CN101191090A - 有机质燃料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了有机质燃料，尤其是生物质燃料及其制备方法和应用。本发明提供的有机质燃料主要由包括粘合剂和有机质废料或矿石燃料的原料制成，其中粘合剂通过将泔水除去非食用废物后再高温蒸煮进行消毒，然后除去油脂和骨头、鱼刺等，将剩余的泔水渣物质打浆进行制备。本发明不仅解决了泔水的处理和再利用问题，而且解决的了有机质废料的处理问题，将污染环境的泔水和有机质废料转变成对环境没有任何污染的可利用产物，真正变废为宝。

Description

有机质燃料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及有机质燃料，尤其涉及生物质燃料，还涉及泔水等废弃物再利用领域，尤其涉及从泔水制得的的生物质燃料，及其制备方法和应用。

背景技术

有机质是有机物质的简称，主要是指来自动植物残体的物质，以有机物质为主要成分的燃料可以成为有机质燃料。生物质是有机质中的一种。

以生物质为载体，由生物质产生的能量，便是生物质能。生物能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式，一种以生物质为载体的能量，它直接或间接地来源于植物的光合作用，在各种可再生能源中，生物质是独特的，它是贮存的太阳能，更是一种唯一可再生的碳源，可转化成常规的固态、液态和气态燃料。以生物质为载体的燃料可以成为生物质燃料。

目前，由于传统能源，如煤、石油、天然气等储量有限，并且不可再生等问题，导致能源匮乏。因此，亟待开发新的能源。其中，有机质燃料，特别是生物质燃料是其中一种良好的绿色能源。

然而，现阶段报道或开发的有机质、生物质燃料主要体现在将有机质或生物质直接进行再利用，例如，将有机质或生物质通过微生物发酵而转化为燃料等的能源材料。其中，生物质成型燃料是将农作物秸秆或林业废弃物通过生物质成型设备将其加工成生物质成型燃料，用以替代传统化石能源(煤、石油、天然气等)，为用户提供清洁燃料。然而，现有技术主要是将有机质或生物质直接进行转化，因此对于条件的要求较为苛刻。

泔水又称为潲水，一般是指饭店、宾馆、食堂等餐饮业排放的垃圾，其中含有丰富的油脂、蛋白质、淀粉等资源。我国每年城市餐饮业泔水量达几千万吨，但在我国目前还没有对城市餐饮业泔水加以有效的管理和合理开发利用，因而引发一系列社会问题。

目前对泔水的处理主要有以下三种方法：

一是直接排放，将泔水随城市污水管道的直接排放，由于泔水的排放量很大，造成很多负面影响，例如，使得城市环境和周边的水系污染严重，并且大量浪费可再利用废物资源，不仅污染环境，而且浪费。

二是将泔水作为牲畜的饲养肥料，例如做猪饲料，这样虽然避免了直接排放的污染与浪费，但养猪同样会造成环境污染，更主要的是泔水含有不能直接作为牲畜和水产品的饲料的有害物质，这样会破坏生物链健康，最终危害人体健康。

三是从泔水中提取泔水油，泔水油的主要成分是油脂，即甘油酯，提取泔水中大量的动植物油脂得到泔水油，相对前面两个出路来说，应该是一个值得提倡的有意义的方式，是废物资源化利用的方式。但泔水油中含有有害物质，不能作为食用油使用，而且会产生大量的废渣无法再利用。

也有一些对泔水处理的相关报道。例如，中国专利申请号200510042324.2公开了一种泔水综合利用技术，包括下列步骤：(1)将泔水进行固液分离；(2)在液相中加入硫酸进行酸洗，除去水相得到油相；(3)对油相水洗至中性；(4)在高温高压下对油相进行水解，除去其中的水分，冷冻后压榨分离出油酸和固体酸。通常所述步骤(4)中的通过真空蒸馏除去油相中的水分；所述步骤(1)分离出的固体部分经干燥后加工成绿色有机肥。然而，该申请只是将泔水中的固体物质转化成有机肥料。

事实上，泔水的固体物质中存在着大量可燃烧的有机物质，例如，蛋白质、淀粉等，如果能将泔水中的固体有机物质转化为燃料，将会明显提高泔水处理和再利用价值。

因此，如果能将有机质或生物质与泔水结合制备有机质燃料或生物质燃料，将会很好解决有机质燃料的制备与泔水处理和再利用问题。

发明内容

本发明的目的在于提供有机质燃料，特别是生物质燃料，其主要利用泔水和有机质肥料进行制备，从而将泔水的部分成分回收利用，从而变废为宝，不仅降低了燃料的生产成本，而且提供了泔水处理和再利用的新方法。

