一种沼渣与煤混合制备的复合型煤及其制备方法与流程

本发明涉及一种沼渣与煤混合制备的复合型煤及其制备方法，属于能源清洁利用领域。

背景技术：

沼气工程在废污处理、能源生产等方面具有得天独厚的优势，近几年在我国发展极其迅速，各种规模沼气站数量以每年7％的速度增长，预计到2020年我国沼气年均利用量可达到440亿立方米。但是沼气工程的普及在带来可再生能源的同时，也伴随着大量沼液、沼渣的产生，不经处理直接排放会严重污染环境。沼渣中含有木质纤维素成分，热值可以达到1.64×10⁷J/kg，如何将其资源化处理是制约沼气工程发展的关键因素。目前对固态沼渣的处理模式主要是加工制作为垫料以及直接还田，大量还田使用容易造成农田营养富集，且经济性较低。对于使用量最大的不可再生能源-煤，由于开采技术的限制，在煤的开采过程中会产生大量的煤粉，煤粉需要经济合理的利用渠道。在国家政策的引导下，电代煤、气代煤正在成为一种趋势，这都是燃煤现存的问题，而将沼渣与煤粉混合制备复合型煤可为沼渣资源化处理、煤粉的利用、减煤打开新思路。相比于散煤燃烧低效、高排的特点，型煤具有更优良的环境效益，其制作方法简单、燃烧效果良好，广泛应用于中国农村地区。在型煤制作过程中，为了保证足够的结构强度，往往需要添加大量的添加剂，如淀粉、膨润土等，这无疑提高了型煤的制作成本，也在一定程度上提高了灰分，降低了热值。如何减少添加剂使用、降低制作成本是型煤生产技术发展所需要面临的挑战。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种沼渣与煤混合制备的复合型煤及其制备方法，本发明能有效利用了沼渣，并在保证复合型煤结构强度前提下，降低了膨润土等粘合剂的使用量，降低了型煤的生产成本，复合型煤着火更加容易，燃烧更加充分，其灰分降低了50％以上。

