專利名稱：固體燃料的制造方法及利用該制造方法制作的固體燃料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以煤特別是以低品質(zhì)炭為原料的改性固體燃料的制造方法及利用該制造方法制作的改性固體燃料。
背景技術(shù)：
固體燃料例如是適合用作火力發(fā)電等的燃料的物質(zhì)?，F(xiàn)在，雖然作為火力發(fā)電用的燃料廣泛使用浙青炭，但是浙青炭的產(chǎn)量逐年增加， 存在浙青炭枯竭的擔(dān)憂。因此，有效利用取代浙青炭的低品質(zhì)炭成為緊迫的課題。由于低品質(zhì)炭發(fā)熱量低且具有自燃性，因而其利用受到限制，但是作為有效利用低品質(zhì)炭的方法之一，可使用改性褐炭工藝(以下記為UBC工藝)。目前，雖然對(duì)低品質(zhì)炭進(jìn)行改性的工藝一直進(jìn)行開(kāi)發(fā)，但是大多處理?xiàng)l件為高溫、高壓，裝置成本高，或者因伴隨低品質(zhì)炭的化學(xué)變化，會(huì)產(chǎn)生含有許多熱分解物質(zhì)的廢水，使廢水處理負(fù)擔(dān)增加，因此，難以實(shí)用化。作為這樣的UBC工藝，本發(fā)明人已經(jīng)公開(kāi)了一種固體燃料，其以低品質(zhì)炭為原料， 在其細(xì)孔內(nèi)含有包含重質(zhì)油分和溶劑油分的混合油，上述重質(zhì)油分的含量按相對(duì)于無(wú)水炭重量比計(jì)為0.5% 30% (專利文獻(xiàn)1)。在專利文獻(xiàn)1的固體燃料中，通過(guò)除去低品質(zhì)炭的細(xì)孔內(nèi)的水分并且使重質(zhì)油附著于該細(xì)孔內(nèi)的表面以被覆活性點(diǎn)，抑制低品質(zhì)炭的自燃，并且通過(guò)使低品質(zhì)炭包含重質(zhì)油而實(shí)現(xiàn)高熱量化。通過(guò)使重質(zhì)油分溶解于溶劑油分實(shí)現(xiàn)低粘度化，可良好地進(jìn)行重質(zhì)油分向細(xì)孔內(nèi)的充填，由此實(shí)現(xiàn)了細(xì)孔內(nèi)活性點(diǎn)的被覆及高熱量化。但是，粉狀的改性炭很少直接作為燃料使用，通常是壓縮成型為塊狀的煤之后，將壓縮成型后的塊狀煤運(yùn)輸至消費(fèi)地(例如火力發(fā)電廠等)。在該塊狀煤的強(qiáng)度低的情況下， 運(yùn)輸期間或者裝卸作業(yè)期間有時(shí)發(fā)生碎裂及粉末化，不僅損失一部分產(chǎn)品，而且還有可能增加自燃性。因此，對(duì)該成型后的塊狀煤，要求高的強(qiáng)度。此外，為降低制造成本或者降低環(huán)境負(fù)荷，希望盡可能將從外部添加的成分的比率抑制在很低，或者達(dá)到零。專利文獻(xiàn)1 日本專利第2776278號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述情況而設(shè)立的，其目的在于，提供一種制造成本低、環(huán)境負(fù)荷降低、并且為運(yùn)輸?shù)榷鴮?shí)現(xiàn)高強(qiáng)度化且抑制了自燃的改性固體燃料的制造方法及改性固體燃料。本發(fā)明人等鑒于上述課題反復(fù)進(jìn)行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過(guò)浸漬于高溫的油中，不僅可蒸發(fā)掉包含于低品質(zhì)炭中的水分，而且利用該高溫的油還可提取原來(lái)在低品質(zhì)炭中所含的非揮發(fā)性成分，該成分能表現(xiàn)出替代重質(zhì)油分的功能。由于該成分與重質(zhì)油分一樣具有被覆低品質(zhì)炭的活性點(diǎn)而抑制自燃的功能，因而可降低來(lái)自外部的重質(zhì)油分的添加率。 進(jìn)一步深入研究后，得到如下見(jiàn)解在粉碎后的低品質(zhì)炭的表面未附著上述重質(zhì)油分的情況下，可提高成型前的粉末炭之間的附著性，進(jìn)而可提高成型后的固型物的強(qiáng)度。