本發(fā)明涉及生物質(zhì)能的開發(fā)利用領(lǐng)域，尤其涉及一種采用搗固焦?fàn)t對生物質(zhì)進(jìn)行提質(zhì)的工藝。

背景技術(shù)：

隨著我國能源需求量的迅速增長、及傳統(tǒng)化石燃料的日益枯竭，煤炭作為我國能源生產(chǎn)和消費的主體地位在未來相當(dāng)長的一段時間內(nèi)不會發(fā)生根本性改變。目前，對于煤炭的利用多以燃燒為主，而煤炭在燃燒過程中會排放大量的粉塵、一氧化碳、硫或氮的氧化物等污染物，致使生態(tài)環(huán)境持續(xù)惡化，造成了日漸嚴(yán)重的環(huán)境問題。因此，開發(fā)潔凈的可再生能源已然成為解決能源危機和環(huán)境污染的重要途徑。

生物質(zhì)能是綠色植物將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能而貯存在生物質(zhì)內(nèi)部的能量，即以生物質(zhì)為載體的能量形式，它直接或間接地來源于綠色植物的光合作用，可轉(zhuǎn)化為常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料，取之不盡、用之不竭，是一種可再生能源，同時也是唯一一種可再生的碳源。并且，生物質(zhì)能還具有能源替代、減排環(huán)保和促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟等多重功能，因此，從能源安全和環(huán)境保護(hù)出發(fā)，對生物質(zhì)能的開發(fā)利用已成為當(dāng)前發(fā)展可再生能源的戰(zhàn)略重點。

然而，由于生物質(zhì)能原料的結(jié)構(gòu)疏松、分布分散、占用空間大，作為燃料存在能量密度小、直接燃燒的熱效率低、運輸和儲存成本高等問題，導(dǎo)致難以規(guī)?；咝Ю?，經(jīng)濟效益較差，成為制約生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為商品能 源的重要因素。近年來研發(fā)的生物質(zhì)固化成型技術(shù)改變了傳統(tǒng)的生物質(zhì)能利用方式，將松散的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高密度的成型燃料，直接燃燒或用作氣化、液化原料，成為生物質(zhì)能開發(fā)利用的一種有效途徑，也是替代常規(guī)能源的有效方法。但目前尚不具備使生物質(zhì)燃料大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的設(shè)備，由此限制了生物質(zhì)的開發(fā)利用。

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)用于生物質(zhì)能的開發(fā)利用領(lǐng)域，以使上述兩方面的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)生物質(zhì)能大規(guī)模應(yīng)用的缺陷及現(xiàn)有的搗固焦?fàn)t利用度低的問題，進(jìn)而提供一種采用搗固焦?fàn)t對生物質(zhì)進(jìn)行提質(zhì)的工藝。

為此，本發(fā)明實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案為：

一種生物質(zhì)的提質(zhì)工藝，包括如下步驟：

(1)將生物質(zhì)顆粒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；

(2)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、有機粘結(jié)劑或有機粘結(jié)劑與低階煤的混合物，所述有機粘結(jié)劑在850℃隔絕空氣條件下的干餾失重小于50％。

所述生物質(zhì)顆粒是由生物質(zhì)原料經(jīng)干燥、粉碎并在5-40mpa下壓制而成；干燥后的所述生物質(zhì)原料的含水率為13-17wt％。

