一種含水率低的生物質(zhì)成型燃料及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種含水率低的生物質(zhì)成型燃料，以預(yù)處理后的玉米秸稈為原料進行為期10?20d的厭氧發(fā)酵可提高成型燃料的機械耐久性，以碳酸鎂作為抗結(jié)渣劑，在燃燒過程中Mg元素與玉米秸稈中固有的、能引起結(jié)渣的Si、K、Na等元素發(fā)生了反應(yīng)，生成了新的化合物K2Mg(SO4)2而使其具有抗結(jié)渣性能，制備的成型燃料含水率低，燃燒充分，火力持久，大大提高了產(chǎn)氣速度和產(chǎn)氣量，而且不添加粘合劑，通過木質(zhì)素將生物質(zhì)粒子壓縮粘合，提高了生物質(zhì)燃料的強度，降低了燃料的成型壓力，避免了不必要的能量損失，節(jié)約了生產(chǎn)成本。
【專利說明】
一種含水率低的生物質(zhì)成型燃料及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及生物質(zhì)燃料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種含水率低的生物質(zhì)成型燃料及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]生物質(zhì)能因其可再生、資源豐富、環(huán)境友好而成為世界第四大能源，也是唯一可以運輸與儲存的清潔可再生能源，主要是利用現(xiàn)代化的生物質(zhì)能源技術(shù)將農(nóng)業(yè)廢棄物、采伐剩余物、畜禽糞便、城市固體廢物、生活污水和工業(yè)有機廢水等原料加工成生物質(zhì)顆粒燃料、生物柴油、生物燃料乙醇等終端產(chǎn)品。生物質(zhì)燃料在后期利用過程中幾乎沒有S02排出，減少了其利用過程中產(chǎn)生的煙氣所引起的酸雨及溫室效應(yīng)的危害，使得生物質(zhì)能源擁有了更為廣闊的應(yīng)用前景和發(fā)展空間，因而發(fā)展生物質(zhì)燃料已成為人類解決能源問題和改善環(huán)境的一個重要手段和發(fā)展方向。中國是農(nóng)業(yè)大國，生物質(zhì)資源豐富，每年農(nóng)作物秸桿的產(chǎn)量超過7億t，其中可利用量約為5.055億t，占中國生物質(zhì)資源總量的50%-60%，因此，對其轉(zhuǎn)化利用具有重要意義。農(nóng)作物秸桿等原料存在結(jié)構(gòu)松散、密度小、分布不集中、熱效率低、不便運輸和存儲等諸多缺陷，不利于大規(guī)模利用，利用機械力將生物質(zhì)壓縮或擠壓成為密度較大、熱效率高，便于運輸存儲的固體燃料是目前較為先進的一種生物質(zhì)利用方式。
[0003]《秸桿厭氧發(fā)酵改性制備成型燃料試驗》一文針對秸桿壓縮成型存在設(shè)備磨損嚴重和厭氧發(fā)酵面臨的抗生物降解屏障，提出了一種秸桿厭氧發(fā)酵改性制備成型燃料的思路并進行了試驗研究。文中以玉米秸桿為原料，對原料分別進行為期1d和20 d的厭氧發(fā)酵，發(fā)酵后的沼渣經(jīng)粉碎和干燥后于100°C、6 MPa條件下壓縮成直徑10 mm的顆粒燃料。