專利名稱：清潔環(huán)保燃料的制備方法及制得的燃料的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種燃料的制備方法及制得的燃料，特別是涉及一種能夠減少燃燒后的二氧化硫等污染物排放量的清潔環(huán)保燃料的制備方法以及采用該方法制備得到的燃料。
背景技術(shù)：
在中國的能源資源儲量中，煤炭占了84％以上，石油資源嚴重不足。2005年，我國原煤產(chǎn)量超過20億噸，原油產(chǎn)量1.75億噸，進口1.3617億噸，還進口3000萬噸高硫重油和奧利油。從資源供應的角度看，如果能將煤中的灰份和硫份充分去除，則可以開發(fā)出一種新的能源并可以替代一部分燃油的需求。
所謂“清潔環(huán)保”，本質(zhì)上就是將煤經(jīng)過處理，去除灰份和硫份，使之符合清潔燃燒的標準。目前國內(nèi)外在煤的燃燒脫硫中，采用的最成熟有效的還是加入碳酸鈣的方法。但現(xiàn)有方法中，所需加入的碳酸鈣的量很大，通常按照與硫發(fā)生反應的化學計量比計算得到的量的5倍以上加入。而且，由于在傳統(tǒng)方法中，碳酸鈣與硫反應時表面容易生成硫酸鈣殼層，使得位于中心的碳酸鈣將很難與硫進一步反應，因此反應難以充分，除硫效果不佳。
而目前的傳統(tǒng)型水煤漿，是采用低灰低硫的優(yōu)質(zhì)煤來制備，在本質(zhì)上并沒有實現(xiàn)去除灰份和硫份，也就是說，煤的含硫量和灰份直接決定了水煤漿的含硫量和灰份。同時，所采用的煤必須具有高揮發(fā)份和較高的灰熔點，才能制備出水煤漿。在此意義上來看，傳統(tǒng)型水煤漿的前景和意義都是有很大的局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的意在克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種能夠在較低成本下完成煤的亞微米化和雜質(zhì)分離、減少燃燒后二氧化硫等污染物排放量的新型清潔環(huán)保燃料的制備方法。
本發(fā)明的另一目的在于提供上述方法制備得到的清潔環(huán)保燃料。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案本發(fā)明公開了一種清潔環(huán)保燃料的制備方法，所述方法包括步驟將煤初步破碎至平均粒度小于2毫米，之后加水調(diào)制成漿料，并將漿料加入超細設備中進行超細處理，且在超細處理之前或之后往漿料中加入除硫劑。
所述初步破碎采用高壓輥壓裝置進行破碎，所述于超細設備中進行超細處理是指超細處理為平均粒度小于1微米。
優(yōu)選的，所述超細設備中設置有高強度的超聲發(fā)生器。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方式中，所述除硫劑為堿(優(yōu)選為氫氧化鈉)，并且該除硫劑在超細處理之前加入漿料中，使除硫劑與漿料同時進行超細處理，超細處理同時進行脫硫反應。
在本發(fā)明的另一個優(yōu)選的實施方式中，所述除硫劑為脫硫細菌，并且該除硫劑于超細處理完成且調(diào)整漿料的固含量為20～30％之后加入漿料中進行脫硫反應。
所述脫硫細菌優(yōu)選為氧化亞鐵硫桿菌，脫硫反應的時間為10～30小時。
以上兩個優(yōu)選實施方案中，優(yōu)選進一步包括，將脫硫反應之后的漿料進行固液分離，保留固體并洗滌，之后加水調(diào)制為固含量30～50％的漿料，并在其中加入表面活性劑后分離去除灰份。
所述表面活性劑的加入量占漿料中固含量的重量百分比為0.01～0.03％，所述分離去除灰份優(yōu)選在水力旋流器中進行。
所述方法進一步包括，分離去除灰份后，調(diào)整漿料至含水25～30％，并在其中加入分散劑，調(diào)整粘度低于400cps。