本發(fā)明以上述見(jiàn)解為基礎(chǔ)，其主旨在于提供一種改性固體燃料的制造方法，該方法具備將低品質(zhì)炭粉碎的工序、將粉碎后的低品質(zhì)炭與溶劑油分混合制備漿料的工序、將上述漿料加熱到水的沸點(diǎn)以上使包含于上述漿料的水分蒸發(fā)的工序、從上述漿料分離出溶劑油分而制作粉末炭的工序、以及將上述粉末炭壓縮成型的工序，其特征在于，通過(guò)將上述漿料加熱到水的沸點(diǎn)以上，用上述溶劑油分提取在上述低品質(zhì)炭所含有的非揮發(fā)性成分，再用提取的非揮發(fā)性成分被覆低品質(zhì)炭的外表面及細(xì)孔內(nèi)的內(nèi)表面，從外部添加的重質(zhì)油分的含有率，相對(duì)于干燥后的固體燃料為小于0.5質(zhì)量％， 優(yōu)選基本上為0質(zhì)量％。另外，本發(fā)明提供一種固體燃料，其為由粉碎后的低品質(zhì)炭壓縮成型而制成的固體燃料，其特征在于，上述低品質(zhì)炭的外表面及細(xì)孔內(nèi)的內(nèi)表面被包含于低品質(zhì)炭中的非揮發(fā)性成分所被覆，重質(zhì)油分的含有率相對(duì)于固體燃料為小于0. 5質(zhì)量％，優(yōu)選基本上為0
質(zhì)量％。根據(jù)本發(fā)明，可利用高溫的油溶解原來(lái)包含于低品質(zhì)炭中的非揮發(fā)性成分，該成分表現(xiàn)出替代重質(zhì)油分的功能，因而可降低來(lái)自外部的重質(zhì)油分的添加率，進(jìn)而可降低制造成本，同時(shí)可抑制對(duì)環(huán)境的不利影響。此外，根據(jù)本發(fā)明，如上所述，可降低使粉末炭之間的附著性下降的重質(zhì)油分的添加率，因而可提高成型后的固型物的強(qiáng)度。因此，根據(jù)本發(fā)明，可提供一種制造成本降低、環(huán)境負(fù)荷減少，并且為運(yùn)輸?shù)榷鴮?shí)現(xiàn)了高強(qiáng)度化的改性固體燃料的制造方法及利用該方法制作的改性固體燃料。


圖1是本發(fā)明的改性固體燃料的制造方法的工藝流程圖。圖2是表示實(shí)施本發(fā)明的改性固體燃料的制造方法的改性固體燃料的制造裝置之一例的示意圖。圖3是關(guān)于溶解于煤油的煤的揮發(fā)成分的曲線圖。圖4表示穩(wěn)定狀態(tài)的工藝流程圖。圖5是表示重質(zhì)油分(具體而言就是浙青)的質(zhì)量分率(相對(duì)于無(wú)水炭的比)(質(zhì)量％)和成型品強(qiáng)度(kg重)的關(guān)系的曲線圖。符號(hào)說(shuō)明1 混合槽2 泵3 :預(yù)熱器4 :預(yù)熱器5 氣液分離器6 泵7 蒸發(fā)器8:壓縮機(jī)
9 油水分離器10離心分離器11螺旋壓力機(jī)12干燥機(jī)13凝縮器14泵15冷卻器16加熱器
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的改性固體燃料的制造方法及利用該制造方法制作的改性固體燃料詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。但是，以下所示的實(shí)施方式是舉例說(shuō)明本發(fā)明的方式，并不是進(jìn)行限定。此外，在各圖上，對(duì)于共同的部件、構(gòu)成要素添加同一符號(hào)并省略重復(fù)的說(shuō)明。(實(shí)施方式1)本發(fā)明的改性固體燃料的制造方法是將低品質(zhì)炭粉碎，將粉碎后的上述低品質(zhì)炭與溶劑油分混合制備漿料，將上述漿料加熱至水的沸點(diǎn)以上，使包含于上述漿料中的水分蒸發(fā)，從上述漿料中分離出溶劑油分，制作粉末炭，將上述粉末炭進(jìn)行壓縮成型的固體燃料的制造方法，其特征在于，通過(guò)將上述漿料加熱到水的沸點(diǎn)以上，用上述溶劑油分提取包含于上述低品質(zhì)炭的非揮發(fā)性成分，再用提取的非揮發(fā)性成分被覆低品質(zhì)炭的外表面及細(xì)孔內(nèi)的內(nèi)表面，將從外部添加的重質(zhì)油分的添加率設(shè)定為相對(duì)于干燥后的固體燃料(即， 對(duì)無(wú)水炭比)為小于0. 5質(zhì)量％，優(yōu)選基本上為0質(zhì)量％。根據(jù)本發(fā)明的固體燃料的制造方法，在粉碎后的低品質(zhì)炭中混合的油作為溶劑油分發(fā)揮作用，利用高溫的油提取原來(lái)包含于低品質(zhì)炭中的非揮發(fā)性成分，實(shí)現(xiàn)該非揮發(fā)性成分替代重質(zhì)油分的功能，因而可降低來(lái)自外部的重質(zhì)油分的添加率。