所述生物質(zhì)顆粒的加入量為所述成型料質(zhì)量的10-70wt％。

所述生物質(zhì)顆粒的加入量為所述成型料質(zhì)量的40-60wt％。

所述生物質(zhì)顆粒的密度為1.2-1.4g/cm³。

所述有機粘結(jié)劑為塔底油、重質(zhì)油、渣油或瀝青質(zhì)中的一種或多種，其中所述瀝青質(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)工藝中的生物質(zhì)顆?？梢允侨我庑螤畹模潴w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)明提供的生物質(zhì)的提質(zhì)工藝，充分利用高溫干餾能使生物質(zhì)中的有機物轉(zhuǎn)換成油氣、且殘余物可用作化工焦的特性，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％的有機粘結(jié)劑或該有機粘結(jié)劑與低階煤的混合物作為助劑，利用助劑的粘結(jié)性并配合一定的壓力使生物質(zhì)顆粒成型，一方面確保生物質(zhì)原料能夠推入搗固焦?fàn)t中進(jìn)行提質(zhì)處理，另一方面還使得生物質(zhì)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生物質(zhì)顆?；旌虾螅鷦┲械挠行С煞挚纱龠M(jìn)生物質(zhì)中的高分子聚合物在高溫下的降解，從而有助于提高生物質(zhì)原料的油氣產(chǎn)量，使油氣總量增產(chǎn)10％以上，并且壓力的作用會使助劑包覆于生物質(zhì)顆粒的外部，那么在高溫干餾過程中生物質(zhì)顆粒產(chǎn)生的液體便可滲入至上述助劑中，有助于提高生物質(zhì)原料所產(chǎn)焦炭的質(zhì)量。綜上可知，本發(fā)明的生物質(zhì)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)生物質(zhì)的資源化利用，使得本發(fā)明的工藝既有可觀的經(jīng)濟效益又有一定的社會效益。本發(fā)明的生物質(zhì)提質(zhì)工藝既解決了現(xiàn)有技術(shù)因不存在大規(guī)模的工業(yè)化設(shè)備而使生物質(zhì)應(yīng)用受限的問題，又克服了現(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)明提供的生物質(zhì)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，如此可提高生物質(zhì)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。基于本發(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)明所述的生物質(zhì)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＝(生物質(zhì)顆粒的質(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)?！皀m³/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)將秸稈干燥至含水率為15wt％，粉碎并于5mpa下壓制成生物質(zhì)顆粒，其密度為1.2g/cm³、體積為25cm³；

(2)將質(zhì)量比為4:6的生物質(zhì)顆粒與1/3焦煤混合形成混合料，采用搗固設(shè)備對混合料進(jìn)行搗固成型，制得長方體狀的生物質(zhì)成型料，在其內(nèi)部和表面均嵌設(shè)有生物質(zhì)顆粒，使得每一個生物質(zhì)顆粒的外部均包覆有1/3焦煤；

(3)將所述生物質(zhì)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370nm³/t成型料、焦油的量為50kg/t成型料、粗苯的量為11kg/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5％，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60％。

實施例2

(1)將秸稈干燥至含水率為13wt％，粉碎并于40mpa下壓制成生物質(zhì)顆粒，其密度為1.3g/cm³、體積為25cm³；

(2)將質(zhì)量比為6:4的生物質(zhì)顆粒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，制得長方體狀的生物質(zhì)成型料，在其內(nèi)部和表面均嵌設(shè)有生物質(zhì)顆粒，使得每一個生物質(zhì)顆粒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％；

(3)將所述生物質(zhì)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380nm³/t成型料、焦油的量為42kg/t成型料、粗苯的量為11kg/t成型料、焦炭的量為580kg/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70％，粒徑在25mm以上的顆?？傎|(zhì)量為焦炭總質(zhì)量的95％。

實施例3

(1)將秸稈干燥至含水率為17wt％，粉碎并于22.5mpa下壓制成生物質(zhì)顆粒，其密度為1.4g/cm³、體積為25cm³；

(2)將質(zhì)量比為1:1的生物質(zhì)顆粒與有機粘結(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，制得長方體狀的生物質(zhì)成型料，在其內(nèi)部和表面均嵌設(shè)有生物質(zhì)顆粒，使得每一個生物質(zhì)顆粒的外部均包覆有所述有機粘結(jié)劑；

其中，所述有機粘結(jié)劑為在850℃隔絕空氣條件下的干餾失重為40％的渣油；

(3)將所述生物質(zhì)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430nm³/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510kg/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75％，粒徑在25mm以上的顆?？傎|(zhì)量為焦炭總質(zhì)量的90％。

實施例4

(1)將秸稈干燥至含水率為15wt％,粉碎并于10mpa下壓制成生物質(zhì)顆粒，其密度為1.4g/cm³、體積為25cm³；

(2)將質(zhì)量比為45:55的生物質(zhì)顆粒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，制得長方體狀的生物質(zhì)成型料，在其內(nèi)部和表面均嵌設(shè)有生物質(zhì)顆粒，使得每一個生物質(zhì)顆粒的外部均包覆有所述助劑；

其中，所述助劑為有機粘結(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℃；

(3)將所述生物質(zhì)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420nm³/t成型料、焦油的量為40kg/t成型料、粗苯的量為10kg/t成型料、焦炭的量為560kg/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45％，粒徑在25mm以上的顆?？傎|(zhì)量為焦炭總質(zhì)量的70％。

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。