本發(fā)明涉及一種適用于搗固焦?fàn)t的包覆有低階煤和垃圾顆粒的型煤原料的提質(zhì)工藝，屬于低階煤提質(zhì)轉(zhuǎn)化技術(shù)領(lǐng)域。
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(fèi)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(diǎn)，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(fèi)。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(diǎn)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(yàn)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(fèi)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(yùn)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(yùn)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(shí)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(shí)現(xiàn)低階煤和垃圾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)而提供一種適于搗固焦?fàn)t的含有低階煤和垃圾顆粒的型煤原料的提質(zhì)工藝。
為此，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案為：
一種包覆有低階煤和垃圾顆粒的型煤原料的提質(zhì)工藝，包括：
(1)將可燃垃圾和/或可堆肥垃圾干燥、粉碎并壓制成顆粒物，備用；
(2)將低階煤與有機(jī)粘結(jié)劑混合形成混合物，所述混合物經(jīng)粉碎后再與步驟(1)的顆粒物混勻形成低階煤本體原料，備用；
其中，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％，以質(zhì)量計所述顆粒物的加入量為所述低階煤本體原料質(zhì)量的20-50％；
(3)對非低階煤進(jìn)行加壓成型，形成非低階煤型煤底層；在所述非低階煤型煤底層上加入所述低階煤本體原料和非低階煤，并使所述非低階煤位于所述低階煤本體原料的外圍，對所述低階煤本體原料和所述非低階煤進(jìn)行加壓成型，形成型煤中層；再在所述型煤中層上繼續(xù)加入非低階煤并加壓成型，得到最終的型煤原料；
(4)將步驟(3)的型煤原料推入焦?fàn)t內(nèi)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、粗 苯的混合物，同時得到副產(chǎn)品焦炭。
干燥后的所述可燃垃圾和/或可堆肥垃圾的含水率不大于17wt％；所述顆粒物的密度為1.0-1.2g/cm3。
以質(zhì)量計，所述有機(jī)粘結(jié)劑的加入量為所述低階煤質(zhì)量的5-40％。
所述有機(jī)粘結(jié)劑為軟化點(diǎn)大于100℃的瀝青質(zhì)。
所述瀝青質(zhì)為軟化點(diǎn)不小于120℃的煤瀝青或石油瀝青。
所述瀝青質(zhì)為高溫瀝青，以質(zhì)量計，所述高溫瀝青的固定碳含量在25％以上，碳?xì)浔葹?-11。
所述低階煤的g值小于50、揮發(fā)分含量大于40％；
以質(zhì)量計，所述低階煤本體原料的加入量為所述型煤原料質(zhì)量的40-70％。
所述低階煤本體原料的加入量為所述型煤原料質(zhì)量的40-50％。
所述顆粒物的加入量為所述低階煤本體原料質(zhì)量的20-35％。
所述提質(zhì)處理在搗固焦?fàn)t中進(jìn)行，所述型煤原料在搗固設(shè)備中進(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(diǎn)：
1、本發(fā)明提供的包覆有低階煤和垃圾顆粒的型煤原料的提質(zhì)工藝，通過加入在850℃隔絕空氣條件下干餾失重小于50％的有機(jī)粘結(jié)劑，利用其粘結(jié)性將由低階煤和垃圾顆粒粘結(jié)成型，一方面可使低階煤和垃圾顆粒能夠推入搗固焦?fàn)t中進(jìn)行提質(zhì)處理，另一方面還使得低階煤和垃圾顆粒提質(zhì)完 成后的固體產(chǎn)物不易粉化，易于搗固焦?fàn)t的推焦，更重要的是上述有機(jī)粘結(jié)劑與低階煤和垃圾顆?；旌虾?，有機(jī)粘結(jié)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)明的提質(zhì)工藝通過將非低階煤設(shè)置在低階煤本體原料的外部，使得低階煤本體原料在高溫提質(zhì)過程中產(chǎn)生的液體滲入至非低階煤中，有助于提高低階煤本體原料產(chǎn)生的焦炭的質(zhì)量。由此，本發(fā)明的提質(zhì)工藝不僅解決了現(xiàn)有技術(shù)因不存在大規(guī)模的工業(yè)化設(shè)備而使低階煤和垃圾應(yīng)用受限的問題，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。