并且，不僅減少了重質(zhì)油分的添加量，而且通過(guò)使用包含于低品質(zhì)炭中的非揮發(fā)性成分作為替代物來(lái)被覆低品質(zhì)炭的細(xì)孔內(nèi)的活性點(diǎn)，因而可與添加重質(zhì)油分的情況同樣地抑制自燃。此外，根據(jù)本發(fā)明的固體燃料的制造方法，由于可減少使粉末炭之間的附著性下降的重質(zhì)油分的添加率，因而可提高成型后的固型物的強(qiáng)度。圖1是本發(fā)明的改性固體燃料的制造方法的工藝流程。使用圖1詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的改性固體燃料的制造方法。圖2是表示實(shí)施本發(fā)明的改性固體燃料的制造方法的改性固體燃料的制造裝置之一例的示意圖。本發(fā)明的改性固體燃料的制造方法具備低品質(zhì)炭粉碎及漿料制備工序、脫水工序、固液分離工序、壓縮成型工序。此外，也可以在固液分離工序和壓縮成型工序之間還具備對(duì)干燥后的固體成分進(jìn)行冷卻的工序。在此，粉碎后的低品質(zhì)炭的漿料制備工序在相當(dāng)于圖1的工藝流程中的混合部， 即在圖2的改性固體燃料的制造裝置的混合槽1內(nèi)進(jìn)行。另外，脫水工序在相當(dāng)于圖1的工藝流程中的脫水部，即在圖2的制造裝置的蒸發(fā)器7及氣液分離器5內(nèi)進(jìn)行。此外，固液分離工序在相當(dāng)于圖1的工藝流程中的固液分離部(機(jī)械分離及加熱分離)，即在圖2的制造裝置的機(jī)械固液分離器(離心分離器)10、螺旋壓力機(jī)11及干燥機(jī)12內(nèi)進(jìn)行。而且，壓縮成型工序在相當(dāng)于圖1的工藝流程中的成型部，即在制造裝置的壓縮成型機(jī)(未圖示)內(nèi)進(jìn)行。實(shí)施本發(fā)明的改性固體燃料的制造方法的改性固體燃料的制造裝置具有將含有溶劑油分的混合油與低品質(zhì)炭混合而制備原料漿料的混合槽1、對(duì)該原料漿料進(jìn)行水分蒸發(fā)處理的蒸發(fā)器7及氣液分離器5、對(duì)該水分蒸發(fā)處理后的漿料進(jìn)行固液分離的固液分離器(離心分離器)10、螺旋壓力機(jī)11和干燥機(jī)12、以及對(duì)干燥后的粉末狀固體燃料進(jìn)行壓縮成型制作成型固體燃料的壓縮成型機(jī)(未圖示)。下面，對(duì)各工序進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。1、低品質(zhì)炭粉碎及漿料制備工序如圖1及圖2所示，將原料低品質(zhì)炭粉碎后，將其供給到混合部即混合槽1，在混合槽1中使粉碎后的低品質(zhì)炭和含有溶劑油分的油混合制備原料漿料。作為與該低品質(zhì)炭混合的溶劑油分，只要是能夠提取包含于低品質(zhì)炭中的非揮發(fā)性成分，就可使用各種溶劑油分。作為該溶劑油分，雖然從與非揮發(fā)性成分及重質(zhì)油分的親和性、作為漿料的可操作性、 向細(xì)孔內(nèi)進(jìn)入的容易性等觀點(diǎn)考出發(fā)，優(yōu)選低沸點(diǎn)輕質(zhì)油分，但是若考慮在水分蒸發(fā)溫度下的穩(wěn)定性，則推薦沸點(diǎn)100°c以上優(yōu)選400°C以下的石油系油。若舉例該石油系油，則可列舉煤油、汽油、柴油，另一方面也可以是煤液化油。最好能使用煤油。在此，雖然溶劑油分中也可混合重質(zhì)油，但向混合槽1添加的油即重質(zhì)油的添加量，按照如下方式進(jìn)行調(diào)節(jié)是重要的，即固體燃料(將通過(guò)固液分離得到的塊用干燥機(jī)進(jìn)行油分處理后的固體燃料)的重質(zhì)油分的附著量，相對(duì)于該固體燃料中的干燥基質(zhì)中的低品質(zhì)炭(改性炭)，即按相對(duì)于無(wú)水炭的比計(jì)，為小于0. 5質(zhì)量％，優(yōu)選基本上為0質(zhì)量％。另外，如圖1所示，也可以使從脫水部、固液分離部(機(jī)械分離)及固液分離部 (加熱分離)排出的油分等作為循環(huán)油，向混合部添加并使其循環(huán)，在該循環(huán)油中可以添加溶劑油分及重質(zhì)油分。