專利名稱：一種利用生物質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)廢棄物生產(chǎn)顆粒燃料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)廢棄物環(huán)保綜合利用領(lǐng)域，尤其是利用生物質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)廢棄物生產(chǎn)顆粒燃料的方法。
背景技術(shù)：
目前，由于世界范圍內(nèi)不可再生能源的減少，我國(guó)甚至全球?qū)稍偕纳镔|(zhì)能源的綜合利用也越來(lái)越重視。利用植物秸稈、木材下腳料等生物質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)，如糠醛/糠醇生產(chǎn)廠、木糖/木糖醇生產(chǎn)廠、紙漿生產(chǎn)廠、葡萄糖及酒精生產(chǎn)廠等在生產(chǎn)過(guò)程中均是利用了植物中的纖維素、半纖維素，而植物中的木質(zhì)素等其他成分即作為工業(yè)廢棄物排出。由于各個(gè)生產(chǎn)廠產(chǎn)品及生產(chǎn)工藝的不同使得排出的工業(yè)廢棄物中水分含量各不相同，水分低于50％的工業(yè)廢棄物利用專用燒渣鍋爐，可以進(jìn)行燃燒生產(chǎn)蒸汽供生產(chǎn)使用；而水分高于50％的工業(yè)廢棄物很難直接在鍋爐里燃燒；并且能進(jìn)行燃燒的工業(yè)廢棄物也由于堆積密度小、質(zhì)輕在鍋爐引風(fēng)機(jī)的作用下無(wú)法在爐膛底部充分燃燒，致使在爐膛內(nèi)壓不住火、燃燒不充分。
家庭用取暖壁爐以及火鍋、燒烤等使用的燃料大部分是木炭，而木炭的制作需使用大量木材并且在燒制木炭過(guò)程中會(huì)對(duì)大氣造成污染。
一般植物的根、莖、葉等顆粒燃料須將原料粉碎后加入鹽類、助燃劑、粘合劑進(jìn)行均勻攪拌，然后再將混合好的原料進(jìn)行造粒。如中國(guó)專利(專利號(hào)CN0113674115)。而添加助燃劑、添加劑等又會(huì)提高成本。所以，這種造粒方法不適應(yīng)于生物質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)廢棄物的造粒。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服以上缺陷，提供一種利用生物質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)廢棄物生產(chǎn)顆粒燃料的方法，使所有生物質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄物無(wú)論水分多少都能夠通過(guò)造粒后作為燃料燃燒，從而將生物質(zhì)生產(chǎn)廢棄物綜合利用，變廢為寶；并且克服以前生產(chǎn)顆粒燃料生產(chǎn)過(guò)程工藝復(fù)雜，需加入粘合劑、助燃劑等添加劑才能生產(chǎn)合格的顆粒燃料，克服生產(chǎn)過(guò)程中技術(shù)要求高、產(chǎn)品成本高的缺點(diǎn)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種利用生物質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)廢棄物生產(chǎn)顆粒燃料的方法，其特征在于，將含水30～35％生物質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)廢棄物，利用廢棄物在環(huán)模式制粒機(jī)擠壓成型的過(guò)程中產(chǎn)生的熱量將物料中所含水分汽化來(lái)軟化物料，造粒后，經(jīng)冷卻、篩分得成品。
上述含水30～35％生物質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)廢棄物，由高于35％的生物質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)廢棄物經(jīng)脈沖式氣流干燥機(jī)干燥而得。
上述含水30～35％生物質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)廢棄物，由高于35％的生物質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)廢棄物經(jīng)氣流干燥機(jī)干燥和低于30％的生物質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)廢棄物混合而得。干燥時(shí)間在0.5～5秒。
冷卻篩分設(shè)備冷卻時(shí)間20～30min。
為清楚起見，下面對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步說(shuō)明。