本發(fā)明的提質(zhì)工藝充分利用高溫干餾能使可燃垃圾、可堆肥垃圾中的有機(jī)物轉(zhuǎn)換成油氣、且殘余物可用作化工焦的特性，通過在低階煤中嵌入適量的垃圾顆粒，不僅有利于在降低型煤原料生產(chǎn)成本的條件下仍能確保較高的油氣和焦炭產(chǎn)率，還可有效實(shí)現(xiàn)對垃圾的資源化利用，使得本發(fā)明的提質(zhì)工藝既有可觀的經(jīng)濟(jì)效益又有一定的社會效益。
2、本發(fā)明提供的包覆有低階煤和垃圾顆粒的型煤原料的提質(zhì)工藝，優(yōu)選有機(jī)粘結(jié)劑為軟化點(diǎn)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提質(zhì)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(shí)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(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的 實(shí)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(shí)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(shí)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)工藝中的煤成分適用于所有的低階煤、中階煤、高階煤或中高階煤原料。為便于說明，下述實(shí)施例中的低階煤以次煙煤或褐煤為例，非低階煤的煤原料以1/3焦煤或焦煤為例。為便于比較和說明，以下實(shí)施例中，wt％表示質(zhì)量百分含量，干煤的質(zhì)量＝(低階煤的質(zhì)量×75％+垃圾顆粒的質(zhì)量×85％+非低階煤的質(zhì)量×90％+有機(jī)粘結(jié)劑的質(zhì)量)，“kg/t干煤”指每噸干煤得到的產(chǎn)品的千克數(shù)，“nm3/t干煤”指每噸干煤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(shí)施例1
(1)將可燃垃圾干燥至含水率為17wt％以下，粉碎并壓制成密度為1.0g/cm3的顆粒物，備用；
(2)將次煙煤與有機(jī)粘結(jié)劑共同粉碎后再與步驟(1)的顆粒物混勻，形成低階煤本體原料，備用；
其中，次煙煤的g值為45，揮發(fā)份含量大于40％；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(diǎn)為105℃；在該低階煤本體原料中，以質(zhì)量計，顆粒物的加入量為低階煤本體原料質(zhì)量的20wt％，有機(jī)粘結(jié)劑的加入量為次煙煤質(zhì)量的40wt％；
(3)采用搗固設(shè)備對粉碎的1/3焦煤進(jìn)行搗固成型，形成非低階煤型煤底層，并在該非低階煤型煤底層上加入1/3焦煤和步驟(2)的低階煤本體原料，在這一過程中1/3焦煤沿裝煤箱的兩端加入，即1/3焦煤圍 繞低階煤本體原料進(jìn)行裝煤粉的過程，繼續(xù)采用搗固設(shè)備對上述煤原料進(jìn)行搗固成型，形成型煤中層，最后在該型煤中層上繼續(xù)加入1/3焦煤進(jìn)行搗固成型，形成非低階煤型煤頂層，從而得到最終的型煤原料，也即是，型煤原料的中部為低階煤型煤本體，低階煤型煤本體的上、下及左右側(cè)面均包覆有1/3焦煤層；
以質(zhì)量計，低階煤本體原料的加入量為型煤原料質(zhì)量的40wt％；
(4)將步驟(3)的型煤原料推入焦?fàn)t內(nèi)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、粗苯的混合物，同時得到副產(chǎn)品焦炭；采用常規(guī)工藝分離得到粗煤氣、焦油，并進(jìn)一步從煤氣中分離出粗苯，所述粗煤氣的量為410nm3/t干煤，所述焦油的量為55kg/t干煤，所述粗苯的量為14kg/t干煤，所述焦炭的量為665kg/t干煤，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(shí)施例2
(1)將可堆肥垃圾干燥至含水率為17wt％以下，粉碎并壓制成密度為1.2g/cm3的顆粒物，備用；
(2)將次煙煤與有機(jī)粘結(jié)劑共同粉碎后與步驟(1)的顆粒物混勻，形成低階煤本體原料，備用；
其中，次煙煤的g值為40，揮發(fā)份含量為50％；有機(jī)粘結(jié)劑為在850℃隔絕空氣條件下的干餾失重為40％的石油瀝青，其軟化點(diǎn)為120℃；在該低階煤本體原料中，以質(zhì)量計，顆粒物的加入量為低階煤本體原料質(zhì)量的 35wt％，有機(jī)粘結(jié)劑的加入量為次煙煤質(zhì)量的5wt％；
(3)采用搗固設(shè)備對粉碎的焦煤進(jìn)行搗固成型，形成非低階煤型煤底層，并在該非低階煤型煤底層上加入焦煤和步驟(2)的低階煤本體原料，在這一過程中焦煤沿裝煤箱的兩端加入，即焦煤圍繞低階煤本體原料進(jìn)行裝煤粉的過程，繼續(xù)采用搗固設(shè)備對上述煤原料進(jìn)行搗固成型，形成型煤中層，最后在該型煤中層上繼續(xù)加入焦煤進(jìn)行搗固成型，形成非低階煤型煤頂層，從而得到最終的型煤原料，即型煤原料的中部為低階煤型煤本體，低階煤型煤本體的上、下及左右側(cè)面均包覆有焦煤層；