本发明提供的一种复合型煤的制备方法，包括如下步骤：

1)将散煤与沼渣混合，得到混合物；

2)向所述混合物中添加膨润土、生石灰及水混合；

3)步骤2)中各组分混合后，压缩成型后即得到复合型煤。

上述的方法中，所述沼渣干重的质量与所述散煤的质量比为5～12：100。

上述的方法中，所述混合物中散煤的煤颗粒粒径为0～3mm，且不为零；所述沼渣的纤维长度小于8mm；

制备所述沼渣包括如下步骤：反刍动物的(以牛粪为例)粪污厌氧发酵后经固液分离获取。所述反刍动物粪污具体包括牛粪。

本发明中，所述沼渣具体可选自具备厌氧发酵工程的养牛场，通过专用的螺旋挤压式固液分离机从沼液中分离获取；

所述固液分离机具体可采用济宁市力扬环保节能设备制造有限公司生产的螺旋挤压式固液分离机，型号LJG-280，外形尺寸1300×1280×80mm；

所述沼渣主要成分为未消化的粗纤维残留物，如秸秆中的纤维等。

上述的方法中，步骤1)中所述散煤与所述沼渣在分别粉碎后混合或混合后粉碎。

本发明中，所述粉碎可采用的粉碎机可选用巩义市红旗机械厂的500型移动式粉煤机。

上述的方法中，所述方法还包括在步骤1)之前将所述沼渣烘干的步骤。具体可为烘干至质量含水率为5％以下。

上述的方法中，所述散煤为无烟煤和/或烟煤；

为方便粉碎，所述散煤粉碎之前的粒径为小于4cm。

本发明中，所述无烟煤具体可为陕西神木县的无烟煤，所述烟煤具体可为内蒙古鄂尔多斯市的烟煤。

上述的方法中，所述散煤为质量比可为1：1～2的无烟煤和烟煤的混合煤。

上述的方法中，所述混合物干重的质量与所述膨润土、所述生石灰与所述水的质量比为100：5～10：3～8：8～12。

本发明中，所述水的添加量衡量标准为各组分混合后直至用手能够攥成团即可；

步骤3)中均匀混合的标准为直到混合物没有明显色差和团块为止。

上述的方法中，所述压缩成型的压力为1×10⁵～2×10⁵N。

本发明中，步骤3)复合型煤成型设备可使用巩义市德裕机械设备销售有限公司生产的全封闭蜂窝煤机，成型压力1.2×10⁵N，生产率为60块/分。

本发明还提供了上述的方法制备得到的复合型煤。

本发明复合型煤有效利用了沼渣，并在保证复合型煤结构强度前提下，降低了膨润土等粘合剂的使用量，降低了型煤的生产成本，复合型煤着火更加容易，燃烧更加充分，其灰分降低了50％以上，具有很好的市场前景。

本发明具有以下优点：

1)使沼气工程副产品沼渣得到了充分的利用，并减少了污染气体或PM2.5的排放，有利于环境的保护；

2)减少了型煤的生产成本；

3)降低了型煤灰分；

4)减少了沼渣的堆放、运输及处理成本；

5)解决了固体燃料燃烧剩余物灰渣的处理难题。

附图说明

图1是复合型煤中起粘合作用的添加剂膨润土。

图2是复合型煤中起固硫作用的添加剂生石灰。

图3是复合型煤中的加工原料散煤煤样，其中图3(a)为陕西神木县的无烟煤，图3(b)为内蒙古鄂尔多斯市的烟煤。

图4是复合型煤实例，其中图4(a)为本发明实施例1中制备得到的，图4(b)为对比例制备得到的。

图5是复合型煤燃烧试验过程。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1、

1、沼渣获取

通过管道将厌氧发酵池中沼液抽出，灌入螺旋挤压式分离机内，经过挤压除水，固态沼渣由前端排出，分离所得沼渣需进一步烘干至质量百分含水率低于5％。

2、复合型煤制备

(1)散煤准备与混合

选取陕西神木县的无烟煤与内蒙古鄂尔多斯市的烟煤，按照干重1：1计算湿重质量并称重混合，若煤块的粒径过大，进行适当预处理减小粒径至4cm以下；添加沼渣，占煤质量的10％，充分混合后加入粉碎机进行粉碎。

(2)添加剂选择

分别添加5％膨润土，5％生石灰以及水12％，水的添加量衡量标准为直至用手能够攥成团即可，添加量的基准为干重下煤的质量。

(3)燃料成型

将混合物在复合型煤生产设备中充分混匀，直到混合物没有明显色差和团块为止，而后压缩成型制成复合型煤。

对比例、

1、型煤制备

(1)散煤准备与混合

选取陕西神木县的无烟煤与内蒙古鄂尔多斯市的烟煤，按照干重1：1计算湿重质量并称重混合，若煤块的粒径过大，进行适当预处理减小粒径至4cm以下，加入粉碎机进行粉碎。

(2)添加剂选择

分别添加12％膨润土，10％生石灰以及15％水，水的添加量衡量标准为直至用手能够攥成团即可，添加量的基准为干重下煤的质量。

(3)燃料成型

将混合物在型煤生产设备中充分混匀，直到混合物没有明显色差和团块为止，而后压缩成型制成型煤。

本发明实施例1中CO排放为13.19g/MJ，对比例CO排放为5.47g/MJ，减排58.53％。实施例1中NO排放为170mg/MJ，对比例NO排放为54mg/MJ，减排68.24％。本发明实施例1中PM2.5排放为0.037mg/MJ，对比例PM2.5排放为0.12mg/MJ，减排68.83％。本发明实施例1中挥发分为11.71％，对比例挥发分为15.94％。本发明实施例1中硫分为0.42％，对比例挥发分为0.52％。综上，说明本发明使沼气工程副产品沼渣得到了充分的利用，并减少了污染气体或PM2.5的排放，有利于环境的保护；采用沼渣既减少了沼渣堆放及处理的问题，解决了固体燃料燃烧剩余物灰渣的处理难题，又能降低型煤生产的成本。