該情況下重要的是，重質(zhì)油的添加量與上述情況相同，即固體燃料 (將通過(guò)固液分離得到的塊用干燥機(jī)進(jìn)行油分處理后的固體燃料)的重質(zhì)油分的附著量， 相對(duì)于該固體燃料中的干燥基質(zhì)中的低品質(zhì)炭(改性炭)，即按相對(duì)于無(wú)水炭的比計(jì)，為小于0. 5質(zhì)量％，優(yōu)選基本上為0質(zhì)量％。在本發(fā)明中，所謂低品質(zhì)炭是指含有大量水分需要進(jìn)行脫水的煤，例如在干燥基質(zhì)中至少含有20質(zhì)量％的水分的煤。當(dāng)然，在該低品質(zhì)炭中也可以含有高質(zhì)量炭等。作為這樣的低品質(zhì)炭可列舉例如褐煤、褐炭、亞浙青炭等。例如，作為褐炭可列舉維多利亞炭、北達(dá)科他炭、貝爾加炭等，作為亞浙青炭可列舉西溫格(日文原文西〃 > 二 )炭、賓努干炭 (Birumgancoal)、薩馬蘭格炭(Samarangau coal)等。低品質(zhì)炭不限于上述舉出的例子，只要是含有大量的水分希望進(jìn)行脫水的炭都包含在本發(fā)明的低品質(zhì)炭之內(nèi)。另外，在本發(fā)明中，所謂非揮發(fā)性成分是指本來(lái)就包含于低品質(zhì)炭中的非揮發(fā)性油分，將其提取后被覆低品質(zhì)炭的外表面并且被覆其細(xì)孔內(nèi)的內(nèi)表面的物質(zhì)。這樣，由于利用非揮發(fā)性成分被覆了低品質(zhì)炭的細(xì)孔內(nèi)的活性點(diǎn)，因而該非揮發(fā)性成分可抑制自燃。作為這樣的非揮發(fā)性成分可列舉芳香族高分子有機(jī)化合物。在本發(fā)明中，所謂重質(zhì)油分是指如真空殘余油那樣的例如即使在400°C下基本上也不顯示蒸氣壓的重質(zhì)成分或者含有該重質(zhì)成分的油，與上述的非揮發(fā)性成分同樣，其通過(guò)在低品質(zhì)炭的細(xì)孔內(nèi)被覆活性點(diǎn)而具有抑制自燃的功能。以此為例可列舉石油浙青、天然浙青及脂肪族系高分子有機(jī)化合物、芳香族系高分子有機(jī)化合物等。另外，在本發(fā)明中，所謂溶劑油分是指可以將重質(zhì)油分溶解而實(shí)現(xiàn)重質(zhì)油分的低粘性化，由此使向低品質(zhì)炭的細(xì)孔內(nèi)的含浸變得容易、且還可以將包含于低品質(zhì)炭中的非揮發(fā)性成分提取出來(lái)的油分。另外，溶劑油分也是指可以將非揮發(fā)性成分溶解實(shí)現(xiàn)其低粘性化，由此使向低品質(zhì)炭的細(xì)孔內(nèi)的含浸變得容易的油分。但是，該重質(zhì)油分在將粉末狀的固體燃料進(jìn)行壓縮成型的情況下，由于降低了該壓縮成型后的固體燃料自身的機(jī)械強(qiáng)度，因而優(yōu)選盡可能減少該重質(zhì)油分。如上所述，重質(zhì)油分的添加量以如下進(jìn)行調(diào)整，即重質(zhì)油分在固體燃料(用干燥機(jī)對(duì)通過(guò)固液分離得到的塊進(jìn)行油分蒸發(fā)處理后的燃料)的附著量，相對(duì)于該固體燃料中的干燥基質(zhì)中的低品質(zhì)炭(改性炭)(按相對(duì)于無(wú)水炭的比計(jì))為小于0.5質(zhì)量％，優(yōu)選基本上為0質(zhì)量％。在此， 圖5表示重質(zhì)油分(具體而言就是浙青)的質(zhì)量比率(相對(duì)于無(wú)水炭的比)(質(zhì)量％)和成型品強(qiáng)度(kg重)的關(guān)系。橫軸為重質(zhì)油分的質(zhì)量比率(相對(duì)于無(wú)水炭的比)(質(zhì)量％)，縱軸為成型品強(qiáng)度(kg重)。如圖5所示，若固體燃料中的重質(zhì)油分的附著量達(dá)到0質(zhì)量％ 0. 5質(zhì)量％，則成型后的固體燃料的強(qiáng)度可達(dá)到約68kg重 約87kg重，特別是當(dāng)該附著量為0質(zhì)量％時(shí)，成型后的固體燃料的強(qiáng)度可達(dá)到約87kg重，由于可得到最大的強(qiáng)度故而優(yōu)選。