一種生物質(zhì)顆粒燃料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種生物質(zhì)顆粒燃料，其由以下質(zhì)量百分含量的材料均勻混合后壓制成型制得：50％～60％的生物質(zhì)炭粉；30％～40％的城市有機(jī)固體垃圾碎末；1％～10％的煤粉；1％～2％的煤焦油；0.2％～0.5％的固硫劑；0.1％～0.3％的硫酸亞鐵；在所述生物質(zhì)顆粒燃料的外表面包裹有一層生物質(zhì)聚酯。本案將生物質(zhì)能源、礦物燃料、城市有機(jī)固體垃圾三者有機(jī)結(jié)合，所生產(chǎn)出的生物質(zhì)顆粒燃料粘結(jié)度好，燃燒值高，燃燒污染小，幾乎不產(chǎn)生二氧化硫和飛灰，利于生態(tài)環(huán)境的建設(shè)；其外表面包裹的生物質(zhì)聚酯使得該燃料儲(chǔ)存運(yùn)輸方便，顆粒不易碎裂。
【專利說(shuō)明】一種生物質(zhì)顆粒燃料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及新能源燃料領(lǐng)域，特別涉及一種環(huán)保無(wú)污染的生物質(zhì)顆粒燃料。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著世界范圍內(nèi)能源危機(jī)的出現(xiàn)以及由于大量使用礦物燃料所帶來(lái)的日益嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，世界各國(guó)越來(lái)越重視對(duì)生物質(zhì)能源的開(kāi)發(fā)利用。
[0003]生物質(zhì)固體燃料是生物質(zhì)能的一種利用方式，其生產(chǎn)原料是林業(yè)“三剩物”(木材加工剩余物、森林采伐剩余物、造材剩余物)、各種木質(zhì)下腳料、木質(zhì)廢棄物、農(nóng)作物秸桿、以及灌木等。生產(chǎn)過(guò)程是將質(zhì)地疏松、能力密度小的生物質(zhì)原料，經(jīng)過(guò)粉碎、干燥等工序，然后經(jīng)環(huán)模壓輥擠壓成型方式加工成生物質(zhì)固體顆粒燃料。生物質(zhì)顆粒燃料的粒度均勻，單位密度可達(dá)到I~1.4g/cm3，強(qiáng)度增加，運(yùn)輸和儲(chǔ)存方便，燃燒性能明顯改善，燃燒后能源利用率可提高80%以上，幾乎沒(méi)有二氧化硫排放，燃燒后的爐灰還是優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥料。
[0004]植物原料主要 有纖維素、半纖維素、木素組成。由于木素屬于非晶體，為一種熱塑性高分子物質(zhì)，無(wú)確定熔點(diǎn)，但具有較高的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度。當(dāng)溫度為70~110°C時(shí)木素軟化且具有黏性，可將植物原料中的半纖維素、纖維素在壓力下壓縮粘結(jié)成顆粒燃料，木素可起到一種粘結(jié)劑的作用。不同種類的植物原料，其木素、纖維素、半纖維素含量不同。一般地，木材中木素的含量為27~32% (絕干原料)，禾草類植物中木素含量為14~25%。
[0005]中國(guó)專利申請(qǐng)第200910118899.6號(hào)揭示了一種生物質(zhì)復(fù)合顆粒燃料的制備方法，其通過(guò)將農(nóng)作物秸桿與廢木質(zhì)材料以任意比混合，經(jīng)粉碎、干燥、蒸汽軟化、成型、冷卻、打包制得顆粒燃料。
[0006]但是，從現(xiàn)有技術(shù)所公開(kāi)的內(nèi)容來(lái)看，單一使用木素作粘結(jié)劑的效果并不佳，在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中顆粒燃料容易碎裂，且單一利用生物質(zhì)材料制得的燃料燃燒性能也低于礦物燃料，國(guó)內(nèi)使用的燃燒爐也未能將這種生物質(zhì)顆粒燃料的燃燒熱充分利用，造成熱能損失。此外，在我們生活的城市中，每天都會(huì)產(chǎn)生大量的生活垃圾，而目前對(duì)這些生活垃圾的處理辦法僅僅是焚燒或是填埋，既污染環(huán)境又占用大量土地，如何充分利用城市生活垃圾，或者更具體的是如何充分利用其中的有機(jī)固體垃圾成為了目前亟待解決的問(wèn)題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供一種生物質(zhì)顆粒燃料，將生物質(zhì)能源、礦物燃料、城市有機(jī)固體垃圾三者有機(jī)結(jié)合，所生產(chǎn)出的生物質(zhì)顆粒燃料，燃燒值高，粘結(jié)度好，儲(chǔ)存運(yùn)輸方便，顆粒不易碎裂，燃燒污染小，利于生態(tài)環(huán)境的建設(shè)。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案概述如下:
[0009]一種生物質(zhì)顆粒燃料，其由以下質(zhì)量百分含量的材料均勻混合后壓制成型制得:
[0010]生物質(zhì)炭粉50%~60%;
城市有機(jī)固體垃圾碎末30%~40%;
煤粉1%~10?/0;
煤焦油1%~2%;
固硫劑0.2%~0.5%；
硫酸亞鐵0.1%~0.3%；
[0011]并且，所述生物質(zhì)顆粒燃料的外表面包裹有一層生物質(zhì)聚酯；
[0012]其中，所述生物質(zhì)炭粉由以下方法制得:將含質(zhì)量百分含量分別為60~70%的木質(zhì)材料與30~40%的農(nóng)作物秸桿經(jīng)干燥、粉碎、混合、壓制成型后，繼續(xù)進(jìn)行熱解氣化反應(yīng)，冷卻后再次粉碎，得到生物質(zhì)炭粉；
[0013]所述城市有機(jī)固體垃圾碎末通過(guò)以下方法獲得:將城市固體垃圾進(jìn)行分類，選出可循環(huán)利用的城市有機(jī)固體垃圾，并將其干燥、粉碎；
[0014]所述固硫劑選自生石灰、碳酸鈣或其組合；
[0015]所述生物質(zhì)聚酯由以下方法制得:將3.2g蘋果酸與1.5g甘油混合,加20mL無(wú)水乙醇、0.5mL20%的硫酸，加 熱溶解，冷卻后倒在金屬表面上，隨后放入真空烘箱中在90°C或100°C加熱llh，得到淺黃色薄膜。
[0016]優(yōu)選的是，所述的生物質(zhì)顆粒燃料，其所述生物質(zhì)炭粉的含水率控制在IOwt %~16wt % ο
[0017]優(yōu)選的是，所述的生物質(zhì)顆粒燃料，其所述生物質(zhì)炭粉的粒徑小于2mm。
[0018]優(yōu)選的是,所述的生物質(zhì)顆粒燃料，其所述木質(zhì)材料選自木質(zhì)下腳料、木質(zhì)廢棄品、木材加工所產(chǎn)生的木屑或其組合。
[0019]優(yōu)選的是，所述的生物質(zhì)顆粒燃料，其所述農(nóng)作物秸桿選自小麥秸桿、玉米秸桿、高粱秸桿、棉花桿或其組合。
[0020]優(yōu)選的是，所述的生物質(zhì)顆粒燃料，其所述城市有機(jī)固體垃圾碎末的粒徑小于3mm ο
[0021]優(yōu)選的是，所述的生物質(zhì)顆粒燃料，其所述城市有機(jī)固體垃圾碎末的含水率控制在 5wt % ~15wt %。
[0022]優(yōu)選的是，所述的生物質(zhì)顆粒燃料，其所述煤粉由原煤粉碎制得，其含水率控制在2wt% ~IOwt %。
[0023]優(yōu)選的是，所述的生物質(zhì)顆粒燃料，其所述煤粉的粒徑小于2_。
[0024]優(yōu)選的是，所述的生物質(zhì)顆粒燃料，其所述生物質(zhì)聚酯的厚度為10~100 μ m。
[0025]本發(fā)明的有益效果是:將生物質(zhì)能源、礦物燃料、城市有機(jī)固體垃圾三者有機(jī)結(jié)合，所生產(chǎn)出的生物質(zhì)顆粒燃料粘結(jié)度好，燃燒值高，燃燒污染小，幾乎不產(chǎn)生二氧化硫和飛灰，利于生態(tài)環(huán)境的建設(shè)；其外表面包裹的生物質(zhì)聚酯使得該燃料儲(chǔ)存運(yùn)輸方便，顆粒不易碎裂。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說(shuō)明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。
[0027]—種生物質(zhì)顆粒燃料，其由以下質(zhì)量百分含量的材料均勻混合后壓制成型制得:
[0028]
生物質(zhì)炭粉50%~60%;
城市有機(jī)固體垃圾碎末30%~40%;
煤粉1%~10%;
[0029]
煤焦油1%~2%;
固硫劑0.2%~0.5%；
硫酸亞鐵0.1%~0.3%；
