[发明专利]煤炭加工

说明书

本申请是申请号为00818174.8(国际申请号PCT/US00/41772)、申请日为2000年11月2日、发明名称为“煤炭加工”的中国发明专利申请的分案申请。 

技术领域

本发明涉及生物物质的加工以提高其使用价值或品级。特别是，本发明提供了一种方法，用于加煤或其他生物物质时能使所选定的原料有效地从低品级转变成高品级燃料，可提高单位燃料热能的释放。本发明的具有目标是服务于公用事业，商业和工业市场。本发明也能供应低烟尘的民用燃料，诸如家庭取暖和炊事。 

发明背景 

众所周知，生物物质是能大量和最易获得的能源之一。生物物质发现于森林、贝类、植物荚壳和泥炭这样一些不成熟的形式。大量的生物物质也能以褐煤，次烟煤，烟煤以及无烟煤的形式获得。自从人们发现和掌握火以来，就能利用集存于上述物质中的能量，然而，这些大量储存的能源，其效率低下利用的结果，造成大气质量下降以及对生态环境的破坏。由于人们对从工业社会获得产品的欲望是无止境的，因而对能源的需求不断增长，于是需要以安全的，洁净和对生态环境负责的方式释放能源。 

先前的方法是对煤炭加热脱除水分，提高煤炭产品的品级和BTU^*，而且也知道煤的热解性能使复杂的烃类改变成较简单的烃。这种分子组成的变化，使得煤更容易燃烧。这些方法已发展使用高温(超过煤的自燃点)。高温技艺，须要控制形成一种大气为了煤在加热处理时不致引发煤的自燃。但是这种高温大气控制设备产生一种不稳定的产品。由于煤在加热炉内“振动或表面粉化”而产生的粉末需要重新处理制成型煤。后来发展到将煤破碎至小于3/16”(末煤)的细粒物料。这些末煤通常在温度400°F-700°F范围内热解降低了水分和挥发分。其后本方法将这些末煤与粘结剂掺混。粘结剂或是固有的或是外加的，制得的混合料注入预先设定尺寸的模具内制成型煤，制得的型煤，水分低或没有水分，挥发分已脱到一定程度和具有合适的稳定性。 

先前这些方法需要2-6小时才能完成，既慢而且在授资费用和生 产费用上都高。这种对煤炭加工提高其品级的方法须要改进，同时缩短时间和降低费用。本发明已找到能满足这种需要的方法。 

发明概述 

业已发现，根据本发明，在一定条件下加工煤炭或其他生物物质，能在相当短的时间内就可以提高煤炭的品级，产生发热量达到12500-13000BTU/1b或更高的燃料。根据本发明的一个方面，本发明提供了一种加工生物物质，一般指煤，提高其品级的方法，其中生物物质原料是从原料加热脱除水分和挥发分，然后收集加工后的生物物质。这里所用“脱除水分”一词，其意义是把水分(水)降到小于2％(重量)。降低挥发物和有机烃类是该方法的可控部分。在此，本方法全部根据初始原料挥发分组成和最终产品所需的发挥分组成，预测暴露时间、温度以及大气条件该最终产品可为25％或更大(挥发分重量计)，例如为25-35％，或3％或小于3％(挥发分重量计)，通常为5-15％(重量)。原料在挥发分方面和最终产品的其他特性的最后结果，本发明提供了控制细节。 

另一方面，当原料在加热装置内加热处理时，部分脱除的水分和挥发分与预先混合好的液态烃类化合物一起循环回加热装置，以提供无氧化作用大气阻止原料在加热阶段燃烧。“无氧化作用大气”一词，在这里意指其中氧含量通常小地2％(氧)或0.001-1％(氧)，最通常为0.25-0.75％(按氧体积计)用于整个加工过程。 

再一方面，提供按照本发明的方法生产的提高品级的煤。 

又一方面，本发明提供由根据本发明的方法加工的煤形成的型煤，这种型煤具有防水涂层改进了稳定性、可燃性和延长了储存时间。 

在保持多数生物物质自燃结构的完整性和降低粉末形成的同时，本发明的方法能对挥发和脱水以及有机挥发分加以控制，从而使低级燃料例如7500BTU/1b或比其小转变成具有12500BUT/1b或较高的高级燃料。本方法大大地降低了投资和必需的生产费用，达到所期望的结果。因而在显著地提高了费用的有效性和生产率方面优于先前的方法。本发明也大大地缩短了全过程由既有方法需要数小时到仅需15分钟或更少，最通常为5-10分钟。 

附图说明

下面参照附图更详细地描述本发明的实施例。附图中图1，是一台典型的干馏釜，用于实现本发明的方法；图2是多室干馏釜的简图，用于实现本发明(只绘出加热室)。 

应该指出，本发明不仅限于使用旋转的干馏釜，也能用其他型号的设备。然而，为了便于说明，还是参照旋转干馏釜作以下说明。