若成型后的固體燃料粉碎，則固體燃料的活性點(diǎn)與空氣的接觸機(jī)會(huì)增加，自燃性有可能會(huì)增加，但只要如上述那樣將重質(zhì)油分的附著量設(shè)為0質(zhì)量％ 0. 5質(zhì)量％來(lái)提高成型后固體燃料的強(qiáng)度，就可防止自燃。作為本發(fā)明的混合槽，其種類無(wú)特別限定，可使用各種混合槽，但通常優(yōu)選使用軸流式攪拌機(jī)等?？梢酝ㄟ^(guò)該低品質(zhì)炭粉碎及漿料制備工序，將粉碎后的低品質(zhì)炭和含有溶劑油分的油進(jìn)行混合來(lái)制備原料漿料。2.脫水工序利用泵2將如上述操作得到的原料漿料輸送到預(yù)熱器3、4，用預(yù)熱器3、4對(duì)其進(jìn)行預(yù)熱。其后，用蒸發(fā)器7使原料漿料升溫。在蒸發(fā)器7內(nèi)加壓加熱到1 40個(gè)大氣壓 (優(yōu)選2 5個(gè)大氣壓)、100°C 250°C (優(yōu)選120°C 160°C )進(jìn)行油中脫水。在蒸發(fā)器 7內(nèi)，通過(guò)將原料漿料如上述那樣加熱到水的沸點(diǎn)以上，除去水蒸氣，并且利用包含于原料漿料的溶劑油分提取包含于低品質(zhì)炭中的非揮發(fā)性成分。這樣，由于在低品質(zhì)炭中所含的非揮發(fā)性成分被提取出來(lái)，而該非揮發(fā)性成分可以替代重質(zhì)油分的功能，因次如上所述，可以降低添加的重質(zhì)油分的量。這樣操作將原料漿料輸送到氣液分離器5，利用氣液分離器5將原料漿料的水分以蒸氣形式除去。將水蒸氣分離之后，從其底部提取漿料，通過(guò)泵6輸送到離心分離器10 的方向。從輸送線的中途分支一部分，使其通過(guò)蒸發(fā)器7并使其升溫之后，反送到氣液分離器5。另一方面，使通過(guò)在蒸發(fā)器7產(chǎn)生的水蒸氣中氣液分離得到的氣相成分通過(guò)壓縮機(jī)8 來(lái)進(jìn)行升壓，利用其熱能在蒸發(fā)器7中對(duì)漿料進(jìn)行加熱并進(jìn)行油中脫水。將該氣相成分繼續(xù)輸送到預(yù)熱器3，作為原料漿料的預(yù)熱源利用，然后，由油水分離器9進(jìn)行油水分離并將水廢棄。使通過(guò)該油水分離回收的油返回到混合槽1進(jìn)行再利用。雖然在該脫水工序中，為進(jìn)行脫水處理需要將原料漿料加熱到水的沸點(diǎn)以上，但是，由于還需要利用包含于原料漿料的溶劑油分提取非揮發(fā)性成分，因而優(yōu)選將原料漿料加熱到100°C以上。雖然在常壓下使水蒸發(fā)時(shí)，必須進(jìn)行最低100°c的加熱，但是，為使裝置小型化也可以高于常壓進(jìn)行加壓運(yùn)轉(zhuǎn)。由此，氣相的容積減小。另外，為將壓縮機(jī)的尺寸設(shè)計(jì)為合理的大小，也可以將工藝壓力加壓到常壓以上。當(dāng)進(jìn)行加壓時(shí)，由于水的沸點(diǎn)上升，加熱溫度必須達(dá)到100°C以上。例如，在0.4MPa的加壓狀態(tài)下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，需要加熱到 145°C以上使水蒸發(fā)。另一方面，當(dāng)溫度高達(dá)所需以上時(shí)，不僅僅是水就連溶劑油也會(huì)被蒸發(fā)掉。在本工藝中，需要盡可能減少溶劑油的蒸發(fā)。因此，在用比運(yùn)轉(zhuǎn)壓力條件的水的沸點(diǎn)高數(shù)攝氏度左右的溫度下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)是合理的。此外，從提取煤的非揮發(fā)性成分的觀點(diǎn)考慮， 優(yōu)選溫度高的方案。關(guān)于本發(fā)明的蒸發(fā)器7，其種類沒(méi)有特別限定，可以使用各種蒸發(fā)器，例如可列舉加熱式蒸發(fā)器、減壓式蒸發(fā)器或者加熱及減壓式蒸發(fā)器等。例如，可使用閃蒸型、線圈型、強(qiáng)制循環(huán)式垂直管型等蒸發(fā)器。通常優(yōu)選帶有熱交換器的強(qiáng)制循環(huán)型等的蒸發(fā)器。如上所述，通過(guò)該脫水工序使包含于低品質(zhì)炭中的水分蒸發(fā)掉，由此可以除去水蒸氣，并且利用包含于原料漿料中的溶劑油分提取出包含于低品質(zhì)炭中的非揮發(fā)性成分。