本發(fā)明涉及氣化焦的生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其涉及一種含有低階煤和垃圾的成型料的提質(zhì)工藝。
背景技術(shù)：
自十八世紀(jì)以來，煤炭已成為人類世界廣泛使用的能源之一，就我國的能源消費結(jié)構(gòu)而言，目前煤炭占據(jù)70％左右，是國民賴以生存的主要能源。依據(jù)結(jié)構(gòu)和組成的不同，煤炭分為褐煤、煙煤和無煙煤三大類，其中煙煤又分為低變質(zhì)煙煤和中變質(zhì)煙煤，低變質(zhì)煙煤又稱作次煙煤，其與褐煤一起統(tǒng)稱為“低階煤”。據(jù)統(tǒng)計，我國低階煤的儲量占全國已探明的煤炭儲量的55％以上，高達(dá)5612億噸，但由于低階煤作為煤化作用初期的產(chǎn)物，具有含碳量低、水分高、易粉化、易自燃、揮發(fā)份高、浸水強(qiáng)度差、抗跌強(qiáng)度差等特點，因而嚴(yán)重限制了低階煤的直接開發(fā)利用，這無疑造成了巨大的資源浪費。另外，隨著國內(nèi)能源需求的日益增大和優(yōu)質(zhì)煤炭資源量的銳減，低階煤的提質(zhì)轉(zhuǎn)化與綜合利用已然成為當(dāng)前我國能源研究與開發(fā)的重點領(lǐng)域。
迄今為止，國內(nèi)外針對低階煤的提質(zhì)加工技術(shù)大致可分為熱解提質(zhì)技術(shù)、非蒸發(fā)脫水提質(zhì)技術(shù)和成型提質(zhì)技術(shù)三大類，其中，對于成型提質(zhì)技術(shù)而言，低階煤在成型過程中，高壓或剪切等物理作用對其凝膠結(jié)構(gòu)和孔隙系統(tǒng)產(chǎn)生了不可逆的破壞，因而能夠從本質(zhì)上提升低階煤的煤階，使其煤化程度也隨之提高，從而解決了干燥低階煤的粉塵大、易重新吸水、易 于自燃等不足。但目前的低階煤提質(zhì)技術(shù)均處于試驗研究和工程化初始應(yīng)用階段，不存在使其大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的設(shè)備，由此限制了低階煤的開發(fā)利用。
現(xiàn)階段我國對于生活垃圾的資源化利用方式有目前推行的垃圾堆肥工藝和正在研究的垃圾衍生燃料技術(shù)，其中對于垃圾衍生燃料技術(shù)而言，雖然該技術(shù)已在日、德、美等發(fā)達(dá)國家得到了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，但由于我國目前尚不具備規(guī)范的垃圾分類收集體系，所以國外對于組分穩(wěn)定的分類垃圾的燃料制作技術(shù)無法適用于我國的高濕混合垃圾，因此，應(yīng)當(dāng)針對我國的垃圾回收現(xiàn)狀，設(shè)計研發(fā)適合我國國情的垃圾資源化處理方法。
搗固焦?fàn)t是煤的焦化工藝中使用的大型化設(shè)備，其占地面積廣，投資基建費用大。煤焦化是以煤為原料經(jīng)高溫干餾生產(chǎn)焦炭，同時獲得煤氣、煤焦油并回收其它化工產(chǎn)品的一種煤轉(zhuǎn)化工藝，其焦炭產(chǎn)品主要是冶金焦或化工焦。由于工業(yè)上對這類焦炭的品質(zhì)要求很高，使得生產(chǎn)冶金焦或化工焦所采用的煤原料主要是焦煤、1/3焦煤、氣煤、肥煤、瘦煤、貧瘦煤等煤種，屬于中變質(zhì)煙煤，但是近年來煤炭資源的短缺，特別是用于焦化工業(yè)的中高品質(zhì)煤原料的減少，使得焦化行業(yè)的原料成本與日俱增，加之近幾年鋼鐵、冶金等大量需要冶金焦或化工焦的行業(yè)的衰退，導(dǎo)致焦炭產(chǎn)品的需求量減少、價格下滑，從而迫使焦化廠急劇縮減焦炭產(chǎn)量，由此帶來的后果是搗固焦?fàn)t停止運行，而一旦焦?fàn)t停用便會報廢，那么為了保護(hù)斥巨資投建的搗固焦?fàn)t設(shè)備，就不得不在最低程度內(nèi)維持焦?fàn)t的運行，這樣不僅降低了搗固焦?fàn)t的利用度，還會造成焦化行業(yè)的產(chǎn)能過剩。因此，如何拯救瀕臨負(fù)增長的焦化產(chǎn)業(yè)，提高搗固焦?fàn)t的利用度，解決焦化行業(yè) 產(chǎn)能過剩的問題已成為當(dāng)前遏制焦化行業(yè)發(fā)展的瓶頸。