在本發(fā)明的再一個優(yōu)選的實施方式中，所述除硫劑為碳酸鈣，該除硫劑在超細處理之前加入漿料中，與漿料充分混合之后同時進行超細處理，或者將漿料單獨進行超細處理之后往其中加入亞微米級的超細碳酸鈣并充分混合。
超細處理前加入的碳酸鈣優(yōu)選不小于200目的重鈣粉。
本發(fā)明還公開了采用上述方法制備得到的清潔環(huán)保燃料。
由于采用了以上的方案，使本發(fā)明具備的有益效果在于本發(fā)明是將亞微米超微細技術(shù)和分離技術(shù)應用在煤的處理工藝中，由于經(jīng)過處理后的煤以極微細的顆粒形式存在，比表面積大大增加，一方面能使得燃燒效率大大提高，另一方面無論是分離脫硫、細菌脫硫還是燃燒脫硫的反應速率都將提高數(shù)倍至數(shù)十倍，最終實現(xiàn)在低成本下的煤的清潔高效利用。
本發(fā)明的分離脫硫通過使除硫劑(堿)與煤一起進行超細處理，能夠使除硫反應徹底充分，經(jīng)過該分離脫硫處理后，除硫率高達99％，并且通過表面活性劑的進一步應用，還能大大減少煤中的灰份含量。
本發(fā)明的細菌脫硫通過使脫硫細菌與超細處理后的煤反應，能夠使脫硫反應徹底充分，經(jīng)過該脫硫處理后，除硫率高達97％。
本發(fā)明的燃燒脫硫通過使除硫劑(碳酸鈣)與煤一起進行超細處理，或者在超細后的煤中加入亞微米級的除硫劑(碳酸鈣)，并使其在亞微米尺度下混合燃燒，也能夠大大提高除硫劑(碳酸鈣)的除硫效率，除硫率高達98％，并且還能減少碳酸鈣的使用量從而減少反應產(chǎn)物石膏的排放量。
通過本發(fā)明的處理，可以將煤作為清潔燃料燃燒，在后續(xù)工藝中免去煙氣脫硫裝置，使得用戶的使用成本大大降低。本發(fā)明的技術(shù)工藝簡單，所需成本很低，利于推廣，并將對煤的清潔化高效利用產(chǎn)生深刻的影響。由于經(jīng)過處理的煤所含硫和灰極低，所以完全可以代替重油和柴油使用。本發(fā)明技術(shù)的推廣將大大緩解我國缺油的現(xiàn)狀和日益嚴重的環(huán)境問題。
具體實施例方式
本發(fā)明的方法可以分別采用下列的各方案進行方案一分離脫硫?qū)⑿枰M行處理的煤首先經(jīng)過一個高壓輥壓裝置，將煤破碎成1～2毫米以下的粉，然后將這些粉用水調(diào)成固含量65～70％的漿，固含量的大小對除硫效果影響不大，只要在上述范圍內(nèi)，均可以達到理想效果。同時加入除硫劑(一種堿，如氫氧化鈉)，然后通過泵送入超細設備中，進行超細處理。在本方案的優(yōu)選方式中，超細設備中設置有高強度的超聲發(fā)生器，以利用超聲的“空化效應”促進堿與硫化學反應的順利進行。所加入的堿的量一般按照與煤中所含的硫發(fā)生反應時的化學計量比加入，且為了促進反應進行，加入堿的量可稍大。對于氫氧化鈉而言，通常按照堿與硫的摩爾比不小于2的比例加入。
由于煤事先經(jīng)過了高壓輥壓裝置的壓力，內(nèi)部受到高壓應力的作用，每一個煤顆粒內(nèi)部具有很多應力缺陷，成為一種微裂紋，當這些顆粒進入到超細設備中，在剪切、擠壓、碰撞等研磨機制的作用下，顆粒所受的應力進一步增加，內(nèi)部微裂紋崩解，大大提高了磨礦效率，被超細成為極其微細的顆粒，平均粒度在1微米以下。同時煤中所含的雜質(zhì)，在磨中得以充分暴露并發(fā)生分離。此時，所加入的除硫劑和煤中的硫發(fā)生化學反應。由于顆粒度細、比表面積大，所以反應徹底充分。
將反應后的漿泵入離心機進行固液分離，反應后的硫隨液體排走，然后用水沖洗三次，充分排出硫，使得煤進一步脫硫得到純化。這些經(jīng)過脫硫后的煤漿，加入水，調(diào)整固含達35～45％的漿，在其中加入一種表面活性劑，使得其中的碳和灰份表面帶上不同的電荷。所加入的表面活性劑的量通常按照漿料中固含量的重量百分比0.01～0.03％的量加入。然后將這些漿料送入水力旋流器。由于碳和灰份比重不同，加上表面電荷不同，于是二者發(fā)生充分分離，最終得到不含灰、極低硫的純化水煤漿。