3.固液分離工序如上所述，進(jìn)行了水分蒸發(fā)處理之后，將進(jìn)行了水分蒸發(fā)處理的漿料輸送到固液分離部(機(jī)械分離)，利用機(jī)械性的固液分離器進(jìn)行固液分離。作為該機(jī)械性的固液分離器，其種類無(wú)特別限定，可使用各種裝置，若要例示則可列舉離心分離機(jī)、壓榨機(jī)、沉淀槽、 過(guò)濾機(jī)等。雖然在本實(shí)施方式中，首先利用離心分離器10進(jìn)行濃縮，再利用螺旋壓力機(jī)11 進(jìn)行壓榨，但是也可以只用離心分離器或者只用螺旋壓力機(jī)來(lái)完成，也可以替代離心分離器而采用沉淀分離，另外還可替代壓榨而采用真空過(guò)濾。也可以將通過(guò)固液分離得到的油作為循環(huán)油反送到混合槽1。將由此分離出的固體成分(塊)輸送到固液分離部(加熱分離)，在干燥機(jī)12中邊使載氣流動(dòng)邊進(jìn)行加熱，從而將油分蒸發(fā)，由此得到固體燃料。在該加熱分離工序中，煤表面及煤的細(xì)孔被非揮發(fā)性成分被覆。即，溶劑油分蒸發(fā)，另一方面，煤中所含的非揮發(fā)性成分(重質(zhì)油分)未被蒸發(fā)，因而殘留于煤的表面及細(xì)孔內(nèi)。該干燥推薦流動(dòng)層方式或者轉(zhuǎn)筒干燥方式。也可以將此前被載氣送出而分離了的油送往冷凝器13，作為油分進(jìn)行回收后，作為潤(rùn)滑油反送到混合槽1。如上所述，通過(guò)該固液分離工序，利用機(jī)械性的固液分離器對(duì)漿料進(jìn)行固液分離， 利用干燥機(jī)使包含于固體成分中的油分蒸發(fā)，由此可以得到粉末狀的固體燃料。4.壓縮成型工序如上述操作得到的粉末狀的固體燃料被從干燥機(jī)輸送到成型部，利用壓縮成型機(jī) (未圖示)進(jìn)行壓縮成型，成為成型固體燃料。若例示該壓縮成型機(jī)，則可列舉壓片成型機(jī) (壓片化)及雙輥成型機(jī)(輥式壓力機(jī))，通常優(yōu)選使用雙輥成型機(jī)。通過(guò)該壓縮成型工序， 可制作進(jìn)行了壓縮成型的成型固體燃料。根據(jù)上述方法，不僅減少了重質(zhì)油分的添加量，而且可以與添加重質(zhì)油分的情況一樣地抑制自燃，并可提高成型后的固體燃料的強(qiáng)度。實(shí)施例實(shí)施例1 關(guān)于包含于低品質(zhì)炭中的非揮發(fā)性成分的性質(zhì)有報(bào)告提出，在油中進(jìn)行煤的脫水時(shí)，通過(guò)使像浙青那樣的非揮發(fā)性的重質(zhì)油共存，浙青被有效地吸附于煤的細(xì)孔，自燃性被抑制(專利第2776278號(hào)公報(bào))。
本發(fā)明人等認(rèn)為，由于煤的一部分的非揮發(fā)性成分溶解于高溫的油中而被提取出來(lái)，因此該溶解了的非揮發(fā)性成分可以表現(xiàn)替代浙青的功能。于是，測(cè)定了煤(印度尼西亞產(chǎn)褐炭)向高溫的溶劑油分(煤油)中的溶解度。方法如下1)在室溫下將粉碎炭(直徑Imm以上、10質(zhì)量％以下)和煤油在圓底燒瓶中進(jìn)行
混合ο2)將圓底燒瓶裝入加熱器逐漸進(jìn)行加熱，持續(xù)2個(gè)小時(shí)將試樣升溫至140°C。此時(shí)，為使燒瓶?jī)?nèi)成為惰性氛圍氣而供給200cm3/分鐘的氮?dú)?。另外，在該期間將蒸發(fā)出的煤中的水分從圓底燒瓶的上部以蒸氣形式抽出，在冷卻管中進(jìn)行凝縮并以液體形式提取到系統(tǒng)外。將將圓底燒瓶?jī)?nèi)的試樣在140°C下保持1個(gè)小時(shí)。3)接著，將圓底燒瓶?jī)?nèi)的試樣在高溫狀態(tài)下直接進(jìn)行過(guò)濾(0. IMPa的氮?dú)庀逻M(jìn)行加壓)，使固相和液相分離。4)將分離后的液相暫時(shí)進(jìn)行冷卻后，注入到蒸餾裝置的燒瓶，在下述的條件下進(jìn)行減壓蒸餾，使煤油蒸發(fā)并提取到系統(tǒng)外，從而回收蒸發(fā)殘?jiān)慈芙庥诿河偷拿旱姆菗]發(fā)性成分。壓力IOmmHg升溫速度2°C/分鐘最終達(dá)到溫度159°C (達(dá)到最終溫度后，保持至不產(chǎn)生蒸氣60分鐘)圖3表示測(cè)定結(jié)果。在此，s/c表示裝入煤油重量和煤重量(干燥基質(zhì))之比。煤重量減少率表示溶解于煤油的成分相對(duì)于裝入的干燥炭重量的重量比率。如表3所示，得知140°C的煤油中溶解了至少的原料煤。此外得知，即使用別的類型的炭也同樣地在140°C的煤油中溶解至少的原料
