壓磚機及煤磚的制造方法

專利名稱：壓磚機及煤磚的制造方法
技術領域：
本發明涉及壓磚機及煤磚的制造方法，它是將粉狀體、特別是將粉狀的煤壓縮成形，使它成為燃煤鍋爐、暖爐等的燃料的制造煤磚的方法及使用這方法的壓磚機。
至今，在這種壓磚機中是將直徑5mm以下的粉狀煤在2個旋轉的壓輥之間壓縮成形而制成煤磚，使其成為燃煤鍋爐、暖爐等的燃料。以前使用在煤中混合5～8％的煤焦油瀝青、淀粉等粘接劑的配料，壓輥寬度的平均壓縮力在1t/cm以下，但近年來已發展成用3t/cm的高壓縮力成形，使粘接劑減少、或者不用粘接劑，只用顆粒之間的粘著力制成硬的煤磚。還發展成在煤粉中混合進10～15％的木材粉等，制成排煙量少的煤磚。
在大容量的壓磚機中、壓輥寬度較大、壓輥軸承的負荷也較大，因而軸承直徑和軸承箱也較大，壓輥直徑在600mm以上。將煤磚的大小制成與以前使其在暖爐里燃燒的塊狀煤大致相同，壓輥圓周方向長度為40～50mm、厚度為30～35mm、壓輥寬度方向長度為40～60mm。就壓磚機的尺寸大小而言，將壓輥直徑在300mm以下的稱為小型、直徑在400mm以上的稱為大型的。
由于煤中常含有較多的硫黃，因而在這種場合下將作為脫硫劑的消石灰(Ca(OH)2)或石灰(CaCO3)、以相對于煤中的硫黃為1.5以上克分子比的量混合，使其在燃燒過程中起反應，將50％以上的硫黃形成石膏而留剩在灰中，降低排氣SOx。特別在品位低的煤中，灰分從15％變成50％，雖然有的含有硫黃1％至3％以上，但在這種品位較低的煤中將上述消石灰以10％以上重量比混合。灰分中大部分由氧化硅(SiO2)和氧化鋁(Al2O3)構成，分布在煤的顆粒之間。它們大多以500μm以下微粒形式含在煤中。
在上述的用壓輥寬度單位長度的壓縮力3t/cm成形的煤磚中，顆粒之間的空隙是5～10％以下，15％以上的灰分和作為脫硫劑的消石灰以粘著的方式埋在煤的顆粒之間，因此，借助具有可塑性的灰分和消石灰的粘接力使強度增加。進而借助灰分中的硅、鋁成分和消石灰在強的壓縮力下緊密結合而反應，形成沒可塑性的合化物、制成硬的煤磚。這種硅、鋁成分和消石灰的吸附反應、在消石灰相對于硅、鋁成分達到3％左右、塑性達到最大限度。
但是，在這種把灰分和消石灰的硬反應物埋在煤顆粒之間的煤磚中，由于這個反應物在燃燒時會妨礙從表面著火的煤顆粒向內部延續的燃燒，對于由傳遞到內部的熱量引起的熱分解所產生的氣體通過顆粒之間向外部放出也有妨礙，因而使煤磚的燃燒速度降低。因此在把它用到暖爐里時，發熱量不足，會使室內溫度降低；在把它用到燃煤鍋爐里時，從爐端部將灰排出時，有時煤磚的芯部沒燒盡而沒能得到規定的燃燒量。
為了改善這種缺陷，將煤磚的尺寸縮小是有效的。由此熱量能較好地傳遞到煤磚內部，使芯部的熱分解氣體增加，容易向外部排出，能提高燃燒速度，而且能使每個煤磚的燃燒時間縮短，能減少在燃煤鍋爐里的沒燒盡問題。
但是，有時難以用上述壓輥直徑在600mm以上的大容量壓磚機制造這種小型煤磚。圖3是示意地表示壓磚機的壓輥部分的正視圖。一般如圖所示、在壓磚機的2個回轉的壓輥1a、1a′表面上雕刻著構成煤磚的陰模的凹坑P，當從上方把原料粉末供到上述2個回轉的壓輥1a、1a′之間時，借助雕刻著凹坑P的壓輥面和原料間的摩擦力，將原料咬入到壓輥間，隨著壓輥朝箭頭方向的回轉而將其壓縮、成形，制成與凹坑P形狀相同的煤磚。