試驗結(jié)果表明:秸桿厭氧發(fā)酵后，保留在沼渣中的能量大于轉(zhuǎn)移到沼氣中的能量，秸桿沼渣的能源價值高，然而發(fā)酵20 d后秸桿灰分含量是未發(fā)酵秸桿的3倍，可能會使其結(jié)渣性增強，且文中制得的成型燃料熱值僅比原料提高了 5.82%左右，無法滿足高爐或有高熱值需求的場所，且用于小型炊事爐時存在點不著火、點火時間長和煙氣污染等問題，燃燒效率低，需要加以改性以獲得高熱值、抗結(jié)渣的新型生物質(zhì)成型燃料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的就是為了彌補已有技術(shù)的缺陷，提供一種含水率低的生物質(zhì)成型燃料及其制作方法。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
一種含水率低的生物質(zhì)成型燃料，由下列重量份的原料制成:玉米秸桿100、核桃殼19-21、碳酸鎂5-7、脂肪酸鈣1.4-1.6、氯化鋅2-3、氧化鈣10-12、氧化亞鐵5-6、聚氧乙烯蓖麻油
6-7、磺化琥珀酸二辛酯鈉2-3、聚乙烯醇2.4-2.6、釩鐵爐渣20-22、硅石6-8、適量水。
[0006]所述的一種含水率低的生物質(zhì)成型燃料的制作方法，包括以下步驟:
(I)將聚氧乙烯蓖麻油、磺化琥珀酸二辛酯鈉攪拌混勻加熱至沸騰狀態(tài)，迅速加入氧化亞鐵、硅石保持溫度攪拌30-40分鐘，冷卻至室溫超聲研磨10-15分鐘，噴霧干燥制得助燃劑；
(2 )將釩鐵爐渣用5 -1 Ow丨％鹽酸溶液浸泡1-2小時，用熱水洗滌至無氯離子，加聚乙烯醇、適量水于80-100 °C下超聲波處理8-10分鐘，烘干，加入氧化鈣于720-810°C下焙燒2-4小時，冷卻至室溫研磨制得改性釩鐵爐渣；
(3)將玉米秸桿用60-70°C的熱水浸泡10-12小時，過濾投入發(fā)酵池內(nèi)，控制發(fā)酵池溫度在30-50°C，濕度為50-60%，厭氧發(fā)酵處理20-30小時，加入改性釩鐵爐渣、核桃殼攪拌均勻隔絕空氣繼續(xù)發(fā)酵10-20天，過濾烘干，放入粉碎機中粉碎至60-80目；
(4)往步驟(3)物料中加入助燃劑、水及其它剩余成分混勻，送入擠壓成型機，以6MPa的成型壓力擠壓成直徑為5-8_，長度為3-8cm的圓柱形顆粒，干燥，出料。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點是:本發(fā)明以預(yù)處理后的玉米秸桿為原料進行為期10-20d的厭氧發(fā)酵后秸桿半纖維素和纖維素的相對含量降低，木質(zhì)素相對含量增加，揮發(fā)分含量減少，苯醇抽提物下降可提高成型燃料的機械耐久性，最后將沼渣經(jīng)干燥粉碎后復(fù)合抗結(jié)渣劑和助燃劑及其他有效成分于6MPa條件下壓縮成型，該制備過程成型快所需壓力小有助于降低設(shè)備磨損;本發(fā)明以碳酸鎂作為抗結(jié)渣劑，在燃燒過程中Mg元素與玉米秸桿中固有的、能引起結(jié)渣的S1、K、Na等元素發(fā)生了反應(yīng)，生成了新的化合物K2Mg(SO4)2而使其具有抗結(jié)渣性能，制備的成型燃料含水率低，燃燒充分，火力持久，大大提高了產(chǎn)氣速度和產(chǎn)氣量，而且不添加粘合劑，通過木質(zhì)素將生物質(zhì)粒子壓縮粘合，提高了生物質(zhì)燃料的強度，降低了燃料的成型壓力，避免了不必要的能量損失，節(jié)約了生產(chǎn)成本。
【具體實施方式】
[0008]一種含水率低的生物質(zhì)成型燃料，由下列重量份的原料制成:玉米秸桿100、核桃殼19、碳酸鎂5、脂肪酸鈣1.4、氯化鋅2、氧化鈣10、氧化亞鐵5、聚氧乙烯蓖麻油6、磺化琥珀酸二辛酯鈉2、聚乙烯醇2.4、釩鐵爐渣20、硅石6、適量水。