將生物質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)廢棄物(廢渣)根據(jù)原始水分的大小，以30～35％為界限，高于30～35％的廢棄物(廢渣)進(jìn)入氣流干燥機(jī)進(jìn)行干燥，干燥到一定的濕度后與低于30～35％水分的廢棄物(廢渣)混合后進(jìn)行制粒成型，造粒過(guò)程中不添加任何添加劑、助燃劑等。利用廢棄物在擠壓成型的過(guò)程中產(chǎn)生的熱量將物料中所含水分汽化來(lái)軟化物料，在制粒機(jī)壓力的作用下使物料壓縮成顆粒。經(jīng)壓縮成型后的顆粒溫度較高不易成型需在制粒完畢后進(jìn)行冷卻后成型，并且在擠壓制粒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生少量碎料必須對(duì)制粒后的顆粒進(jìn)行篩分，篩分出來(lái)的碎料重新返回制粒機(jī)中制粒。成品顆粒則運(yùn)至鍋爐車間送入鍋爐內(nèi)進(jìn)行燃燒或包裝后銷售。
該顆粒成形設(shè)備工作時(shí)不需要向物料里加粘結(jié)劑和助劑，其成型時(shí)的粘合力主要是物料中經(jīng)高溫軟化后的木質(zhì)素。物料在擠壓過(guò)程中由于做功產(chǎn)生熱量使物料中的水產(chǎn)生蒸汽來(lái)軟化物料中的木質(zhì)素，軟化后的木質(zhì)素經(jīng)積壓后即能將生物質(zhì)廢棄物顆粒粘結(jié)起來(lái)最終經(jīng)冷卻后定型。
本發(fā)明的有益效果是，可使所有生物質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄物無(wú)論水分多少都能夠通過(guò)造粒后作為燃料燃燒，從而將生物質(zhì)生產(chǎn)廢棄物綜合利用，變廢為寶；并且克服以前生產(chǎn)顆粒燃料生產(chǎn)過(guò)程工藝復(fù)雜，需加入粘合劑、助燃劑等添加劑才能生產(chǎn)合格的顆粒燃料，克服生產(chǎn)過(guò)程中技術(shù)要求高、產(chǎn)品成本高的缺點(diǎn)。本發(fā)明徹底解決了生物質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)廢棄物因水分高導(dǎo)致不同生產(chǎn)廠無(wú)法燃燒的問(wèn)題以及因堆積密度小、質(zhì)輕導(dǎo)致燃燒不充分的問(wèn)題。本發(fā)明制造的顆粒燃料可以取代木炭作為取暖爐及火鍋、燒烤等使用，既節(jié)約大量木材防止環(huán)境污染又能為生物質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)變廢為寶、能源綜合利用開辟了一條新的途徑。


附圖為本發(fā)明工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
按附圖所示的工藝流程，將生物質(zhì)工業(yè)廢棄物的干燥、制粒、冷卻、篩分等系統(tǒng)安裝連接起來(lái)。以糠醛渣為例，糠醛渣用鏟車裝入皮帶輸送機(jī)1的料斗上隨皮帶輸送機(jī)落入振動(dòng)篩2上，其中大的顆粒和雜物被振動(dòng)篩2篩出后粉碎重新返回振動(dòng)篩，顆粒度合格的糠醛渣隨被加熱的空氣被送入打散氣流干燥機(jī)中進(jìn)行干燥。在蒸汽換熱器3中，空氣和蒸汽進(jìn)入蒸汽換熱器3中，冷凝水從底部流出，被加熱的空氣送入打散氣流干燥機(jī)4中。
打散氣流干燥機(jī)4的管徑交替縮小和擴(kuò)大，從而充分發(fā)揮加速段具有高的傳熱傳質(zhì)作用強(qiáng)化干燥過(guò)程；加入的物料粒子首先進(jìn)入管徑小的干燥管內(nèi)，粒子得到加速，當(dāng)其加速運(yùn)動(dòng)終了時(shí)，干燥管徑突然擴(kuò)大，粒子依慣性進(jìn)入管徑大的干燥管。粒子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，由于受到阻力而不斷減速，直至減速終了時(shí)干燥管又突然縮小，這樣粒子又被加速，如此重復(fù)交替的使管徑縮小和擴(kuò)大，則粒子的運(yùn)動(dòng)速度也交替的加速和減速，使空氣和粒子間的相對(duì)速度和傳熱面積均較大，從而提高了傳熱傳質(zhì)的強(qiáng)度。同時(shí)，擴(kuò)大管內(nèi)氣流速度下降也相應(yīng)增加了干燥時(shí)間。干燥后的糠醛渣經(jīng)過(guò)兩級(jí)旋風(fēng)分離器6將渣與熱氣流進(jìn)行分離，熱氣流經(jīng)第一離心通風(fēng)機(jī)5而排空，干燥合格的糠醛渣用螺旋攪龍7送入第一小料倉(cāng)8中，由第一小料倉(cāng)下來(lái)經(jīng)過(guò)電子秤9稱量后放入攪拌機(jī)10中將物料混合均勻。混合均勻的物料經(jīng)過(guò)提升機(jī)11送至第二小料倉(cāng)12中經(jīng)調(diào)速攪龍13已均勻的送料速度放入環(huán)模造粒機(jī)14中。成型后的顆粒需要冷卻定型、篩分粉碎，先經(jīng)過(guò)逆流式冷卻機(jī)17將顆粒冷卻定型，定型后的顆粒經(jīng)過(guò)振動(dòng)篩18篩分后成品顆粒經(jīng)過(guò)皮帶輸送機(jī)19運(yùn)料車20送至場(chǎng)外，篩余物回到提升機(jī)內(nèi)重新造粒，冷卻時(shí)冷空氣帶走的粉塵用旋風(fēng)分離器16分離后收集重新送入攪拌機(jī)中進(jìn)行造粒，氣體經(jīng)離心通風(fēng)機(jī)15排空。