本发明的另一目的在于提供有机质成型燃料，特别是生物质成型燃料。

本发明的再一目的还在于提供上述有机质燃料的制备方法。

本发明的主要技术构思在于，将泔水的固体物质作为粘合剂，同有机质废料或矿石燃料混合，成型，干燥，得到有机质燃料。

本发明提供了一种有机质燃料，其由包括有粘合剂和有机质废料的原料制成。

其中，所述粘合剂是通过以下方法制备的，将泔水先除去非食用废物(如，筷子、塑料等)，然后再高温蒸煮进行消毒，然后除去油脂和骨头、鱼刺等，将剩余的泔水渣物质打浆即可；或者通过将泔水高温蒸煮进行消毒，然后除去非食用废物、油脂和骨头、鱼刺等，将剩余的泔水渣物质打浆制得。就是说，非食用废物可以在高温蒸煮消毒之前或之后除去。

其中，所述有机质废料指植物性材料，包括薪柴、农林作物秸秆、蓄草、锯末、坚果壳等，可以使用其中的一种或多种的任意混合物。可以使用潮湿或干燥的植物性原料。但为了使用方便，优选使用干燥的植物性原料。有机质废料优选干燥后粉碎再使用，因为植物性原料粉末易于被粘合剂粘合。

本发明有机质燃料中，粘合剂与有机质废料的重量比例优选为：粘合剂重量∶有机质重量＝5～50份∶50～95份，更优选＝5～30份∶70～95份；还更优选10～30份∶70～90份；最优选20～30份∶70～80份。其中，粘合剂重量以干物质重量计；有机质废料的重量以干燥物质计。如果使用湿润原料，则其重量可以通过湿润原料失水成为干燥原料的失水率进行计算。例如，使用浆状粘合剂，则浆状粘合剂重量通过浆状粘合剂重量和粘合剂干物质重量的重量关系进行换算；使用潮湿的有机质废料，则潮湿有机质废料的重量通过潮湿有机质废料与干燥植物有机质废料的重量关系进行换算。

当粘合剂重量与有机质重量比达5∶95时，有机质废料即可被有效粘合起来，经压缩成型后可以形成坚固不易开裂的成型体。若粘合剂重量与有机质重量比大于50∶50时，燃料的成本太高。

在本发明有机质燃料的一个优选实施方案中，有机质燃料是由包括有粘合剂、有机质废料、防腐剂、防霉剂和除异味剂的原料制成。当环境温度较高时，例如夏天，最好使用该优选实施方案。因为其中的防腐剂、防霉剂和除异味剂可以确保燃料的质量。而在环境温度不很高时，例如，春天、秋天和冬天时，一般不需使用该优选实施方案即可得到品质优良的燃料。其中，粘合剂和有机质废料定义如上。粘合剂和有机质废料的重量比例关系也如上所述。所用防腐剂可以使用常规防腐剂，并没有特别限定。防腐剂的量优选≤粘合剂与有机质重量和的3％，其可以起到防止发酵的作用。所用防霉剂可以使用中、高温沥青、煤沥青和石油沥青等。防霉剂的量优选≤粘合剂与有机质重量和的5％，其可以防止发生霉变。所用除异味剂可以使用生石灰，其量优选≤粘合剂与有机质重量和的5％，其可以除去异味。

上述有机质燃料，主要由来自泔水的粘合剂和有机质废料制成，可以称为生物质燃料。

本发明还提供了一种有机质燃料，其由包括有粘合剂和矿石燃料的原料制成。其中，粘合剂如上所述。所用矿石燃料可以使用煤粉、煤矸石粉等矿石燃料粉末，可以使用其中的一种或多种的任意混合物。粘合剂与矿石燃料的重量比例优选为：粘合剂重量∶矿石燃料重量＝5～50份∶50～95份，更优选＝5～30份∶70～95份；还更优选10～30份∶70～90份；最优选20～30份∶70～80份。当然，所述矿石燃料重量也是以干燥矿石燃料重量计。其中，粘合剂重量以干物质重量计，如使用浆状粘合剂，则浆状粘合剂重量通过浆状粘合剂重量和粘合剂干物质重量的重量关系进行换算。这样制得的有机质燃料，例如，可以是型煤。