原料開始咬入的咬入點a和壓輥1a的中心點的連接線，與2個壓輥的中心點的連接線OO′構成咬入角θ，如果壓輥表面狀態和原料的特性相同，則即使壓輥直徑改變、譬如變成壓輥1b、變成咬入點b，咬入角θ也大致相同。而且在壓輥直徑較大的場合下，從咬入點到壓輥間隙變成最小的OO′線上的體積變化量變成最大。即，在分別使用大壓輥直徑的壓輥1b和小壓輥直徑的壓輥1a時的原料的體積變化量之差與分別在咬入點上的壓輥間隙長度bb′和aa′之差大致相同。
即，在使用大直徑壓輥時，加壓原料上的壓縮力變大，而且，在制做小型煤磚的過程中與大型煤磚相比、前者的體積變化更加較大。而且，在受到最大壓縮力的OO′線上附近、由凹坑P表面和大致成形的煤磚表面間的摩擦阻力所形成的剪斷過大，在煤磚內部產生裂縫，并且因壓縮力過大而使煤顆粒破碎，有時會形成較脆弱的煤磚。相反，當壓輥直徑變小時，由于壓縮力也變小，因而不得不使煤磚小型化，但這時使生產率降低。
另外，在高壓壓磚機上、由油壓裝置支承壓輥軸承，因為當成為規定壓縮力以上時，使壓輥后退，所以在加上過剩的壓縮力時，壓輥會后退例如3mm以上，煤磚的接合部分加厚，反而形成脆弱的煤磚。本發明的目的是提供一種用簡單的結構就能防止過剩的壓縮力、能用最合適的壓縮力形成煤磚的大直徑輥、即大容量的壓磚機，而且提供一種用這種壓磚機制造燃燒效率好的小型煤磚的方法。
為了達到上述目的而作出的本發明的壓磚機，它是把粉狀體供到回轉的2個壓輥之間進行壓縮成形而制造煤磚的，在壓輥的壓縮區域、自上述的把粉狀體供到壓輥間的螺桿絲杠的出口端，在壓輥的壓縮領域內沿著壓輥的軸向設置調整板，用它來調整上述粉狀體的朝向上述壓輥間的咬入量。而且上述粉狀體可以是粉狀的煤。
還可做成通過改變上述調整板和壓輥之間的距離來調整上述咬入量的。通過使上述調整板端部和壓輥間的距離加長成比這調整板中央部和壓輥間的距離長，使上述原料粉狀體的朝向上述壓輥間的咬入量沿壓輥軸向均勻一致。而且上述調整板架設在兩個槽間地被固定、這兩個槽分別貫通沿著上述壓輥兩側面的給料基座；調整板能從給料基座外側進行替換。
為了達到上述目的的磚塊制造方法是在用上述壓磚機制造磚塊時，將這磚塊的尺寸大小設定為厚度為18mm以下；壓輥圓周方向長度是25mm以下；壓輥寬度方向長度是上述壓輥圓周方向長度的1.5倍至2倍。其中，上述粉狀體是粉狀煤、磚塊是煤磚；在原料是灰分較多低品位煤的場合下，上述煤磚是把脫硫劑加到這低品位煤里，相對上述壓輥的寬度施加3t/cm以上壓縮力進行煤磚的制造。
在用壓輥直徑是600mm以上的壓磚機制造煤磚時，進行如下所述的煤磚制造方法，即把脫硫劑加到低品位煤中、相對于壓輥的寬度施加3t/cm以上的壓縮力，由此制成的煤磚的尺寸，厚度是18mm以下，壓輥圓周方向長度是25mm以下，壓輥寬度方向長度是上述圓周方向長度的1.5倍至2倍。這時，與上述調整板有無沒關系。