然后將純化的漿用離心機脫水，至含水30～25％，加入分散劑，調(diào)整粘度低于400cps。由于其純度高，粒度細，比表面積大，和傳統(tǒng)工藝相比，由于比表面積增大了數(shù)千倍，使得燃燒效率得到極大提高，同時由于煤中的灰份和硫份被去除，因此可以清潔燃燒代替重油和柴油。
方案二細菌脫硫?qū)⑿枰M行處理的石油焦首先經(jīng)過一個高壓輥壓裝置，將煤破碎成2毫米以下的粉，然后將這些粉用水調(diào)成固含量70～75％的漿，然后通過泵送入超細設備中，進行超細處理。
由于煤事先經(jīng)過了高壓輥壓裝置的壓力，內(nèi)部受到高壓應力的作用，每一個煤顆粒內(nèi)部具有很多應力缺陷，成為一種微裂紋。當這些顆粒進入到超細設備中，在剪切、擠壓、碰撞等研磨機制的作用下，顆粒所受的應力進一步增加，內(nèi)部微裂紋崩解，大大提高了磨礦效率，被超細成為極其微細的顆粒，平均粒度在1微米以下。同時煤中所含的雜質(zhì)，在磨中得以充分暴露并發(fā)生分離。此時，由于顆粒度細，比表面積大，所以后續(xù)反應將徹底充分。將超細處理完成的煤，加入水調(diào)整固含量為20～30％，然后加入脫硫細菌，進行脫硫反應。脫硫細菌可以采用如氧化亞鐵硫桿菌，脫硫時間通常為10～30小時。
將反應后的漿泵入離心機進行固液分離，反應后的硫隨液體排走，然后用水沖洗三次，充分排出硫，使得煤進一步脫硫得到純化。這些經(jīng)過脫硫后的煤漿，加入水，調(diào)整固含達35～45％的漿，在其中加入一種表面活性劑，使得其中的碳和灰份表面帶上不同的電荷。所加入的表面活性劑的量通常按照漿料中固含量的重量百分比0.01～0.03％的量加入。然后將這些漿料送入水力旋流器。由于碳和灰份比重不同，加上表面電荷不同，于是二者發(fā)生充分分離，最終得到含極低灰、硫的純化水煤漿。
然后將純化的漿用離心機脫水，至含水30～25％，加入分散劑，調(diào)整粘度低于400cps。由于其純度高，粒度細，比表面積大，和傳統(tǒng)工藝相比，由于比表面積增大了數(shù)千倍，使得燃燒效率得到極大提高，同時由于煤中的灰份和硫份被去除，因此可以清潔燃燒代替重油和柴油。
方案三燃燒脫硫?qū)⑿枰M行處理的煤首先經(jīng)過一個高壓輥壓裝置，將其破碎成2毫米以下的粉，然后將這些粉用水調(diào)成固含量70～75％的漿，然后通過泵送入超細設備中，進行超細處理。固含量的大小對除硫效果影響不大，只要在上述范圍內(nèi)，均可以達到理想效果。
由于煤事先經(jīng)過了高壓輥壓裝置的壓力，內(nèi)部受到高壓應力的作用，每一個顆粒內(nèi)部具有很多應力缺陷，成為一種微裂紋。當這些顆粒進入到超細設備中，在剪切、擠壓、碰撞等研磨機制的作用下，顆粒所受的應力進一步增加，內(nèi)部微裂紋崩解，大大提高了磨礦效率，被超細成為極其微細的顆粒，平均粒度在1微米以下。同時煤中所含的硫份，在磨中得以充分暴露并發(fā)生分離。由于其粒度細、比表面積大，并且表面具有很多高能活性點，和傳統(tǒng)工藝相比，由于比表面積增大了數(shù)千倍，使得燃燒效率得到極大提高。
將經(jīng)過超細處理的煤與亞微米級的超細重鈣按照重鈣(碳酸鈣)與煤中的含硫量的摩爾比不小于1的比例進行充分混合。這樣，在煤的燃燒過程中可以完成脫硫，最終使得硫得以充分的脫除。
由于煤中的硫組份已被超微細化，所以反應充分，使得所用的除硫劑(碳酸鈣)減少，產(chǎn)生的脫硫產(chǎn)品(石膏)也相應減少。最終使得燃燒后的煙氣的含硫量大大降低，免去復雜的煙氣脫硫裝置。
方案四燃燒脫硫?qū)⑿枰M行處理的煤首先經(jīng)過一個高壓輥壓裝置，將煤破碎成2毫米以下的粉，然后將這些粉用水調(diào)成固含量70～75％的漿，同時按照重鈣與煤中含硫量的摩爾比不小于1的比例加入200目重鈣粉進行充分混合，然后通過泵送入超細設備中，進行超細處理。固含量的大小對除硫效果影響不大，只要在上述范圍內(nèi)，均可以達到理想效果。
