0　引言
     在黑龙江省不可再生的能源中,煤炭贮量超过90%,在未来50年,煤炭仍将是主要能源。煤炭燃烧利用基本是直接燃烧散煤,二次污染大。以哈尔滨市为例,每年燃煤600多万吨,向大气中排放大量的ＣＯ2、ＳＯ2等污染物,由于原煤燃烧造成的空气污染占总污染物的65%,严重污染了环境,原煤燃烬率低,造成很大的浪费。基于大气污染的现状,解决原煤的洁净燃烧利用有着重要意义。

     生物质型煤以其易着火、高效燃烧、低污染和变废为宝而受到重视。生物质型煤具有干馏时间短、挥发分易析出、燃点低、燃烧速度快等优点,因此在燃烧过程中,生物质型煤容易形成微孔,增加了与空气的接触面,加快了煤粒表面的扩散燃烧速度,提高了燃烧界面温度,从而减少了不完全燃烧所造成的黑烟和燃烧不完全的缺点。另一方面,生物质型煤将不可再生的煤炭资源与可再生的生物资源结合起来,不但降低了煤炭污染问题,而且节约了资源,为生物质能的规模化应用提供了一个可能的途径。

1　生物质型煤成型实验

1.1　材料选择与处理

1.1.1煤

     成型用原料煤选取七台河矿区1/3焦煤。

1.1.2　生物质

     稻草:取自鸡西附近农村,自然干燥后经三级粉碎混合均匀。

1.2　成型预处理

     原料煤进行粉碎,粉碎粒径小于3ｍｍ。粉碎后的生物质与碱混合,加温处理。碱溶液配制为质量百分比氢氧化钠0.5%～2.0%、氧化钙1.0%～4.5%。按照质量百分比,原料煤:生物质:添加剂(助燃剂、固硫剂等)=70%:20%:10%,进行混合均匀成型。为了考查粘结性的变化,成型过程中分别加入了ＰＶＡ、ＰＡＭ、煤焦油、水泥等具有粘结性质的物质。

1.3　成型实验

     生物质型煤的成型试验是利用柱状型煤成型试验机进行成型试验。成型产品为Φ20ｍｍ×25ｍｍ,成型压力为300～500ｋｇ。

1.4试验结果

     抗压强度与跌落强度是评价型煤的初始指标,每次抗压强度和跌落强度的测试要采用20个型煤,抗压强度采用数学平均值,从而使数据可靠且具有代表性。

　     试验结果表明用碱对生物进行合理的处理,可以实现低压成型,为生物质型煤规模化应用提供了重要条件。考虑到型煤的防水性能,应该对生物质粘结剂再添加有机或无机粘结剂复配,达到正常生产的目的。

2　生物质粘结剂成型机理

     生物质在常压下用碱处理时,碱液在该温度下释放出-ＯＨ,-ＯＨ首先进入生物质细胞壁的木质素中,破坏木质素之中的吡喃环,拆开与木质素相互缠结的纤维素和半纤维素,解除了木质素与半纤维素的空间立体立联网状结构,使生物质的原始弹性被破坏掉,当温度达95℃时,木质素的分解率可达到70%,纤维素和半纤维素部分分解,剩下的部分纤维将在型煤中起连接、拉伸作用。生物质分解产生的糖类物质以及果胶、单宁等物质具有粘结作用。

     另外,生物质灰分中富含高达50%的非金属元素硅。在碱处理过程中含硅物质与碱作用生成的硅酸钠(Ｎａ2ＮＳｉＯ2)类物质也具有粘结性。这两类组分将附着于煤粒表面,共同担负起粘结作用。

     复合粘结剂的作用是增强基础粘结剂的粘结效能。所使用的稻草粘结剂中添加焦油或ＰＡＭ都能使型煤具有防水性能。焦油是憎水物质,ＰＡＭ是两性物质,其亲水基团与煤粉和稻草粘结剂中的亲水基团作用,使疏水基朝外。加ＰＡＭ的复合粘结剂所得型煤泡在水中后型煤会发生膨胀,但能保持手压不散。烘干后型煤仍可恢复强度。复合粘结剂中加入膨润土后,所得型煤不仅防水且冷态抗压强度高。

3　结语

     实验所选稻草经氢氧化钠处理后,固、液体部分都有粘结性,固体部分主要起连接作用,液体部分主要起粘结作用,且前一种作用更强。对碱处理条件进行了初步探索,发现碱浓度是影响粘结剂性能的主要因素,最佳条件还有待进一步的研究。稻草粘结剂添加焦油或ＰＡＭ所得的复合粘结剂粘合能力强,且具有防水性能,是一种有实用前途的粘结剂。

     目前中国是世界上最大的煤炭生产国和消费国,能源结构仍以燃煤为主,全国约有43万台工业锅炉,11万台工业窑炉,所以发展洁净型煤成为洁净煤技术的一个重要方向。而生物质型煤以其易着火、高效燃烧、低污染和变废为宝而受到重视。实践证明,发展生物质型煤技术是减少煤的工业及民用污染的非常有效途径之一。