所謂低品位煤是指一般含有15％以上灰分、0.5％以上硫黃的煤。低品位煤除了燃燒性差、發熱量低之外，還有因排煙中的SOx引起的大氣污染的問題。所謂脫硫劑是指Ca(OH)2或CaCO3等，相對于煤中的硫黃、以1.5以上克分子比的量添加。


圖1是表示本發明的壓磚機的整體結構示意圖；圖2是表示調整板安裝部分的詳細結構的示意圖；圖3是示意地表示壓磚機中的壓輥部分的正視圖。
下面，參照著附圖來說明本發明的實施方式。用本發明制造的小型煤磚的厚度的上限定為18mm，它相當于能大致均勻填充5mm左右的粉狀煤的以前煤磚的約60％、在原料粒度較細時使其減薄。在煤磚是偏平狀時，鑒于會使燃燒空氣的通過阻力增大、在高壓壓磚機中、在由壓輥表面和原料的摩擦把3t/cm的壓縮力施加到煤磚上的條件下，把煤磚的在壓輥圓周方向上的長度取為2.5mm以下，它大約是厚度的1.7倍。
由于在把煤磚供到燃燒爐內時要使煤磚間空隙增多、對燃燒空氣流動的阻力減少。為了把燃燒空氣充分供給煤磚，最好把煤磚的壓輥寬度方向上的長度取成比壓輥圓周方向上的長度還長，形成為細長的煤磚。但是，過分細長，則在制造工廠到鍋爐的由傳送帶等形成的輸送或貯藏過程中、對沖擊或彎曲力的抵抗能力就會減弱，就會由這些因素被破壞，因而把煤磚的在壓輥寬度方向上的長度的限度取為約是壓輥圓周方向上的長度的2倍、取50mm以下；通常取1.5倍以上。
可是，在底邊是20cm四方的、高度是20cm的容器里，從外部不加力地填充煤磚時，一種場合是相對于壓輥圓周方向長度、壓輥寬度方向長度相同的煤磚，另一方是壓輥寬度方向長度約2倍于壓輥圓周方向長度的煤磚，這2種場合下的空隙率中、前者為47～48％；后者為52～54％。由此可見，由本發明制造的后者的煤磚的燃燒空氣流動較好，燃燒效率較高。這種場合下煤磚的容積大致是15cc以下。以前的壓輥圓周方向長度和寬度方向長度分別是50mm、厚度是30mm的煤磚的容積大致是48cc，由本發明提出的小型煤磚的容積是它的1/3以下。
在實施例中、是用壓輥寬度單位長度的壓縮力約5t/cm把原料壓縮成形的，該原料是在灰分是34％、硫黃是2.9％、發熱量5400卡/kg的煤中混合進8％的Ca(OH)2；把壓輥圓周方向約為40mm、厚度約為23mm、壓輥寬度方向約為40mm的煤磚和壓輥圓周方向約為22mm、厚度約為14mm、壓輥寬度方向約為30mm的小型煤磚分別放在僅煙囪自然通風的取暖爐中進行燃燒，比較它們的燃燒量，前者約是0.25kg/h、后者約是0.6kg/h，由此可見能提高燃燒速度。
通常認為煤的熱分解從200～300℃就開始，使揮發性成分轉化為氣體，但在那種到煤磚芯部的距離較短的小型煤磚中，即使有灰分和Ca(OH)2等較硬的反應物，在600～800℃以上的爐內，比起較厚的煤磚來，仍能在很短時間里使芯部達到熱分解溫度。發生的氣體容易通過顆粒間、通過達到煤磚表面的較短的距離而被放出，成為火焰而進行燃燒。由揮發性成分放出后侵入到多孔狀煤磚內的空氣使剩余的碳成分繼續燃燒，因此能在較短時間里使煤磚燃燒完。
下面，參照著附圖來說明適于制造這種小型煤磚的壓磚機。圖1是示意地表示本發明的壓磚機整體結構的示意圖，(a)是正剖視斷面圖，(b)是右剖視圖。如圖1(b)所示，在構成整個裝置的基礎的機架15的上面安裝著一對相互面對著組合的、斷面呈倒“L”字形的給料器座4、5。