以質(zhì)量計，低階煤本體原料的加入量為型煤原料質(zhì)量的47.5wt％；
(4)將步驟(3)的型煤原料推入焦?fàn)t內(nèi)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、粗苯的混合物，同時得到副產(chǎn)品焦炭；采用常規(guī)工藝分離得到粗煤氣、焦油，并進(jìn)一步從煤氣中分離出粗苯，所述粗煤氣的量為440nm3/t干煤，所述焦油的量為55kg/t干煤，所述粗苯的量為14kg/t干煤，所述焦炭的量為650kg/t干煤，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40％，粒徑在25mm以上的顆?？傎|(zhì)量為焦炭總質(zhì)量的55％。
實(shí)施例3
(1)將可堆肥垃圾干燥至含水率為17wt％以下，粉碎并壓制成密度為1.1g/cm3的顆粒物，備用；
(2)將褐煤與有機(jī)粘結(jié)劑共同粉碎后與步驟(1)的顆粒物混勻，形成低階煤本體原料，備用；
其中，褐煤的g值為0，揮發(fā)份含量為60％；有機(jī)粘結(jié)劑為在850℃隔絕空氣條件下的干餾失重為42％的高溫石油瀝青，其軟化點(diǎn)為125℃，以質(zhì)量計該高溫石油瀝青中的固定碳含量為30％，碳?xì)浔葹?；在該低階煤本體原料中，以質(zhì)量計，顆粒物的加入量為低階煤本體原料質(zhì)量的30wt％，有機(jī)粘結(jié)劑的加入量為褐煤質(zhì)量的22.5wt％；
(3)采用搗固設(shè)備對粉碎的1/3焦煤進(jìn)行搗固成型，形成非低階煤型煤底層，并在該非低階煤型煤底層上加入1/3焦煤和步驟(2)的低階煤本體原料，在這一過程中焦煤沿裝煤箱的兩端加入，即焦煤圍繞低階煤本體原料進(jìn)行裝煤粉的過程，繼續(xù)采用搗固設(shè)備對上述煤原料進(jìn)行搗固成型，形成型煤中層，最后在該型煤中層上繼續(xù)加入1/3焦煤進(jìn)行搗固成型，形成非低階煤型煤頂層，從而得到最終的型煤原料，即型煤原料的中部為低階煤型煤本體，低階煤型煤本體的上、下及左右側(cè)面均包覆有1/3焦煤層；
以質(zhì)量計，低階煤本體原料的加入量為型煤原料質(zhì)量的45wt％；
(4)將步驟(3)的型煤原料推入焦?fàn)t內(nèi)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、粗苯的混合物，同時得到副產(chǎn)品焦炭；采用常規(guī)工藝分離得到粗煤氣、焦油，并進(jìn)一步從煤氣中分離出粗苯，所述粗煤氣的量為480nm3/t干煤，所述焦油的量為55kg/t干煤，所述粗苯的量為13kg/t干煤，所述焦炭的量為615kg/t干煤，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40％，粒徑在25mm以上的顆粒總質(zhì)量為焦炭總質(zhì)量的60％。
實(shí)施例4
(1)將可燃垃圾干燥至含水率為17wt％以下，粉碎并壓制成密度為1.1g/cm3的顆粒物，備用；
(2)將褐煤與有機(jī)粘結(jié)劑共同粉碎后與步驟(1)的顆粒物混勻，形成低階煤本體原料，備用；
其中，褐煤的g值為0，揮發(fā)份含量為55％；有機(jī)粘結(jié)劑為在850℃隔絕空氣條件下的干餾失重為47％的高溫煤瀝青，其軟化點(diǎn)為130℃，以質(zhì)量計該高溫煤瀝青中的固定碳含量為35％，碳?xì)浔葹?1；在該低階煤本體原料中，以質(zhì)量計，顆粒物的加入量為低階煤本體原料質(zhì)量的25wt％，有機(jī)粘結(jié)劑的加入量為褐煤質(zhì)量的15wt％；
(3)采用搗固設(shè)備對粉碎的焦煤進(jìn)行搗固成型，形成非低階煤型煤底層，并在該非低階煤型煤底層上加入焦煤和步驟(2)的低階煤本體原料，在這一過程中焦煤沿裝煤箱的兩端加入，即焦煤圍繞低階煤本體原料進(jìn)行裝煤粉的過程，繼續(xù)采用搗固設(shè)備對上述煤原料進(jìn)行搗固成型，形成型煤中層，最后在該型煤中層上繼續(xù)加入焦煤進(jìn)行搗固成型，形成非低階煤型煤頂層，從而得到最終的型煤原料，即型煤原料的中部為低階煤型煤本體，低階煤型煤本體的上、下及左右側(cè)面均包覆有焦煤層；
以質(zhì)量計，低階煤本體原料的加入量為型煤原料質(zhì)量的50wt％；
(4)將步驟(3)的型煤原料推入焦?fàn)t內(nèi)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、粗苯的混合物，同時得到副產(chǎn)品焦炭；采用常規(guī)工藝分離得到粗煤氣、焦油，并進(jìn)一步從煤氣中分離出粗苯，所述粗煤氣的量為490nm3/t干煤，所述焦油的量為43kg/t干煤，所述粗苯的量為13kg/t干煤，所述焦炭的量為620kg/t 干煤，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20％，粒徑在25mm以上的顆?？傎|(zhì)量為焦炭總質(zhì)量的50％。
顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實(shí)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(shí)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。