本发明属于粉煤成型,具体涉及一种用于热解的型煤及其制备方法和应用。
背景技术:
1、随着煤炭综采水平的提升以及煤炭分质转化技术的发展,使得块煤供不应求,粉煤产量过剩。大量粉煤作为低附加值的化石燃料被消耗,热经济性差、效率低,污染物排放量大,且浪费了低阶粉煤中蕴藏的油、气和化学品资源。如何将其变废为宝,实现大量粉煤转化为化工原料,是提高其经济效益的重要途径。
2、目前,低阶煤中低温热解多联产技术实现了低阶煤的分级分质利用,延长了能源产业链,提高了煤产品的深加工利用途径。通过热解技术可在相对温和条件下将低阶煤中富存的焦油和煤气提取出来,同时获得高碳含量的半焦产品,是实现煤炭产业绿色低碳发展的重要途径。但目前工业上用于煤热解工艺的外燃内热式直立炉(也称兰炭炉)对原料煤的粒度要求十分严格,通用直立炉的粒度要求为30~80mm。因此,发展低阶粉煤清洁高效利用的型煤技术势在必行。
3、在目前的中低温热解技术当中,反应器内的温度可达到450~750℃,这就需要型煤具有一定的热强度,在热解过程中不破碎,从而避免细小的煤颗粒黏附旋风分离器和冷却管路内壁,对系统的稳定运行造成严重影响。虽然现有的型煤具有较好的冷态强度,但热态强度较差。
技术实现思路
1、有鉴于此,本发明的目的在于提供一种用于热解的型煤及其制备方法和应用,本发明提供的型煤同时具有较好的冷热强度,使其在运输过程中不易发生破碎以及热解过程中能够抵御热伤害。
2、为了实现上述目的,本发明提供了以下技术方案:
3、本发明提供了一种用于热解的型煤,以质量份数计,包括以下组分:
4、
5、
6、优选的,所述粉煤的粒径≤3mm。
7、优选的,所述预糊化淀粉包括木薯型预糊化淀粉和/或玉米型预糊化淀粉。
8、优选的,所述热固性酚醛树脂包括2123热固性酚醛树脂粉末。
9、本发明还提供了上述技术方案所述型煤的制备方法,包括以下步骤:
10、将粉煤、预糊化淀粉、热固性酚醛树脂和水混合,所得混合料置于模具中进行压制成型后,干燥,得到型煤。
11、优选的,所述压制成型的压力为58.87~137.37kn。
12、优选的,所述压制成型的保压时间为10~60s。
13、优选的,升压至所述压制成型压力的升压速率为1~5kn/s。
14、优选的,所述干燥包括第一干燥和第二干燥;所述第一干燥的温度为60~80℃;所述第二干燥的温度为140~160℃。
15、本发明还提供了上述技术方案所述型煤或上述技术方案所述制备方法制备的型煤在热解中的应用。
16、本发明提供了一种用于热解的型煤,以质量份数计,包括以下组分:粉煤75~80份、预糊化淀粉2~4份、热固性酚醛树脂6~7份、水12~18份。
17、本发明提供的型煤中预糊化淀粉具有良好的水溶性和吸水性,可以在一定程度上吸附周围的水分。在粉煤成型过程中,预糊化淀粉与水分子发生作用,形成糊状物质,从而起到粘结作用。糊化后的预糊化淀粉具有一定的黏性和粘度,可以填充粉煤之间的空隙,将粉煤颗粒粘合在一起,形成坚固的型煤结构,可以显著地提高型煤的冷态强度。热固性酚醛树脂在160℃的条件下加热经过热固化反应,分子链之间发生交联,形成了三维网络结构。这种网络结构能够将粉煤颗粒牢固地粘合在一起,可以使型煤具有一定的冷态强度,同时酚醛树脂在温度高于300℃时开始碳化,600℃左右基本碳化完全,隔绝空气时更高的温度下可能形成耐高温的“热解碳”,这是添加酚醛树脂后型煤热态强度大幅提高的重要原因。将型煤在450~750℃的条件下热解,对热解后的半焦进行强度测试,结果如图1所示。在450~750℃的热解条件下,半焦的热稳定性均在95%以上,热强度均在1.6kn/个以上。因此,本发明通过预糊化淀粉和热固性酚醛树脂的协同作用使型煤同时具有较好的冷热强度,使其在运输过程中不易发生破碎以及热解过程中能够抵御热伤害,由于酚醛树脂的固定碳含量与原煤接近,按照本发明制备的型煤固定碳含量降幅小,下降幅度在2%以内。实施例结果表明,本发明提供的型煤落下强度和热稳定性达到90%以上,冷压强度达到5kn/个以上,热强度达到1kn/个以上。
18、此外,本发明还提供了上述型煤的制备方法,该方法工艺简单,常温下即可成型,成型速度快且成型率高,生产周期短。
1.一种用于热解的型煤,其特征在于,以质量份数计,包括以下组分:
2.根据权利要求1所述的型煤,其特征在于,所述粉煤的粒径≤3mm。
3.根据权利要求1所述的型煤,其特征在于,所述预糊化淀粉包括木薯型预糊化淀粉和/或玉米型预糊化淀粉。
4.根据权利要求1所述的型煤,其特征在于,所述热固性酚醛树脂包括2123热固性酚醛树脂粉末。
5.权利要求1~4任一项所述型煤的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述压制成型的压力为58.87~137.37kn。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法,其特征在于,所述压制成型的保压时间为10~60s。
8.根据权利要求5或6所述的制备方法,其特征在于,升压至所述压制成型压力的升压速率为1~5kn/s。
9.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述干燥包括第一干燥和第二干燥;所述第一干燥的温度为60~80℃;所述第二干燥的温度为140~160℃。
10.权利要求1~4任一项所述型煤或权利要求5~9任一项所述制备方法制备的型煤在热解中的应用。