而且橫跨在該給料器座地安裝著倒圓錐狀的給料器11。圍繞給料器11的內部中心軸設置著立式的給料螺旋體2，它繞著設置在給料器11的上蓋12中心的軸承部14而旋轉，在如圖1(a)所示的上蓋12的周緣設置著原料入口13，把從該原料入口13投入的煤炭等原料體積密度大致均勻、定量地供到沿箭頭方向旋轉的2個壓輥1之間。
在壓輥1的表面周圍連續地雕刻著凹坑P，由雕刻著該凹坑P的壓輥面和原料間的摩擦力，把原料咬入到壓輥之間，隨著壓輥沿箭頭方向回轉而將其壓縮、成形，制作成與凹坑P的形狀相同的煤磚。在這種結構的大壓輥直徑、即大容量制磚機中，為了防止小型煤磚受到過剩的壓縮力，而用最合適的壓縮力進行成形，在給料螺旋體2的下方、在壓輥間粉狀體被壓縮的區域內、與OO′線垂直地設置調整板3，把能使壓輥1之間的壓縮力有效地起作用的位置取在從調整板3的下端到OO′線之間，使原料的咬入量與小型煤磚的體積一致。
這時，根據煤磚的尺寸大小不同、上述從調整板下端到OO′線的距離就不同，相互間的關系是如果煤磚尺寸更小，則調整板3變長，從調整板3下端到OO′線的距離縮短。另外，由于即使是同一種原料、當粒度、濕度等不同時，壓輥的咬入量就不同，因而在組裝后還必需調整調整板的長度，因此必需做成能容易地從外部替換長度不同的調整板3的結構。
圖2是示意地表示上述調整板3的安裝部細節的示意圖，(a)是正視圖，(b)是右剖視圖。如圖2、圖1所示，在沿著壓輥1的兩側面的給料器座4、5上分別設置著調整板3貫通的槽16、16′，將調整板3從給料器座4的外側插入到槽16里，并延伸到給料器座5的槽16′里。在調整板3的跟前側端部設有法蘭b，由螺栓7將其固定在給料器座4上。
在接近壓輥1的兩端部分，由于與給料器座4的摩擦阻力，因而與壓輥1中央部相比、有原料咬入量減少的傾向，與煤磚中央部相比、兩端部的強度就較弱。為克服這種缺陷，在調整板3的接近兩端部的那部分下端設置缺口，使從OO′線起的距離比中央部還長，使原料的咬入量與中央部相同，這樣，就能形成沿著壓輥整個寬度具有相同強度的煤磚。為了減少原料流動的阻力，把調整板3的斷面形狀做成倒三角形或菱形。
這里所說的壓磚機及煤磚制造方法并不局限于上述的把粉體狀煤壓縮成形后制成煤磚的場合，對于把其他粉狀體壓縮成形后制成磚塊的場合也是有效的。
如上所述，本發明能提供一種用簡單的結構可防止過剩的壓縮力，能用最合適的壓縮力形成煤磚的大壓輥、即大容量的壓磚機；能提供一種用來制造燃燒效率良好的小型煤磚的方法。
特別是，若采用權利要求1的發明，則在用壓輥直徑是600mm以上的大容量壓磚機制造小型煤磚時，能避免由過剩的壓縮力造成的煤磚的破損和裂縫的發生，而且2個壓輥的間隙不會因壓輥后退而較大地擴開。
用權利要求3的發明，能根據煤磚的體積、原料的粒度、濕度、硬度等參數，把壓輥間的粉狀體咬入量調整成最合適。用權利要求4的發明就能使制造成的煤磚兩端部的強度不會比中央部弱地加以調整。而使用權利要求5的發明，在需要隨著原料不同而改良調整板長度或斷面形狀、或進行維修等場合下，能容易地替換調整板。