由于煤事先經(jīng)過了高壓輥壓裝置的壓力，內(nèi)部受到高壓應力的作用，每一個顆粒內(nèi)部具有很多應力缺陷，成為一種微裂紋。當這些顆粒進入到超細設備中，在剪切、擠壓、碰撞等研磨機制的作用下，顆粒所受的應力進一步增加，內(nèi)部微裂紋崩解，大大提高了磨礦效率，被超細成為極其微細的顆粒，平均粒度在1微米以下。同時煤中所含的硫份，在磨中得以充分暴露并發(fā)生分離。
由于其粒度細，比表面積大，并且表面具有很多高能活性點，和傳統(tǒng)工藝相比，由于比表面積增大了數(shù)千倍，使得燃燒效率得到極大提高。在燃燒過程中脫硫反應充分進行，最終使得硫得以充分的脫除。由于煤中的硫組份和重鈣已被微細化，所以反應充分，使得所用的除硫劑(碳酸鈣)減少，產(chǎn)生的脫硫產(chǎn)品(石膏)也相應減少。最終使得燃燒后的煙氣的含硫量大大降低，免去復雜的煙氣脫硫裝置。
下面通過具體的實施例對本發(fā)明做進一步詳細的描述。
以下實施例及對比例中所用設備及材料包括煤內(nèi)蒙神華上灣煤，含灰份8.1％，含全S為0.62％，均為重量百分比。
超細分級磨1臺(華南理工大學自制)，超細旋流磨中設置有高強度超聲發(fā)生器。
高壓輥壓磨1臺(WG3型，深圳偉雄機械設備有限公司)。
200目重鈣(廣西產(chǎn))。
燃燒噴嘴1個(自制)。
對比例1取5公斤煤用球磨磨2小時后過200目篩，用水調(diào)成固含量68％的漿狀，然后放入儲罐中。另取200目重鈣1公斤，用水調(diào)成固含量65％的漿狀，然后放入儲罐中。
將上述煤漿與重鈣漿混合，通過燃燒噴嘴進行燃燒，并測量煙氣中SO2的含量為93mg。
實施例1取5公斤煤先經(jīng)過高壓輥壓磨處理，破碎成2毫米以下的粉，然后將處理過的粗粉用水調(diào)成固含量72％的漿狀，再進入超細分級磨中進行超細處理成為平均粒度在1微米以下的顆粒，然后放入儲罐中。
取200目重鈣1公斤，用水調(diào)成固含量65％的漿狀，再進入超細分級磨中進行超細處理，然后放入儲罐中。
將煤漿與重鈣漿充分混合，通過燃燒噴嘴進行燃燒，并測量煙氣中SO2的含量為52mg。
實施例2取5公斤煤先經(jīng)過高壓輥壓磨處理，將其破碎成2毫米以下的粉，然后將處理過的粗粉加入200目重鈣1公斤，用水調(diào)成固含量68％的漿狀，再進入超細分級磨中進行超細處理成為平均粒度在1微米以下的顆粒，然后放入儲罐中。通過燃燒噴嘴進行燃燒并測量煙氣中SO2的含量為47mg。
實施例3取5公斤煤先經(jīng)過高壓輥壓磨處理，將其破碎成2毫米以下的粉，然后將處理過的粗粉用水調(diào)成固含量65％的漿狀，加入化學除硫劑NaOH約85克，再進入超細分級磨中，進行超細處理，然后放入儲罐中。
將經(jīng)過處理的煤漿，通過離心機進行固液分離，同時用水洗滌三次。然后將分離完成并洗滌后的煤放入儲罐中。
將洗滌后的煤經(jīng)過固含量的調(diào)整，通過燃燒噴嘴進行燃燒，并測量煙氣中SO2的含量為1.1mg。
實施例4將實施例3中分離完成并洗滌后的煤漿加入水，調(diào)整為固含達40％的漿，在其中加入一種表面活性劑(按干固物含量的萬分之三加入)(如丙烯酸類)，然后將這些漿料送入水力旋流器充分分離其中的灰份。
將純化后的漿用離心機脫水，再烘干至含水20％，加入千分之二的分散劑，調(diào)整粘度低于200cps。測量其中的灰份為0.03％，通過噴嘴燃燒，并測量煙氣中SO2的含量為0.9mg。
實施例5取5公斤煤先經(jīng)過高壓輥壓磨處理，將其破碎成2毫米以下的粉，然后將處理過的粗粉用水調(diào)成固含量70％的漿狀，進入超細分級磨中，進行超細處理，然后放入儲罐中，加入脫硫細菌(氧化亞鐵硫桿菌)。經(jīng)過16小時的處理，用離心機進行固液分離，同時用水洗滌三次。然后將分離完成并洗滌后的煤放入儲罐中。將洗滌后的煤經(jīng)過固含量的調(diào)整，通過燃燒噴嘴進行燃燒，并測量煙氣中SO2的含量為1.3mg。