[0009]所述的一種含水率低的生物質(zhì)成型燃料的制作方法，包括以下步驟:
(I)將聚氧乙烯蓖麻油、磺化琥珀酸二辛酯鈉攪拌混勻加熱至沸騰狀態(tài)，迅速加入氧化亞鐵、硅石保持溫度攪拌30-40分鐘，冷卻至室溫超聲研磨10-15分鐘，噴霧干燥制得助燃劑；
(2 )將釩鐵爐渣用5 -1 Ow丨％鹽酸溶液浸泡1-2小時，用熱水洗滌至無氯離子，加聚乙烯醇、適量水于80-100 °C下超聲波處理8-10分鐘，烘干，加入氧化鈣于720-810°C下焙燒2-4小時，冷卻至室溫研磨制得改性釩鐵爐渣；
(3)將玉米秸桿用60-70°C的熱水浸泡10-12小時，過濾投入發(fā)酵池內(nèi)，控制發(fā)酵池溫度在30-50°C，濕度為50-60%，厭氧發(fā)酵處理20-30小時，加入改性釩鐵爐渣、核桃殼攪拌均勻隔絕空氣繼續(xù)發(fā)酵10-20天，過濾烘干，放入粉碎機中粉碎至60-80目；
(4)往步驟(3)物料中加入助燃劑、水及其它剩余成分混勻，送入擠壓成型機，以6MPa的成型壓力擠壓成直徑為5-8_，長度為3-8cm的圓柱形顆粒，干燥，出料。
[0010]使用本發(fā)明生產(chǎn)的生物質(zhì)成型燃料的技術(shù)參數(shù)指標如下:
(1)松弛密度為1.154g/cm3;
(2)硫含量:0.366%;
(3)灰分:6.11%; (4)熱值:25.42MJ/kg。
【主權(quán)項】
1.一種含水率低的生物質(zhì)成型燃料，其特征在于，由下列重量份的原料制成:玉米秸桿100、核桃殼19-21、碳酸鎂5-7、脂肪酸鈣1.4-1.6、氯化鋅2-3、氧化鈣10-12、氧化亞鐵5-6、聚氧乙烯蓖麻油6-7、磺化琥珀酸二辛酯鈉2-3、聚乙烯醇2.4-2.6、釩鐵爐渣20-22、硅石6-8、適量水。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含水率低的生物質(zhì)成型燃料的制作方法，其特征在于包括以下步驟: (1)將聚氧乙烯蓖麻油、磺化琥珀酸二辛酯鈉攪拌混勻加熱至沸騰狀態(tài)，迅速加入氧化亞鐵、硅石保持溫度攪拌30-40分鐘，冷卻至室溫超聲研磨10-15分鐘，噴霧干燥制得助燃劑； (2)將釩鐵爐渣用5-10wt%鹽酸溶液浸泡1-2小時，用熱水洗滌至無氯離子，加聚乙烯醇、適量水于80-100 °C下超聲波處理8-10分鐘，烘干，加入氧化鈣于720-810°C下焙燒2-4小時，冷卻至室溫研磨制得改性釩鐵爐渣； (3)將玉米秸桿用60-70°C的熱水浸泡10-12小時，過濾投入發(fā)酵池內(nèi)，控制發(fā)酵池溫度在30-50°C，濕度為50-60%，厭氧發(fā)酵處理20-30小時，加入改性釩鐵爐渣、核桃殼攪拌均勻隔絕空氣繼續(xù)發(fā)酵10-20天，過濾烘干，放入粉碎機中粉碎至60-80目； (4)往步驟(3)物料中加入助燃劑、水及其它剩余成分混勻，送入擠壓成型機，以6MPa的成型壓力擠壓成直徑為5-8_，長度為3-8cm的圓柱形顆粒，干燥，出料。
【文檔編號】C10L5/44GK105969455SQ201610088252
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年2月17日
【發(fā)明人】張思坦, 張緒慶, 胡星
【申請人】蚌埠華東石膏有限公司