專利名稱：粉煤有機(jī)粘結(jié)成型技術(shù)的制作方法
粉煤有機(jī)粘結(jié)成型技術(shù)屬于煤化工及固體燃料領(lǐng)域，主要是將煙煤、無煙煤以及焦碳粉沫粘結(jié)成型后進(jìn)行入爐氣化生產(chǎn)化工用原料氣或者用作民用燃燒的原料。
我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)用化肥的年需量巨大。全國(guó)生產(chǎn)化肥的廠家有1100家左右，這些化肥廠的生產(chǎn)原料除部分廠家采用原油或天然氣外，絕大部分廠用煤塊造氣。由于在煤礦開采和煤塊的加工過程中均有大量的煤粉(又稱粉煤)產(chǎn)生，實(shí)際在工廠生產(chǎn)所用的煤塊(又稱塊煤)只占總到廠煤的50-60%。這樣化肥廠不便用作原料煤的粉煤約占總用量的一半左右，加之塊煤與粉煤差價(jià)懸殊，從而造成很大浪費(fèi)，使得化肥企業(yè)生產(chǎn)成本居高不下，長(zhǎng)期虧損。七十年代初為了解決上述問題，從而開發(fā)了粉煤成型造氣制造合成氨的技術(shù)。近二十年來，在粉煤成型的過程中，人們先后開發(fā)了石灰碳化煤球、紙漿煤球、粘土煤球、水泥煤球、腐植酸煤棒等多種形成的成型工藝，但普遍存在的問題是粘結(jié)劑的材料來源具有很強(qiáng)的地方性和局限性，且隨著粘結(jié)劑本身特性的差異，還不同程度的存在著諸如煤球的熱態(tài)強(qiáng)度低、單爐發(fā)氣量低、蒸汽消耗量大、粘結(jié)劑運(yùn)費(fèi)高、粉煤成型工藝復(fù)雜、合成氨單耗升高等缺陷。如目前仍在部分小化肥廠應(yīng)用的石灰碳化煤球，所采用的石灰就需到一定的礦區(qū)拉運(yùn)，成型過程還需在專用的碳化爐中碳化，且成型的煤球的灰分含量要比原塊煤增加20-25%，從而極大的降低了造氣爐的單臺(tái)發(fā)氣量;影響了合成氨生產(chǎn)所需的原料氣的生產(chǎn)能力與質(zhì)量。
七十年代以來，曾經(jīng)有人探索利用廢淀粉以及其它有機(jī)或無機(jī)組份研制成適用于粉煤成型的復(fù)合型粘結(jié)技術(shù)，但都因成本高昂或因不適合于合成氨生產(chǎn)的入爐氣化制合氨原料氣而未能在化肥廠推廣應(yīng)用。如1969年澳大利亞的燃料成型粘結(jié)劑的調(diào)研報(bào)告中指出瀝青和廢淀粉可以作為燃料成型的粘結(jié)劑，但這些都不便宜，應(yīng)不斷尋求便宜的代用品(Proc.Bien.Conf.Inst.Briquet.Agglom.1971.12)。中國(guó)專利CN 1036033粉煤成型粘合劑指出可用礦渣水泥和聚乙烯醇以及淀物等有機(jī)物質(zhì)制成用于制造工業(yè)型煤的粘合劑，該工業(yè)型煤可用于工業(yè)鍋爐燃燒，但未見將其用于合成氨生產(chǎn)中的入爐氣化制合成氨原料氣。
本發(fā)明的目的，則是尋求一種即粘結(jié)劑原料來源廣泛，價(jià)格低廉，又粉煤成型工藝簡(jiǎn)單，成型煤球(棒)灰份增加不大，煤球熱態(tài)強(qiáng)度好，適合于合成氨生產(chǎn)中入爐氣化要求的新型粉煤有機(jī)粘結(jié)成型技術(shù)。
本發(fā)明的粉煤有機(jī)粘結(jié)成型技術(shù)的內(nèi)容與實(shí)施如下1.有機(jī)復(fù)合粘結(jié)劑的組份按如下百分含量(重量)考慮水 30-75%淀粉 15-35%十水四硼酸鈉 5-20%尿素 1-5%甲醛樹脂 0.1-1%2.有機(jī)復(fù)合粘結(jié)劑的配制工藝如下將一定量的普通工藝用水在一容器內(nèi)加熱升溫至70-80℃，把玉米、紅薯、土豆、菱角或其它作物淀粉用室溫下的水稀釋后加入上述容器的熱水中并攪拌升溫到90-97℃，同時(shí)再分別往該容器中加入十水四硼酸鈉的水溶解液和尿素的水溶解液，攪拌反應(yīng)30分鐘，待冷卻到40℃左右時(shí)，加入甲醛樹脂并攪拌均勻即成所需的有機(jī)復(fù)合粘結(jié)劑。