[0030]并且，在生物質(zhì)顆粒燃料的外表面包裹有一層生物質(zhì)聚酯；生物質(zhì)聚酯由以下方法制得:將3.2g蘋果酸與1.5g甘油混合,加20mL無(wú)水乙醇、0.5mL20%的硫酸,加熱溶解，冷卻后倒在金屬表面上，隨后放入真空烘箱中在90°C或100°C加熱llh，得到淺黃色薄膜，其厚度為10~100 μ m。生物質(zhì)聚酯可將顆粒燃料緊緊包裹，可有效減少生物質(zhì)顆粒燃料在儲(chǔ)存及運(yùn)輸途中發(fā)生的碎裂；此外，生物質(zhì)聚酯只含有碳、氫、氧三種元素，易燃燒且燃燒產(chǎn)物環(huán)保無(wú)污染。
[0031]生物質(zhì)炭粉由以下方法制得:將含質(zhì)量百分含量分別為60~70%的木質(zhì)材料與30~40%的農(nóng)作物秸桿經(jīng)干燥、粉碎、混合、壓制成型后，繼續(xù)進(jìn)行熱解氣化反應(yīng)，冷卻后再次粉碎，得到生物質(zhì)炭粉；生物質(zhì)炭粉的含水率控制在10wt%~16wt%，其粒徑小于2mm。木質(zhì)材料選自木質(zhì)下腳料、木質(zhì)廢棄品、木材加工所產(chǎn)生的木屑或其組合,農(nóng)作物稻桿選自小麥秸桿、玉米秸桿、高粱秸桿、棉花桿或其組合。對(duì)生物質(zhì)原料進(jìn)行熱解氣化反應(yīng)的作用是使得到的生物質(zhì)顆粒燃料燃燒后不易結(jié)渣，且在燃燒過(guò)程中不產(chǎn)生黑煙。由于農(nóng)作物秸桿中的木素含量低于木質(zhì)材料中的木素含量，因此在制備生物質(zhì)炭粉時(shí)，所用木質(zhì)材料的用量應(yīng)大于農(nóng)作物秸桿的用量，在本案中所用木質(zhì)材料的用量可優(yōu)選為65wt%，農(nóng)作物秸桿的用量可優(yōu)選為35wt%。
[0032]城市有機(jī)固體垃圾碎末通過(guò)以下方法獲得:將城市固體垃圾進(jìn)行分類，選出可循環(huán)利用的城市有機(jī)固體垃圾，并將其干燥、粉碎；城市有機(jī)固體垃圾碎末的粒徑小于3mm，城市有機(jī)固體垃圾碎末的含水率控制在5wt%~15wt%。城市有機(jī)固體垃圾一般包括紙、纖維、竹木、廚房菜渣等。
[0033]固硫劑選自生石灰、碳酸鈣或其組合；固硫劑可大大降低燃燒過(guò)程中二氧化硫的排放。
[0034]煤粉由原煤粉碎制得，其含水率控制在2wt%~ IOwt%，煤粉的粒徑小于2_。煤粉的作用主要是用于提高生物質(zhì)顆粒燃料的燃燒熱值，煤焦油既是助燃劑又是粘結(jié)劑，它既可以提高生物質(zhì)顆粒燃料的熱值，又可與木素一樣，增強(qiáng)顆粒之間的粘結(jié)度。
[0035]硫酸亞鐵是一種脫鉀劑，生物質(zhì)燃料當(dāng)中往往具有較高的鉀元素含量和氯元素含量，在燃燒的過(guò)程中，兩者形成KCl，沉積在燃燒爐過(guò)熱器的表面，局部傳熱表面被其覆蓋，導(dǎo)致燃燒效率降低。
[0036]制得的生物質(zhì)顆粒燃料的熱值在4600~4800Kcal/kg。[0037]實(shí)施例1
[0038]一種生物質(zhì)顆粒燃料，其由以下質(zhì)量百分含量的材料均勻混合后壓制成型制得:
[0039]
生物質(zhì)炭粉50%;
城市有機(jī)固體垃圾碎末40%;
煤粉8.7%；
煤焦油1%;
固硫劑0.2%；
硫酸亞鐵0.1%；
該生物質(zhì)顆粒燃料的熱值為4745Kcal/kg。
[0040]實(shí)施例2
[0041]一種生物質(zhì)顆粒燃料，其由以下質(zhì)量百分含量的材料均勻混合后壓制成型制得:
[0042]
生物質(zhì)炭粉60%;
城市有機(jī)固體垃圾碎末30%;
煤粉7.2%；
煤焦油2%;
固硫劑0.5%；
硫酸亞鐵0.3%；
該生物質(zhì)顆粒燃料的熱值為4649Kcal/kg。
[0043]實(shí)施例3
[0044]一種生物質(zhì)顆粒燃料，其由以下質(zhì)量百分含量的材料均勻混合后壓制成型制得:
[0045]
生物質(zhì)炭粉55%;
城市有機(jī)固體垃圾碎末35%;
煤粉7.95%；
煤焦油1.5%；
固硫劑0.35%；
硫酸亞鐵0.2%；
該生物質(zhì)顆粒燃料的熱值為4705KCal/kg。
[0046]實(shí)施例4
[0047]一種生物質(zhì)顆粒燃料，其由以下質(zhì)量百分含量的材料均勻混合后壓制成型制得:
[0048]生物質(zhì)炭粉52.9%；
城市有機(jī)固體垃圾碎末35%;