若用權利要求6～8的發明，則即使是低品位的煤，也能使脫硫劑與煤中的灰分起反應，能制成與難燃性的現有的煤磚相比、其耐沖擊或彎曲力不弱的煤磚，能制成在燃燒爐內、燃燒空氣流動的阻力較小、燃燒完的時間較短、而且留剩在煤磚中心部的未燃殘留部分較少的小型煤磚。
煤的埋藏量比石油多好幾倍，而且不像石油那樣地集中在某些地域，它在世界各地都有，是一種重要的能源，但大多數煤是灰分、硫黃成分較多的低品位煤。這點可想到，即隨著世界各民族生活、文化水平提高，能量的需求量將會急劇增加，如何有效地利用燃燒性不良的低品位煤，包括對CO2的環境污染的處置對策等都將是一個重大的問題。
能制成在運輸過程中很少被粉化的硬的煤磚，能抑制燃燒時SOx的發生而且能提高燃燒效率的本發明，不僅對環境、能源對策有益，而且在經濟上也是有很大利益的。
權利要求
1．壓磚機，它是將粉狀體供到2個回轉的壓輥間之后進行壓縮成形而制造磚塊，其特征在于在把上述粉狀體供到上述壓輥間的螺旋體的出口端開始的壓輥壓縮區域里、沿上述壓輥的軸向設置調整板，用該調整板來調整將上述粉狀體咬入到壓輥間的咬入量。
2．如權利要求1所述的壓磚機，其特征在于上述粉狀體是粉狀的煤。
3．如權利要求1或2所述的壓磚機，其特征在于它是通過變更上述調整板和壓輥間的距離來調整上述的咬入量的。
4．如權利要求1～3中任意一項所述的壓磚機，其特征在于上述調整板端部和壓輥間的距離比上述調整板中央部和壓輥間的距離長、由此，上述粉狀體的咬入到壓輥間的咬入量沿上述壓輥軸向均勻一致。
5．如權利要求1～4中任意一項所述的壓磚機，其特征在于沿上述調整板橫架在貫通著上述壓輥的兩側面的給料器座的槽之間地被固定著，該調整板能從上述給料器座外側替換的。
6．磚塊的制造方法，它是用權利要求1～5中任意一項所述的壓磚機制造磚塊的，其特征在于將這磚塊的尺寸大小取成；厚度是18mm以下、磚塊的沿壓輥圓周方向長度是25mm以下、磚塊的沿壓輥寬度方向長度是上述圓周方向長度的1.5～2倍。
7．如權利要求6所述的磚塊制造方法，其特征在于上述磚塊是把脫硫劑添加到低品位煤中，相對于上述壓輥寬度施加3t/cm以上的壓縮力而制成的。
8．煤磚的制造方法，它是用壓輥直徑為600mm以上的壓磚機制造煤磚的，其特征在于把如下所述制成的煤磚的尺寸大小取成；厚度是18mm以下、煤磚的沿壓輥圓周方向長度是25mm以下、煤磚的沿壓輥寬度方向長度是上述圓周方向長度的1.5～2倍；上述煤磚是把脫硫劑添加到低品位煤中、相對于上述壓輥寬度加2t/cm以上的壓縮力而制成的。
全文摘要
本發明提供一種能用簡單的結構防止過剩的壓縮力、把脫硫劑添加到低品位煤里、能用最合適的壓縮力將其成形為燃燒性優良的煤磚的大直徑壓輥、即大容量的壓磚機。它是借助給料器11將粉狀體供到回轉的2個壓輥1間之后進行壓縮成形而制成煤磚的,在上述壓輥1之間的上述粉狀體供給側跟前、沿上述壓輥1的軸向設置調整板3,用來調整上述粉狀體的咬入到壓輥1之間的咬入量。
文檔編號B30B11/16GK1219461SQ9812098
公開日1999年6月16日 申請日期1998年10月20日 優先權日1997年10月21日
發明者溝口忠一 申請人:細川密克朗集團股份有限公司