綜上所述，在目前的形勢下如何能夠?qū)v固焦?fàn)t應(yīng)用于低階煤和生活垃圾的資源化利用領(lǐng)域以使上述問題都得以迎刃而解，是困擾本領(lǐng)域技術(shù)人員的一個技術(shù)難題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)無法實現(xiàn)低階煤和垃圾的資源化利用的缺陷及現(xiàn)有的搗固焦?fàn)t利用度低的問題，進(jìn)而提供一種含有低階煤和垃圾的成型料的提質(zhì)工藝。
為此，本發(fā)明實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案為：
一種含有低階煤和垃圾的成型料的提質(zhì)工藝，包括如下步驟：
(1)將低階煤干燥、粉碎，得低階煤粉；
(2)將可燃垃圾和/或可堆肥垃圾干燥、粉碎，得垃圾粉體；
(3)將所述低階煤粉與所述垃圾粉體按質(zhì)量比(5-7)：(3-5)混合，并壓制成顆粒物；
(4)將所述顆粒物與助劑混合形成混合料，對所述混合料進(jìn)行加壓成型，得成型料；
(5)對所述成型料進(jìn)行提質(zhì)處理，控制提質(zhì)溫度為850-950℃、提質(zhì)時間不小于16小時，收集溢出的粗煤氣、焦油和粗苯，同時得到焦炭；
其中，所述助劑為中階煤、中階煤與低階煤的混合物、有機(jī)粘結(jié)劑或有機(jī)粘結(jié)劑與低階煤的混合物，所述有機(jī)粘結(jié)劑在850℃隔絕空氣條件下的干餾失重小于50％。
在所述顆粒物中，所述低階煤粉與所述垃圾粉體的質(zhì)量之比為7：3， 所述低階煤粉的含水率小于15wt％，所述垃圾粉體的含水率小于15wt％。
所述顆粒物的加入量為所述成型料質(zhì)量的10-70wt％，優(yōu)選為40-70wt％。
所述顆粒物的密度為1.2-1.4g/cm3。
所述有機(jī)粘結(jié)劑為塔底油、重質(zhì)油、渣油或瀝青質(zhì)中的一種或多種。
所述瀝青質(zhì)為軟化點不小于120℃的煤瀝青或石油瀝青。
所述助劑為中階煤與低階煤按質(zhì)量比(5-8):(2-5)所形成的混合物；
優(yōu)選地，所述助劑為中階煤與低階煤按質(zhì)量比7:3所形成的混合物。
所述助劑為所述有機(jī)粘結(jié)劑與低階煤按質(zhì)量比(3-5):(5-7)所形成的混合物；
優(yōu)選地，所述助劑為所述有機(jī)粘結(jié)劑與低階煤按質(zhì)量比4:6所形成的混合物。
所述低階煤的g值小于50、揮發(fā)分含量大于40％。
所述提質(zhì)處理是在搗固焦?fàn)t中進(jìn)行的；所述混合料在搗固焦?fàn)t中進(jìn)行搗固成型。
本發(fā)明所述的提質(zhì)工藝中的顆粒物可以是任意形狀的，其體積以不超過25cm3為宜。
本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點：
1、本發(fā)明提供的含有低階煤和垃圾的成型料的提質(zhì)工藝，通過采用中階煤、中階煤與低階煤的混合物、在850℃隔絕空氣條件下干餾失重小于50％的有機(jī)粘結(jié)劑或該有機(jī)粘結(jié)劑與低階煤的混合物作為助劑，利用上述助劑的粘結(jié)性將由低階煤和垃圾所形成的顆粒物粘結(jié)成型，一方面可使低階煤和垃圾原料能夠推入搗固焦?fàn)t中進(jìn)行高溫干餾，另一方面還使得低階煤 和垃圾干餾后的固體產(chǎn)物不易粉化，易于搗固焦?fàn)t的推焦，更重要的是上述助劑與顆粒物混合后，助劑中的有效成分可促進(jìn)低階煤和垃圾中的高分子聚合物在高溫下的降解，從而有助于提高低階煤和垃圾原料的油氣產(chǎn)量，使油氣總量增產(chǎn)10％以上。并且，本發(fā)明通過一定的壓力作用將助劑包覆于顆粒物的外部，使得顆粒物在高溫干餾過程中產(chǎn)生的液體能夠滲入至上述助劑中，這樣有助于提高低階煤和垃圾所產(chǎn)的焦炭的質(zhì)量。綜上可知，本發(fā)明的提質(zhì)工藝不僅能夠降低油氣和焦炭產(chǎn)品的原料成本，還可有效實現(xiàn)垃圾的資源化利用，使得本發(fā)明的工藝既有可觀的經(jīng)濟(jì)效益又有一定的社會效益。由此，本發(fā)明的提質(zhì)工藝不僅解決了現(xiàn)有技術(shù)所存在的無法實現(xiàn)低階煤和垃圾資源化利用的問題，還有效克服了現(xiàn)有的搗固焦?fàn)t利用度低、提質(zhì)行業(yè)產(chǎn)能過剩的問題。