iS ο還得知，從該煤溶解在煤油中的成分為非揮發(fā)性的重質(zhì)油，由于和現(xiàn)有技術(shù)中從外部添加的浙青那樣的重質(zhì)油分性質(zhì)非常類似，因而不需要從外部添加重質(zhì)油分，可構(gòu)筑低品質(zhì)炭改性工藝。實(shí)施例2 對(duì)于工藝流程接著，作為一例將穩(wěn)定狀態(tài)下的工藝流程與物質(zhì)收支一同示于圖4。圖4中的數(shù)量表示質(zhì)量流量。在此，DC為無(wú)水炭，SC為煤中包含的非揮發(fā)性成分，W表示水，0表示煤油。 原料炭中約可溶于煤油，在進(jìn)行循環(huán)的煤油中，其濃度經(jīng)時(shí)性地變高。在脫水部，煤中
溶解于高溫煤油。另一方面，在固液分離部(機(jī)械分離)，一部分煤油殘留于煤的表面及細(xì)孔內(nèi)。在該煤油中，約含有3%的煤的可溶于煤油成分即包含于煤中的非揮發(fā)性成分，因而在下面的固液分離部(加熱分離)，相對(duì)于煤油的蒸發(fā)分離，非揮發(fā)性的煤的可溶于煤油的成分殘留于煤的表面及細(xì)孔。在現(xiàn)有技術(shù)中，添加重質(zhì)成分(浙青)是為了抑制低品質(zhì)炭的自燃。因此，將殘留于成品的質(zhì)量成分的比例設(shè)為例如1質(zhì)量％。因此，為得到同等品質(zhì)的成品，使煤中可溶于煤油中的非揮發(fā)性成分設(shè)為在成品殘留1質(zhì)量％。因此，在圖4的機(jī)械性固液分離工序 (離心分離)中，只要將包含于固相側(cè)的無(wú)水炭(DC)和可溶于煤油的非揮發(fā)性成分(SC)的重量比設(shè)為99 1即可。此時(shí)，供給到機(jī)械性的固液分離工序(離心分離)的漿料中的非揮發(fā)性成分和煤油的質(zhì)量比為4. 5 157即約為3 100。因此，只要將包含于固相側(cè)的無(wú)水炭與煤油之比設(shè)為99 33(在圖4為99 34.幻左右，就可使無(wú)水炭、煤油及包含于煤中的非揮發(fā)性成分的重量比達(dá)到99 33 1。雖然含有該煤油的固相在下面的加熱工序(干燥工序)中，煤油的大部分氣化而被分離，但是由于可溶于煤油的非揮發(fā)性成分為重質(zhì)，因而不能被分離而原封不動(dòng)地殘留于煤表面。在連續(xù)離心分離機(jī)中，決定固相和液相的分離性能的主參數(shù)為轉(zhuǎn)速和平均滯留時(shí)間。轉(zhuǎn)速越大或平均滯留時(shí)間越長(zhǎng)，殘留于固相的液相越少。在連續(xù)式離心分離機(jī)中，有各種尺寸、型號(hào)，雖然用于得到所期望的固液分離性能的轉(zhuǎn)速和平均滯留時(shí)間因各種差異而不能一概決定，但是在本發(fā)明中，像上述那樣通過(guò)進(jìn)行固液分離可使約1質(zhì)量％的非揮發(fā)性成分殘留在無(wú)水炭中，優(yōu)選可以不再添加重質(zhì)油分。實(shí)施例3 成型固體燃料的強(qiáng)度在現(xiàn)有技術(shù)(專利第2776278號(hào)公報(bào))中，按相對(duì)無(wú)水炭質(zhì)量比計(jì)，重質(zhì)油分的含量至少添加0. 5質(zhì)量％。在選擇浙青作為重質(zhì)油分，改變浙青質(zhì)量比率(相對(duì)于無(wú)水炭的比)，對(duì)低品質(zhì)炭 (印度尼西亞產(chǎn)的褐炭)進(jìn)行改性之后，利用雙輥式成型機(jī)(日本古河大冢鐵工株式會(huì)社制造1(-20 制造了炭球狀的固體燃料。將雙輥式成型機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)為8rpm。用壓碎強(qiáng)度計(jì) (古河大塚鐵工株式會(huì)社制造XA-500)測(cè)定了其強(qiáng)度。將其結(jié)果示于圖5。