煤粉10?/0；
煤焦油1.5%；
固硫劑0.5%；
硫酸亞鐵0.1%；
該生物質(zhì)顆粒燃料的熱值為4800Kcal/kg。
[0049]實(shí)施例5
[0050]一種生物質(zhì)顆粒燃料，其由以下質(zhì)量百分含量的材料均勻混合后壓制成型制得:
[0051]
生物質(zhì)炭粉59.5%；
城市有機(jī)固體 垃圾碎末38%;
煤粉1%，
煤焦油1%;
固硫劑0.2%；
[0052]
硫酸亞鐵0.3%；
該生物質(zhì)顆粒燃料的熱值為4600Kcal/kg。
[0053]盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開(kāi)如上，但其并不僅僅限于說(shuō)明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)。
【權(quán)利要求】
1.一種生物質(zhì)顆粒燃料，其特征在于，其由以下質(zhì)量百分含量的材料均勻混合后壓制成型制得:生物質(zhì)炭粉50%~60%;城市有機(jī)固體垃圾碎末30%~40%;煤粉1%~10%;
煤焦油1%~2%;固硫劑0.2%~0.5%；硫酸亞鐵0.1%~0.3%； 并且，所述生物質(zhì)顆粒燃料的外表面包裹有一層生物質(zhì)聚酯； 其中，所述生物質(zhì)炭粉由以下方法制得:將含質(zhì)量百分含量分別為60~70%的木質(zhì)材料與30~40%的農(nóng)作物秸桿經(jīng)干燥、粉碎、混合、壓制成型后，繼續(xù)進(jìn)行熱解氣化反應(yīng)，冷卻后再次粉碎，得到生物質(zhì)炭粉； 所述城市有機(jī)固體垃圾碎末通過(guò)以下方法獲得:將城市固體垃圾進(jìn)行分類，選出可循環(huán)利用的城市有機(jī)固體垃圾，并將其干燥、粉碎； 所述固硫劑選自生石灰、碳酸鈣或其組合； 所述生物質(zhì)聚酯由以下方法制得:將3.2g蘋果酸與1.5g甘油混合,加20mL無(wú)水乙醇、0.5mL20%的硫酸，加熱溶解，冷卻后倒在金屬表面上，隨后放入真空烘箱中在90°C或100°C加熱llh，得到淺黃色薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)顆粒燃料，其特征在于，所述生物質(zhì)炭粉的含水率控制在 1Owt % ~16wt% ο
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)顆粒燃料，其特征在于，所述生物質(zhì)炭粉的粒徑小于2mm ο
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)顆粒燃料，其特征在于，所述木質(zhì)材料選自木質(zhì)下腳料、木質(zhì)廢棄品、木材加工所產(chǎn)生的木屑或其組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)顆粒燃料，其特征在于，所述農(nóng)作物秸桿選自小麥秸桿、玉米秸桿、高粱秸桿、棉花桿或其組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)顆粒燃料，其特征在于，所述城市有機(jī)固體垃圾碎末的粒徑小于3mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)顆粒燃料，其特征在于，所述城市有機(jī)固體垃圾碎末的含水率控制在5wt%~ 15wt%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)顆粒燃料，其特征在于，所述煤粉由原煤粉碎制得，其含水率控制在2wt%~ 1Owt%。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的生物質(zhì)顆粒燃料，其特征在于，所述煤粉的粒徑小于2mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)顆粒燃料，其特征在于，所述生物質(zhì)聚酯的厚度為10 ~100 μ mD
【文檔編號(hào)】C10L5/44GK103937574SQ201410066416
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】李蒼海, 孫仲原, 許紅 申請(qǐng)人:泗洪新創(chuàng)源木業(yè)有限公司