權(quán)利要求
1.一種清潔環(huán)保燃料的制備方法，所述方法包括步驟將煤初步破碎至平均粒度小于2毫米，之后加水調(diào)制成漿料，并將漿料加入超細設備中進行超細處理，且在超細處理之前或之后往漿料中加入除硫劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種清潔環(huán)保燃料的制備方法，其特征在于所述初步破碎采用高壓輥壓裝置進行破碎，所述于超細設備中進行超細處理是指超細處理為平均粒度小于1微米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種清潔環(huán)保燃料的制備方法，其特征在于所述超細設備中設置有超聲發(fā)生器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3任意一項所述的一種清潔環(huán)保燃料的制備方法，其特征在于所述除硫劑為堿，并且該除硫劑在超細處理之前加入漿料中，使除硫劑與漿料同時進行超細處理，超細處理同時進行脫硫反應。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～3任意一項所述的一種清潔環(huán)保燃料的制備方法，其特征在于所述除硫劑為脫硫細菌，并且該除硫劑于超細處理完成且調(diào)整漿料的固含量為20～30％之后加入漿料中進行脫硫反應。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種清潔環(huán)保燃料的制備方法，其特征在于所述脫硫細菌為氧化亞鐵硫桿菌，脫硫反應的時間為10～30小時。
7.根據(jù)權(quán)利要求4～6任意一項所述的一種清潔環(huán)保燃料的制備方法，其特征在于所述方法進一步包括，將脫硫反應之后的漿料進行固液分離，保留固體并洗滌，之后加水調(diào)制為固含量30～50％的漿料，并在其中加入表面活性劑后分離去除灰份。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種清潔環(huán)保燃料的制備方法，其特征在于所述表面活性劑的加入量占漿料中固含量的重量百分比為0.01～0.03％，所述分離去除灰份在水力旋流器中進行。
9.根據(jù)權(quán)利要求1～3任意一項所述的一種清潔環(huán)保燃料的制備方法，其特征在于所述除硫劑為碳酸鈣，該除硫劑在超細處理之前加入漿料中，與漿料充分混合之后同時進行超細處理，或者將漿料單獨進行超細處理之后往其中加入亞微米級的超細碳酸鈣并充分混合。
10.根據(jù)權(quán)利要求1～9任意一項所述的方法制備得到的清潔環(huán)保燃料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種清潔環(huán)保燃料的制備方法以及由該方法制備得到的清潔環(huán)保燃料。所述方法包括步驟將煤初步破碎至平均粒度小于2毫米，之后加水調(diào)制成漿料，并將漿料加入超細設備中進行超細處理，且在超細處理之前或之后往漿料中加入除硫劑。本發(fā)明是將亞微米超微細技術(shù)和分離技術(shù)應用在煤的處理工藝中，由于經(jīng)過處理后的煤以極微細的顆粒形式存在，比表面積大大增加，一方面能使得燃燒效率大大提高，另一方面無論是分離脫硫、細菌脫硫還是燃燒脫硫的反應速率都將提高數(shù)倍至數(shù)十倍，最終實現(xiàn)在低成本下的煤的清潔高效利用。
文檔編號C10L9/10GK101067100SQ200610157840
公開日2007年11月7日 申請日期2006年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月22日
發(fā)明者李宇文 申請人:李宇文