2、本發(fā)明提供的含有低階煤和垃圾的成型料的提質(zhì)工藝，優(yōu)選助劑中包含軟化點不小于120℃的煤瀝青或石油瀝青，如此可提高低階煤和垃圾原料干餾后的固體產(chǎn)物—焦炭的品質(zhì)，使得焦炭中的揮發(fā)分不大于3-4％，從而可用于發(fā)電、造氣以及其它化工目的。
具體實施方式
下面將對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。此外，下面所描述的本發(fā)明不同實施方式中所涉及的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互結(jié)合。
本發(fā)明所述的提質(zhì)工藝中的低階煤成分適用于所有的低階煤煤種或其 混合物、中階煤適用于所有的中階煤煤種或其混合物。為便于說明，下述實施例中的低階煤以次煙煤或褐煤為例，中階煤的煤原料以1/3焦煤或肥煤為例。為便于比較和說明，以下實施例中，wt％表示質(zhì)量百分含量，成型料的質(zhì)量＝((低階煤的質(zhì)量+垃圾的質(zhì)量)×85％+助劑的質(zhì)量×90％)，“kg/t成型料”指每噸成型料得到的產(chǎn)品的千克數(shù)，“nm3/t成型料”指每噸成型料得到的粗煤氣的體積換算成25℃、1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的立方米數(shù)。
實施例1
(1)將g值為0、揮發(fā)分含量為42％的褐煤干燥至含水率小于15wt％之后，粉碎得煤粉；
(2)將可燃垃圾干燥至含水率為14wt％后，粉碎得垃圾粉體；
(3)將煤粉與垃圾粉體按質(zhì)量比7：3的比例混勻，所得的混合物送入液壓機(jī)中，在20mpa下保壓2min制得顆粒物，其密度為1.2g/cm3、體積為25cm3；
(4)將質(zhì)量比為7:3的顆粒物與1/3焦煤混合形成混合料，采用搗固設(shè)備在20mpa下對混合料進(jìn)行搗固成型，制得長方體狀的成型料，在該成型料的內(nèi)部和表面均嵌設(shè)有顆粒物，使得每一個顆粒物的外部均包覆有1/3焦煤；
(5)將所述成型料推入搗固焦?fàn)t中進(jìn)行提質(zhì)處理，控制提質(zhì)溫度為850℃，提質(zhì)時間為18小時，收集溢出的粗煤氣、焦油和粗苯，同時得到副產(chǎn)品焦炭。
本實施例得到的粗煤氣的量為420nm3/t成型料、焦油的量為60kg/t成型料、粗苯的量為13kg/t成型料、焦炭的量為640kg/t成型料，以質(zhì)量 計，其中焦炭中的固體碳含量不小于80％、揮發(fā)分含量不大于4％，焦炭篩分后粒徑在40mm以上的顆粒總質(zhì)量為焦炭總質(zhì)量的30％，粒徑在25mm以上的顆粒總質(zhì)量為焦炭總質(zhì)量的55％。
實施例2
(1)將g值為0、揮發(fā)分含量為45％的褐煤干燥至含水率為13wt％之后，粉碎得煤粉；
(2)將可燃垃圾干燥至含水率小于15wt％后，粉碎得垃圾粉體；
(3)將煤粉與垃圾粉體按質(zhì)量比5：5的比例混勻，所得的混合物送入液壓機(jī)中，在18mpa下保壓2min制得顆粒物，其密度為1.3g/cm3、體積為25cm3；
(4)將質(zhì)量比為4:6的顆粒物與助劑混合形成混合料，采用搗固設(shè)備對混合料進(jìn)行搗固成型，制得長方體狀的成型料，在該成型料的內(nèi)部和表面均嵌設(shè)有顆粒物，使得每一個顆粒物的外部均包覆有所述助劑；
其中，所述助劑為肥煤與次煙煤按質(zhì)量比7:3混合所形成的混合物，所述次煙煤的g值為45、揮發(fā)分含量大于40％；