本發(fā)明的技術(shù)關(guān)鍵是水份含量高的工業(yè)廢棄物的干燥以及顆粒的成型。本發(fā)明之所以選擇脈沖式氣流干燥機(jī)是因?yàn)樵摲N形式的干燥設(shè)備具有干燥強(qiáng)度大、干燥時(shí)間短、熱效率高、應(yīng)用粉粒狀物料范圍廣的特點(diǎn)。脈沖式氣流干燥機(jī)是改進(jìn)型的氣流干燥設(shè)備，由交替擴(kuò)大和縮小的管道組成，分為加速段和降速段。經(jīng)過(guò)干燥設(shè)備的熱氣流進(jìn)入二級(jí)旋風(fēng)除塵器將熱空氣夾帶的粉料及塵土分離收集。該旋風(fēng)除塵器具有向下傾斜的螺旋切線型氣體進(jìn)口，頂板為螺旋型的導(dǎo)向板。由于氣體從切向進(jìn)入，又有導(dǎo)向板的作用，可消除進(jìn)入氣體向上流動(dòng)而形成的小漩渦氣流，減少動(dòng)能消耗，提高除塵效率。
顆粒的成型設(shè)備是利用飼料或肥料顆粒成型機(jī)械，針對(duì)生物質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)廢棄物的特點(diǎn)對(duì)其局部進(jìn)行改造而成。由于生物質(zhì)廢棄物較飼料或肥料的堆積密度小，因此應(yīng)用這種機(jī)器制粒的產(chǎn)量明顯低于飼料或肥料的產(chǎn)量。因此需對(duì)該顆粒成形設(shè)備進(jìn)行改造，主要是改進(jìn)了輥輪及環(huán)模的結(jié)構(gòu)，加大了壓制寬度增加了制粒機(jī)的產(chǎn)能，并且根據(jù)電機(jī)的功率要求適當(dāng)加大了減速機(jī)的減速比更進(jìn)一步加快了顆粒的產(chǎn)出量從而使制粒機(jī)的產(chǎn)能增加。一般生物質(zhì)廢棄物制粒產(chǎn)量約為同機(jī)型飼料或肥料的1/5～1/3，將減速機(jī)的減速比增加為原來(lái)的2～4倍再加上輥輪及環(huán)模的改造使電機(jī)功率正好滿足使用要求，而且還能增加物料的產(chǎn)能約3～5倍。
具體工藝生產(chǎn)步驟如下1)、首先將物料水份大于35％的進(jìn)行干燥至水份小于35％，干燥方式采用脈沖式氣流干燥。規(guī)格Φ600～800×25000，干燥機(jī)的管徑交替縮小和擴(kuò)大，從而充分發(fā)揮加速段具有高的傳熱傳質(zhì)作用強(qiáng)化干燥過(guò)程；加入的物料粒子首先進(jìn)入管徑小的干燥管內(nèi)，粒子得到加速，當(dāng)其加速運(yùn)動(dòng)終了時(shí)，干燥管徑突然擴(kuò)大，粒子依慣性進(jìn)入管徑大的干燥管。粒子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，由于受到阻力而不斷減速，直至減速終了時(shí)干燥管又突然縮小，這樣粒子又被加速，如此重復(fù)交替的使管徑縮小和擴(kuò)大，則粒子的運(yùn)動(dòng)速度也交替的加速和減速，使空氣和粒子間的相對(duì)速度和傳熱面積均較大，從而提高了傳熱傳質(zhì)的強(qiáng)度。同時(shí)，擴(kuò)大管內(nèi)氣流速度下降也相應(yīng)增加了干燥時(shí)間。
由于干燥時(shí)的分散和攪動(dòng)作用，使氣化表面不斷更新，故干燥的傳熱、傳質(zhì)過(guò)程強(qiáng)度較大。氣固兩相的接觸時(shí)間極短，干燥時(shí)間一般在0.5～2秒，最長(zhǎng)5秒。
2)、由于大多數(shù)生物質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中是以酸、堿為催化劑與粉碎好的植物秸稈等混合后進(jìn)行水解或蒸煮，因此產(chǎn)生的廢棄物基本不用粉碎可直接制粒，如果顆粒粒徑大于10mm須在干燥后用粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎。
3)、制粒成型采用環(huán)模式制粒機(jī)，該機(jī)由機(jī)架、皮帶傳動(dòng)系統(tǒng)、可調(diào)輥輪總成等部分組成。制粒過(guò)程中不外加蒸汽調(diào)質(zhì)、不加任何添加劑，顆粒成分均勻，外型整齊，表面光滑，根據(jù)模具規(guī)格的不同直徑可在Φ1.5～10mm之間變換，壓縮比為1∶2～1∶8，長(zhǎng)度可在5～10mm之間調(diào)節(jié)。