3.使用該有機(jī)復(fù)合粘結(jié)劑進(jìn)行粉煤成型的工藝過程如下將無煙煤、有煙煤或焦粉的粉煤(焦)在抽風(fēng)式粉碎機(jī)中粉碎到20-50目，隨后加入雙龍攪拌機(jī)攪拌，在攪拌的同時(shí)連續(xù)噴入占粉煤總量的3-10%的已配制好的有機(jī)復(fù)合粘結(jié)劑。粘結(jié)劑具體添加量視粉煤的含水量定，一般加入粘結(jié)劑后粉煤的含水量約占15-20%時(shí)即可開始成型。成型時(shí)將已配制好粉煤加入壓力為25-45MPa的成型機(jī)中制成偏球形或煤棒。其球形的直徑視化肥廠的造氣爐或其它民用燃燒爐的需求來決定，一般4-6cm;煤棒的直徑一般為4cm，長(zhǎng)度5-6cm。
成型好的煤球經(jīng)過干燥后使其水份降到5%以下時(shí)，即可入化肥廠的氣化爐氣化或進(jìn)入民用爐燃燒。煤球的干燥方式一般為自然干燥、煙道氣隧道窖干燥或其它熱風(fēng)干燥。用一般煙煤的粉沫按照上述工藝制成的煤球其理化數(shù)據(jù)如下(煤球在烘箱中150℃烘干4小時(shí)測(cè)定%)水份 0.4-0.7%灰份 22-27%揮發(fā)份 6-10%固定碳 60-65%堆比重 0.8-1.1g/cm3冷態(tài)強(qiáng)度 4.5-6.5MPa/單球熱態(tài)強(qiáng)度 3.5-5.0MPa/單球熱穩(wěn)定性 ＞99%按上述方法配制、成型的煤球經(jīng)在有關(guān)小化肥廠(如化工部西北化工研究院氮肥廠)工業(yè)試用，可以達(dá)到各項(xiàng)氣化指標(biāo)的要求。
本發(fā)明所采用的粉煤有機(jī)粘結(jié)成型技術(shù)同目前在小化肥廠所使用碳化煤球相比有如下優(yōu)點(diǎn)
比較項(xiàng)目 碳化煤球 有機(jī)粘結(jié)煤球比原煤灰份增加 20-25% 3-5%相成型工藝中 需碳化爐(約8萬(wàn)元) 不需碳化爐及碳化工藝 不需碳化工藝粘結(jié)劑加入量 20-25% 3-10%噸粉煤成型成本 ≥15元 ≤10元粘結(jié)劑原料來源 所需石灰主原料 所需淀粉、十水四硼受地域限制運(yùn)費(fèi) 酸鈉等主原料不受地增加 域限制造氣中含CO+H267-72% 85-91%可適應(yīng)煤種 無煙煤 無煙煤、煙煤、焦粉成球設(shè)備投資 130-150萬(wàn)人民幣 30-40萬(wàn)人民幣由上述比較可知同碳化煤球相比，本發(fā)明所述的有機(jī)粘結(jié)煤球具有粘結(jié)劑原料來源廣泛，價(jià)格低廉，粘結(jié)劑制作與粉煤成型工藝、設(shè)備簡(jiǎn)單，制作簡(jiǎn)便，氣化后原料氣中CO+H2可明顯提高20%左右等突出優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于已在使用碳化煤球的化肥廠講只要購(gòu)進(jìn)或生產(chǎn)粘結(jié)劑，即可改用本發(fā)明的有機(jī)粘結(jié)成型技術(shù)。當(dāng)前我國(guó)北方地區(qū)小化肥廠塊煤到廠價(jià)一般為230-260元;粉煤到廠價(jià)為110-140元，每噸差價(jià)120元，每噸扣除粘結(jié)劑費(fèi)用10元，煤球生產(chǎn)費(fèi)用10元。噸煤球成本仍低于塊煤100元。如以一小化肥廠年用煤1.2萬(wàn)噸，煤沫占45%計(jì)并全部利用本發(fā)明加工成煤球計(jì)算，則年可節(jié)約人民幣50萬(wàn)元左右。如以1.2萬(wàn)噸NH4廠全部購(gòu)入粉煤按本發(fā)明技術(shù)成型計(jì)算，則年可節(jié)約120萬(wàn)元人民幣。其經(jīng)濟(jì)效益極為明顯。對(duì)我國(guó)南方地區(qū)或遠(yuǎn)離煤礦的小化肥廠講，由于到廠煤價(jià)更高，則采用本發(fā)明的經(jīng)濟(jì)效益將更為顯著。同上原因，將本發(fā)明用于民用燃料的粉煤成球生產(chǎn)中，同樣可帶來更好的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益。
實(shí)施例一.粘結(jié)劑的配制將60公斤的水注入帶有升溫和攪拌裝置的反應(yīng)器A中并升溫到78℃，把18公斤的玉米淀粉用10公斤的飲用水在反應(yīng)器B中于室溫下稀釋后加入反應(yīng)器A中的78℃的熱水中，并攪拌加溫到95℃，同時(shí)再將6公斤的十水四硼酸鈉放入容器C中用3公斤的水溶解，將1.7公斤的尿素放入容器D中用1公斤的水溶解，隨后分別將容器C和容器D的二種溶解液分別加入反應(yīng)器A中攪拌反應(yīng)30分鐘。待其冷卻到40℃時(shí)加入0.3公斤的甲醛樹脂攪拌均勻即成粉煤成型有機(jī)復(fù)合粘結(jié)劑E。
