè)焊接固聯(lián)有大齒圈35，一電機37的輸出軸上聯(lián)有與大齒圈35嚙合的小齒輪36，電機37固定連接在支架32上；在大齒圈35的下端面設(shè)有環(huán)槽38，固定料斗33的上端面位于此環(huán)槽內(nèi)，在環(huán)槽38端面和固定料斗33的上端面均設(shè)有相對應(yīng)的滾動槽，數(shù)個滾珠39置于相對應(yīng)的滾動槽中，在固定料斗33內(nèi)的底部中心設(shè)有分料錐40，在固定料斗33底部與分料錐40偏心的設(shè)有出料口41，在旋轉(zhuǎn)布料倉34內(nèi)壁上設(shè)置有數(shù)塊刮料板42；使用時，物料進入固定料倉31、啟動電機37，通過小齒輪36、大齒圈35帶動旋轉(zhuǎn)布料倉34轉(zhuǎn)動，分料錐40將物料推向外側(cè)，分料錐40與固定料斗33之間形成出料通道，刮料板42推動物料經(jīng)過出料口41時將其排出；使用時，物料進入固定料倉31、啟動電機37，通過小齒輪36、大齒圈35帶動旋轉(zhuǎn)布料倉34轉(zhuǎn)動，分料錐40將物料推向外側(cè)，分料錐40與固定料斗33之間形成出料通道，刮料板42推動物料經(jīng)過出料口41時將其排出；該裝置通過采用旋轉(zhuǎn)布料倉34，能夠使輕質(zhì)的秸稈粉、炭粉、石灰粉順利下料，不會出現(xiàn)堵塞，同時，能夠?qū)崿F(xiàn)均勻下料的效果，保證造粒的連續(xù)性，實現(xiàn)系統(tǒng)長時間的正常工作；

衍生燃料造粒機11，如圖4和圖5所示，包括機座51、外殼52、頂蓋53、通過軸承61設(shè)于外殼52內(nèi)的主軸54、電機55、聯(lián)于電機55輸出軸上小錐齒輪56、聯(lián)于主軸54上的大錐齒輪57，大錐齒輪57與小錐齒輪56相嚙合，頂蓋53上設(shè)有進料口58，在主軸54外設(shè)有與外殼52相連的支撐板59，一環(huán)形篩筒60設(shè)于支撐板59上，環(huán)形篩筒60外側(cè)的支撐板59上設(shè)有數(shù)個落料孔62，在支撐板59下方設(shè)有排料口63和接料板64，在支撐板59與接料板64之間的主軸54上緊定螺釘通過聯(lián)有排料葉片65；在環(huán)形篩筒60內(nèi)的主軸54上通過上聯(lián)接板66及下聯(lián)接板67設(shè)有兩根壓輥68，每根壓輥68上均通過軸承設(shè)有三個縱向排列的壓輪69，在環(huán)形篩筒60內(nèi)設(shè)有數(shù)層縱向的篩孔，每層篩孔均包括數(shù)個篩孔70；在主軸54上還固聯(lián)有與三層螺旋葉片71，螺旋葉片71位于同層的各壓輪69之間；工作時，電機55通過小錐齒輪56、大錐齒輪57帶動主軸54及壓輥68、壓輪69和螺旋葉片71旋轉(zhuǎn)，物料進入環(huán)形篩筒60內(nèi)，受離心作用加上螺旋葉片71將物料推向環(huán)形篩筒60，壓輪69同時可做隨動的自轉(zhuǎn)，對其與環(huán)形篩筒69之間的物料進行正向擠壓，物料再被擠壓進入篩孔70內(nèi)，之后被推出，完成造粒；物料在此過程中承受高壓、同時被自然地升溫，物料中秸稈粉的柔韌性得到提高，其內(nèi)部的結(jié)合水和焦油之類的活性有機物被擠壓出來，易于造粒，無需使用粘接劑；破碎后的物料由落料孔62落入接料板64上，隨主軸54旋轉(zhuǎn)的排料葉片65將物料推經(jīng)排料口63時排出；

使用上述裝置的褐煤基與生物質(zhì)耦合制合成生物天然氣的方法，包括以下步驟：1）混合：將質(zhì)量百分比為55-70%的褐煤粉、15-30%的秸稈粉、10-15%的炭粉、3-5%的氧化鈣經(jīng)提升機1和分料螺旋輸送機2分別送入各自的料倉，并由各自的電子皮帶稱7稱重后控制配比，在混合機9內(nèi)均勻混合；2）造粒：將混合后的物料由提升機13送入旋轉(zhuǎn)式卸料倉10內(nèi)、經(jīng)卸料后通過螺旋輸送機12進入衍生燃料造粒機11的環(huán)形篩筒60內(nèi)，電機55通過大錐齒輪57與小錐齒輪56帶動主軸54及壓輥68、壓輪69旋轉(zhuǎn)，壓輪69同時做隨動的自轉(zhuǎn)，對其與環(huán)形篩筒60之間的物料進行正向擠壓、進入篩孔70內(nèi)、被推出，完成造粒，得到的褐煤基生物質(zhì)耦合顆粒其含水率低于3,0%；物料在此過程中承受高壓、同時被自然地升溫，其含水率降低、柔韌性得到提高；該方式具有較佳的造粒效果，其堆比重和能量密度也得到提高，褐煤基生物質(zhì)耦合顆粒用于后續(xù)的氣化及制取甲烷，可提高后續(xù)氣化時的產(chǎn)氣率；

本發(fā)明通過將一定比例的褐煤粉、秸稈粉、炭粉、氧化鈣均勻混合，進行耦合混合造粒，不僅物料自身含水率減低，在擠壓、造粒時物料被升溫，部分水分蒸發(fā)，進一步脫水，其含水率低于30%，其熱值可達3000-3500大卡，在造粒的同時完成脫水，工序更為簡單；秸稈粉粒度為1-40毫米均可，其含有木質(zhì)素和纖維素，在造粒時被升溫、軟化，易于造粒，避免顆粒粉化，其堆比重和能量密度也得到提高，利于后續(xù)在氣化爐內(nèi)的氣化，加上炭粉含水量低于5%，添加后不僅對降低褐煤粉綜合水分有極大利益，更重要是炭粉和秸稈粉的配合對褐煤的氣化過程的脫硫起到了積極催化和吸附作用，提質(zhì)成本低；為了進一步達到脫硫固硫作用，添加了3-5%的氧化鈣，對褐煤熱解氣化反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化硫有固化作用，可生成硫酸鈣或亞硫酸鈣，達到氣化爐內(nèi)脫硫的目的，大大減少后續(xù)氣化氣中的二氧化硫含量，比原褐煤減少45-55%，為后工序甲烷化創(chuàng)造有利合成工藝條件，可保證催化反應(yīng)前硫含量符合要求，降低了催化劑失活的風(fēng)險，提高了甲烷化的效率及降低成本，大幅降低制氣綜合成本，可實現(xiàn)褐煤粉的高效利用。