圖5是表示重質(zhì)油分(具體而言就是浙青)的質(zhì)量比率(相對(duì)于無(wú)水炭的比)[質(zhì)量％ ]和成型品強(qiáng)度(kg重)的關(guān)系的曲線圖。橫軸為重質(zhì)油分(具體而言就是浙青)的質(zhì)量比率(對(duì)無(wú)水炭(質(zhì)量％)，縱軸為成形品強(qiáng)度(kg重)。如圖 5所示，若將固體燃料中的重質(zhì)油分的附著量設(shè)為0質(zhì)量％ 0. 5質(zhì)量％，則成型后的固體燃料的強(qiáng)度可達(dá)到約68kg重 約87kg重。特別是在該附著量為0質(zhì)量％的情況下，成型后的固體燃料的強(qiáng)度為約87kg重，得到最大的強(qiáng)度。雖然若成型固體燃料粉化，則固體燃料的活性點(diǎn)與空氣的接觸機(jī)會(huì)增加，有可能增加自燃性，但是，如上所述，若將重質(zhì)油分的附著量設(shè)為0質(zhì)量％ 0.5質(zhì)量％以提高成型固體燃料的強(qiáng)度，則可以防止自燃。根據(jù)圖 5得知，浙青質(zhì)量比率低的一方成型品的強(qiáng)度高，特別是在0質(zhì)量％即不添加浙青的情況下得到最高強(qiáng)度。雖然為提高成型品強(qiáng)度，優(yōu)選成型前的粉末炭之間的附著性高的一方，但可以認(rèn)為因浙青吸附于煤的表面會(huì)使其附著性降低。雖然詳細(xì)的機(jī)構(gòu)尚不明確，但是可以認(rèn)為，由于浙青源于石油(脂肪族系)，因而與煤(芳香族系)的親和性(附著性)差。
權(quán)利要求
1.一種固體燃料的制造方法，具備將低品質(zhì)炭粉碎的工序、將粉碎后的所述低品質(zhì)炭與溶劑油分混合制備漿料的工序、 將所述漿料加熱到水的沸點(diǎn)以上使包含于所述漿料中的水分蒸發(fā)的工序、 將溶劑油分從所述漿料中分離而制作粉末炭的工序、以及將所述粉末炭壓縮成型的工序，其特征在于，通過(guò)將所述漿料加熱到水的沸點(diǎn)以上，用所述溶劑油分提取包含于所述低品質(zhì)炭的非揮發(fā)性成分，再用提取的非揮發(fā)性成分被覆低品質(zhì)炭的外表面及細(xì)孔內(nèi)的內(nèi)表面， 使從外部添加的重質(zhì)油分的含有率相對(duì)于干燥后的固體燃料小于0. 5質(zhì)量％。
2.如權(quán)利要求1所述的固體燃料的制造方法，其特征在于，基本上不添加所述重質(zhì)油分。
3.—種固體燃料，由粉碎后的低品質(zhì)炭壓縮成型而成，其特征在于，所述低品質(zhì)炭的外表面及細(xì)孔內(nèi)的內(nèi)表面被在低品質(zhì)炭中所含的非揮發(fā)性成分被覆， 重質(zhì)油分的含有率相對(duì)于固體燃料為小于0. 5質(zhì)量％。
4.如權(quán)利要求3所述的固體燃料，其特征在于，基本上不添加所述重質(zhì)油分。
全文摘要
本發(fā)明提供一種制造成本低、環(huán)境負(fù)荷降低、并且為運(yùn)輸?shù)榷鴮?shí)現(xiàn)高強(qiáng)度化且抑制了自燃的改性固體燃料的制造方法及改性固體燃料。本發(fā)明的制造方法，具備將低品質(zhì)炭粉碎的工序、將粉碎后的所述低品質(zhì)炭與溶劑油分混合制備漿料的工序、將所述漿料加熱到水的沸點(diǎn)以上以蒸發(fā)掉包含于所述漿料的水分的工序、將溶劑油從所述漿料中分離而制作粉末炭的工序、以及將所述粉末炭壓縮成型的工序，其特征在于，通過(guò)將所述漿料加熱到水的沸點(diǎn)以上，用所述溶劑油分提取包含于所述低品質(zhì)炭的非揮發(fā)性成分，再用提取的非揮發(fā)性成分被覆低品質(zhì)炭的外表面及細(xì)孔內(nèi)的內(nèi)表面，使從外部添加的重質(zhì)油分的含有率相對(duì)于干燥后的固體燃料小于0.5質(zhì)量％。
文檔編號(hào)C10L9/08GK102171315SQ200980139458
公開(kāi)日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2009年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月9日
發(fā)明者山本誠(chéng)一, 木下繁, 杉田哲, 美藤裕, 重久卓夫 申請(qǐng)人:株式會(huì)社神戶制鋼所