(5)將所述成型料推入搗固焦?fàn)t中進(jìn)行提質(zhì)處理，控制提質(zhì)溫度為900℃，提質(zhì)時間為16小時，收集溢出的粗煤氣、焦油和粗苯，同時得到副產(chǎn)品焦炭。
本實施例得到的粗煤氣的量為390nm3/t成型料、焦油的量為52kg/t成型料、粗苯的量為13kg/t成型料、焦炭的量為670kg/t成型料，以質(zhì)量計，其中焦炭中的固體碳含量不小于80％、揮發(fā)分含量不大于3％，焦炭篩分后粒徑在40mm以上的顆?？傎|(zhì)量為焦炭總質(zhì)量的40％，粒徑在 25mm以上的顆粒總質(zhì)量為焦炭總質(zhì)量的60％。
實施例3
(1)將g值為45、揮發(fā)分含量為45％的次煙煤干燥至含水率為14wt％之后，粉碎得煤粉；
(2)將可堆肥垃圾干燥至含水率為14wt％后，粉碎得垃圾粉體；
(3)將煤粉與垃圾粉體按質(zhì)量比6：4的比例混勻，所得的混合物送入液壓機(jī)中，在20mpa下保壓1min制得顆粒物，其密度為1.4g/cm3、體積為25cm3；
(4)將質(zhì)量比為11:9的顆粒物與有機(jī)粘結(jié)劑混合形成混合料，采用搗固設(shè)備對混合料進(jìn)行搗固成型，制得長方體狀的成型料，在該成型料的內(nèi)部和表面均嵌設(shè)有顆粒物，使得每一個顆粒物的外部均包覆有所述有機(jī)粘結(jié)劑；
其中，所述有機(jī)粘結(jié)劑為在850℃隔絕空氣條件下的干餾失重為40％的渣油；
(5)將所述成型料推入搗固焦?fàn)t中進(jìn)行提質(zhì)處理，控制提質(zhì)溫度為925℃，提質(zhì)時間為20小時，收集溢出的粗煤氣、焦油和粗苯，同時得到副產(chǎn)品焦炭。
本實施例得到的粗煤氣的量為480nm3/t成型料、焦油的量為66kg/t成型料、粗苯的量為16kg/t成型料、焦炭的量為600kg/t成型料，以質(zhì)量計，其中焦炭中的固體碳含量不小于80％、揮發(fā)分含量不大于4％，焦炭篩分后粒徑在40mm以上的顆?？傎|(zhì)量為焦炭總質(zhì)量的80％，粒徑在25mm以上的顆?？傎|(zhì)量為焦炭總質(zhì)量的95％。
實施例4
(1)將g值為45、揮發(fā)分含量為45％的次煙煤干燥至含水率為13wt％之后，粉碎得煤粉；
(2)將可堆肥垃圾干燥至含水率為14wt％后，粉碎得垃圾粉體；
(3)將煤粉與垃圾粉體按質(zhì)量比7：3的比例混勻，所得的混合物送入液壓機(jī)中，在19mpa下保壓1.5min制得顆粒物，其密度為1.2g/cm3、體積為25cm3；
(4)將質(zhì)量比為1:9的顆粒物與助劑混合形成混合料，采用搗固設(shè)備對混合料進(jìn)行搗固成型，制得長方體狀的成型料，在該成型料的內(nèi)部和表面均嵌設(shè)有顆粒物，使得每一個顆粒物的外部均包覆有所述助劑；
其中，所述助劑為有機(jī)粘結(jié)劑與次煙煤按質(zhì)量比4:6混合所形成的混合物，所述次煙煤的g值為40、揮發(fā)分含量為45％，所述有機(jī)粘結(jié)劑為在850℃隔絕空氣條件下的干餾失重為45％的煤瀝青，其軟化點為120℃；
(5)將所述成型料推入搗固焦?fàn)t中進(jìn)行提質(zhì)處理，控制提質(zhì)溫度為950℃，提質(zhì)時間為18小時，收集溢出的粗煤氣、焦油和粗苯，同時得到副產(chǎn)品焦炭。
本實施例得到的粗煤氣的量為500nm3/t成型料、焦油的量為47kg/t成型料、粗苯的量為14kg/t成型料、焦炭的量為610kg/t成型料，以質(zhì)量計，其中焦炭中的固體碳含量不小于80％、揮發(fā)分含量不大于4％，焦炭篩分后粒徑在40mm以上的顆?？傎|(zhì)量為焦炭總質(zhì)量的50％，粒徑在25mm以上的顆?？傎|(zhì)量為焦炭總質(zhì)量的80％。
顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方 式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。