4)、顆粒的冷卻、篩分。原料制粒后，顆粒溫度很高(一般達(dá)到95～105℃)且含有少量碎料，故必須進(jìn)行冷卻和篩分使顆粒冷卻定型以及篩出碎料。冷卻篩分設(shè)備冷卻時(shí)間20～30min，顆粒降溫大于50，碎料率小于3％，篩分率大于95％。篩分后產(chǎn)生的碎料重新返回制粒成型設(shè)備中進(jìn)行制粒。
5)、成品顆粒被送到鍋爐進(jìn)行燃燒或包裝后作為顆粒燃料銷售。
權(quán)利要求
1.一種利用生物質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)廢棄物生產(chǎn)顆粒燃料的方法，其特征在于，將含水30～35％生物質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)廢棄物，利用廢棄物在環(huán)模式制粒機(jī)擠壓成型的過(guò)程中產(chǎn)生的熱量將物料中所含水分汽化來(lái)軟化物料，造粒后，經(jīng)冷卻、篩分得成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用生物質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)廢棄物生產(chǎn)顆粒燃料的方法，其特征在于，所述含水30～35％生物質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)廢棄物，由高于35％的生物質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)廢棄物經(jīng)脈沖式氣流干燥機(jī)干燥而得。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用生物質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)廢棄物生產(chǎn)顆粒燃料的方法，其特征在于，所述含水30～35％生物質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)廢棄物，由高于35％的生物質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)廢棄物經(jīng)氣流干燥機(jī)干燥和低于30％的生物質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)廢棄物混合而得，干燥時(shí)間在0.5～5秒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用生物質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)廢棄物生產(chǎn)顆粒燃料的方法，其特征在于，冷卻篩分設(shè)備冷卻時(shí)間20～30min。
全文摘要
一種利用生物質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)廢棄物生產(chǎn)顆粒燃料的方法，屬于生物質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)廢棄物環(huán)保綜合利用領(lǐng)域，將含水30～35％生物質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)廢棄物，利用廢棄物在環(huán)模式制粒機(jī)擠壓成型的過(guò)程中產(chǎn)生的熱量將物料中所含水分汽化來(lái)軟化物料，造粒后，經(jīng)冷卻、篩分得成品。本發(fā)明可將生物質(zhì)生產(chǎn)廢棄物綜合利用，變廢為寶；并且克服以前生產(chǎn)顆粒燃料生產(chǎn)過(guò)程工藝復(fù)雜，需加入粘合劑、助燃劑等添加劑才能生產(chǎn)合格的顆粒燃料，克服生產(chǎn)過(guò)程中技術(shù)要求高、產(chǎn)品成本高的缺點(diǎn)。本發(fā)明制造的顆粒燃料可以取代木炭作為取暖爐及火鍋、燒烤等使用，既節(jié)約大量木材防止環(huán)境污染又能為生物質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)變廢為寶、能源綜合利用開辟了一條新的途徑。
文檔編號(hào)C10L5/44GK1858166SQ20061004439
公開日2006年11月8日 申請(qǐng)日期2006年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月7日
發(fā)明者唐一林, 江成真, 柴會(huì)新, 刁元成, 焦麗, 趙新華 申請(qǐng)人:濟(jì)南圣泉集團(tuán)股份有限公司