[发明专利]一种煤矸石与生物质燃料混合型能量体及其生产方法

说明书

本发明公开了一种煤矸石与生物质燃料混合型能量体及其生产方法，该能量体含有以下重量百分比的组分：粒径为500μm‑600μm的煤矸石粉末20wt%‑35wt%，有机粘合剂15wt%‑20wt%，粒径不大于1mm的生物质燃料45wt%‑65wt%，且上述组分的重量百分比之和等于100%。生产时，将煤矸石粉末、生物质燃料和有机粘合剂均匀搅拌获得能量体制备料，随后将获得能量体制备料制成所需的形状即可。本发明的能量体的原料来源容易，易于加工与生产；能量体的热值高，易于燃烧且排放的污染物少，适合于安全储存与运输；能量体可以用于大型燃烧炉或小型的生物质颗粒燃烧机，燃烧物能够作为农作物生产时土地的填料。

技术领域

本发明涉及能源技术领域，具体地说是一种煤矸石与生物质燃料混合型能量体及其生产方法。

背景技术

能源与环境是人类赖以生存和发展的基本条件，我国是世界上以煤炭为主的能源消费国 [You C F,Xu X C.Coal combustion and its pollution control inChina.Energy,2010,35, 4467-4472]，煤炭消费量占一次能源消费总量的70％左右，煤炭在可预见的未来仍然是我国能源的主力[Statistical review of world energy.2003-2012]。煤炭开采、洗选和加工过程中会产生大量的固体废弃物煤矸石，其产生量占到煤炭产量的10-15％[Liu H,Liu Z.Recycling utilization patterns of coal mining wastein China.Resources Conservation and Recycling,2010,54, 1331-1340]，是我国排放量最大的工业固体废弃物之一，占工业固体废弃物排放量的40％以上。目前我国煤矸石已累计堆存50亿吨，占地约1.5万公顷，且总量仍以3.0～3.5亿吨/年的速度持续增加。大量堆存的煤矸石经风化和降水的淋溶作用，形成酸性水并离解出有毒有害元素渗入地下，造成土壤和水体的污染，自燃煤矸石产生大量有害气体如SO₂、H₂S及苯并芘等，造成严重的大气污染[Querol X,Izquierdo M,Monfort E,Alvarez E,Font O,Moreno T, Alastuey A,Zhuang X,Lu W,Wang Y.Environmental characterization of burnt coal ganguebanks at Yangquan,Shanxi Province,China.International Journal of CoalGeology,2008,75,93-104； Zhou B,Shao M,Wen M,Wang Q,Horton R.Effects of coalgangue content on water movement and solute transport in a China LoessPlateau soil.CLEAN-Soil,Air,Water,2010,38,1031-1038]。因此合理利用煤矸石是燃煤发电领域的一个紧迫而重要的课题。煤矸石具有废渣与资源双重属性[郭彦霞,张圆圆,程芳琴.煤矸石综合利用的产业化及其展望.化工学报,2014,7, 2443-2453]，从能源利用的角度而言，煤矸石是一种低热值燃料，据估计1吨煤矸石的热值相当于0.285吨的煤。2010年共产生低热值煤0.83亿吨，其中煤矸石(1200 kcal/kg)0.40亿吨。

我国从上世纪七十年代末八十年代初开始利用煤矸石进行燃烧发电，目前电厂主要利用的是热值在800-1992kcal/kg的煤矸石[王国平,孙传敏.煤矸石资源化的主要途径,中国矿业,2004,3,40]。近几年，我国每年至少有1.4亿吨煤矸石被用于发电，绝大部分都是通过循环流化床燃烧技术实现的，其效果相当于每年节约3800万吨标准煤。但当前煤矸石发电仍然面临着诸多挑战：一方面是经济效益不高，部分煤矸石电厂甚至还处于亏损状态；另一方面是煤矸石发电会产生大量的粉煤灰需要处理，其产量大约是普通火电厂的2～3倍，给煤矸石电厂带来了巨大的环保压力。据调查，我国煤矸石主要是用在铺路、回填及生产建筑材料等方面，但由于设备磨损等原因，利用率较低。