二.粉煤成型將無煙煤的粉煤在抽風(fēng)式粉碎機(jī)A中粉碎為20-50目的煤粉B;將煤粉B用皮帶輸送機(jī)送入雙龍攪拌機(jī)C，并一邊攪拌一邊往C中噴入總粉煤量的7%的有機(jī)粘結(jié)劑E，并繼續(xù)攪拌均勻后輸送到25MPa壓力的成型機(jī)D中;加工成5cm直徑的偏球形煤球F。將該煤球F在利用煙道氣干燥的隧道窖G中干燥使其煤球水份降到≤5%即可送入小化肥廠的氣化爐H中氣化應(yīng)用。
三.煤球的理化指標(biāo)與在工業(yè)氣化爐中的應(yīng)用情況1.上述煤球在陜西省H小化肥廠的理化數(shù)據(jù)測(cè)試水份3.7%灰份24.2%揮發(fā)份9.7%固定碳62.4%堆比重0.838/cm3重量32g/單球強(qiáng)度(冷態(tài))5.1MPa/單球強(qiáng)度(熱態(tài))4.0MPa/單球熱穩(wěn)定性99.12%2.H廠工業(yè)爐用該煤球進(jìn)行氣化后的煤氣成份如下% CO2CO H2N2O2上吹 10.7 29.77 57.1 1.93 0.5下吹 8.95 33.6 56.75 0.2 0.53.單爐(φ2260mm煤氣爐)發(fā)氣量2800-3000m3/h，與該廠的塊煤?jiǎn)螤t發(fā)氣量相當(dāng)。
4.集塵器下灰量為上煤量的4-5%。
四.經(jīng)濟(jì)效益H廠原料煤到廠價(jià)為200元/t(含粉煤35-50%)，粉煤售價(jià)140元/t，扣除有機(jī)粘結(jié)劑成型費(fèi)用20元/t。則用該粘結(jié)劑成型煤球入爐造氣每噸粉煤可增收40元;H廠年用煤2萬(wàn)噸，則全年該廠可節(jié)約開支28-40萬(wàn)元。其經(jīng)濟(jì)效益極為明顯。
權(quán)利要求
1.一種適用于粉煤成型的含有淀粉的有機(jī)粘結(jié)成型技術(shù)。本發(fā)明的特征是所用的有機(jī)復(fù)合粘結(jié)劑中含有十水四硼酸鈉、尿素和甲醛樹脂。
2.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)復(fù)合粘結(jié)劑，其特征是所需的十水四硼酸鈉的含量為粘結(jié)劑的5-20%;所需的尿素的含量為粘結(jié)劑的1-5%;所需的甲醛樹脂的含量為粘結(jié)劑的0.1-1%。
3.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)復(fù)合粘結(jié)劑，其特征是淀粉可以由玉米、紅薯、土豆、菱角以及其它含有淀粉的作物的塊莖或果實(shí)加工而成的任何一種淀粉或二種淀粉的混合物。該淀粉在有機(jī)粘結(jié)劑中的含量為15-35%。
4.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)復(fù)合粘結(jié)劑，其特征是該有機(jī)復(fù)合粘結(jié)劑在粉煤成型過程中的添加量為總粉煤量的3-10%。
5.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)復(fù)合粘結(jié)劑，其特征是該有機(jī)復(fù)合粘結(jié)劑可適用于無煙煤、煙煤或焦碳的任何一種粉沫的成型。
全文摘要
一種適用于粉煤成型的有機(jī)粘結(jié)成型技術(shù)。所用的有機(jī)復(fù)合粘結(jié)劑含有淀粉、十水四硼酸鈉、尿素和甲醛樹脂。在粉煤成型中有機(jī)復(fù)合粘結(jié)劑的添加量為總粉煤量的3—10％。本發(fā)明具有粘結(jié)劑原料來源廣泛、價(jià)格低廉、粘結(jié)劑制作與粉煤成型工藝、設(shè)備簡(jiǎn)便等突出優(yōu)點(diǎn)。同碳化煤球相比，采用該技術(shù)成型的煤球汽化后原料氣中CO+H
文檔編號(hào)C10L5/12GK1101663SQ9311895
公開日1995年4月19日 申請(qǐng)日期1993年10月12日 優(yōu)先權(quán)日1993年10月12日
發(fā)明者孫經(jīng)榮 申請(qǐng)人:孫經(jīng)榮