在该有机质燃料的一个优选实施方案中，矿石燃料可以部分或全部被石蜡和/或甘油等粘性燃料代替。这些粘性燃料的燃点低，可以用于引燃。

本发明还提供了有机质燃料的制备方法，该方法包括：将粘合剂与有机质废料粉末或矿石燃料粉末混合，还可以视需要加入防腐剂、防霉剂和除异味剂或者粘性燃料，成型、干燥。

其中，成型可以通过挤出机或压出机等进行。

根据本发明的精神，上述所有涉及的有机质燃料中所用的粘合剂可以从含淀粉植物高温蒸煮后打浆制得，所述含淀粉植物可以是其中淀粉含量不低于5wt％的植物，例如，薯类(如马铃薯、木薯和红薯等)、多年生草本植物的根、禾本科植物的根茎、土茯苓、蕨、野葛、观音座莲、西谷椰子树的树干等。因为其中所含有的淀粉经过高温蒸煮打浆后具有优良的粘合性，完全可以起到与打浆后的泔水渣相似的粘合性。事实上，泔水渣中具有粘性的物质主要也是淀粉。

本发明不仅解决了泔水的处理和再利用问题，而且解决的了有机质废料的处理问题，因为有机质废料不容易储存，容易自燃，而且简单燃烧处理还会引发环境污染等问题。本发明所得的有机质燃料，尤其是生物质燃料，通过将废物进行处理制成而再利用，避免了因为对泔水、有机质废料等处理而对环境产生的二次污染问题，将污染环境的泔水和有机质废料转变成对环境没有任何污染的可利用产物，真正变废为宝。并且由于所得燃料中含有盐，其燃烧时可以同硫结合，所以可以脱硫。而且，本发明的有机质燃料，尤其是生物质燃料，没有任何异味，保质期长，质轻，坚硬，不松散，不会主动开裂，密度大，燃烧充分，热值高，燃烧过程中和燃烧后没有刺激性气味和异味，燃烧所得灰烬类似于草木灰，可以用作钾肥。本发明的有机质燃料可以代替其他燃料，例如，煤、燃油、天然气等使用，可以根据需要而制成不同的形状。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围内可以对细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均属于本发明的范围。

实施例1

将泔水除去筷子、牙签、塑料、碎瓷片等，然后用水蒸煮以杀菌，倾除上层的油脂，并挑拣除去骨头，将剩余的泔水渣打浆，得到粘合剂。该粘合剂的干物质约占浆状粘合剂总重量的10％。

将80kg干燥秸秆粉碎，将其与200kg上述粘合剂混合，经挤出机挤出成型为颗粒状，自然干燥，得到颗粒状生物质燃料。

实施例2

将30kg干燥蓄草、30kg干燥碎木和10kg干燥核桃壳粉碎，然后与300kg实施例1中的粘合剂混合，用压出机挤出成型为块状，烘干，得到块状生物质燃料。

保质期约3年。

实施例3

将90kg干燥锯末与100kg如实施例1的粘合剂搅拌混合，搅拌中加入3kg防腐剂、2kg中温沥青和3kg石油沥青和5kg生石灰，然后按与实施例2类似的方法制成块状生物质材料。

保质期约5年。

实施例4

将95kg干燥蓄草粉碎，与50kg实施例1的粘合剂按与实施例1类似的方法制成颗粒状生物质材料。

保质期约3年。

实施例5

取50kg干煤粉与500kg实施例1的粘合剂，充分搅拌混合均匀，然后成型为蜂窝煤状，烘干，得到蜂窝煤。

保质期约4年。

实施例6

取20kg干煤粉、45kg干燥煤矸石粉和5kg石蜡，将其与300kg实施例1的粘合剂按与实施例5类似的方法制成蜂窝煤。

保质期约4年。

实施例7

将红薯用水蒸煮，然后打浆，得到粘合剂，该粘合剂的干物质约占浆状粘合剂总重量的15％。将267kg该粘合剂与60kg干燥蓄草粉末按照与实施例1类似的方法制成颗粒状生物质燃料。

保质期约4年。

试验例

一、将实施例1的颗粒状有机质燃料送于北京节能环保中心理化分析室根据GB/T474.211.212.213.214.476进行全分析检验，结果如下表1所示：

表1实施例1的有机质燃料全分析结果

可见，本发明燃料热值高。

二、燃烧试验

将实施例1-7的有机质燃料各100g在通常情况下用明火点燃进行燃烧，燃烧效果如下表2所示：

表2实施例1-7的有机质燃料燃烧效果

实施例编号	燃前气味	燃烧时气味	然后气味	燃烧状况	火焰状况	燃烧时烟雾情况	灰烬颜色
								1	无	无	无	易点燃，燃烧均匀缓慢	开始燃烧时是明火，然后闷烧呈红热状	基本无烟雾	灰白

2	无	无	无	易点燃，燃烧均匀缓慢	开始燃烧时是明火，然后闷烧呈红热状	基本无烟雾	灰白
								3	无	略有刺激性气味	无	易点燃，燃烧均匀缓慢	开始燃烧时是明火，然后闷烧呈红热状	基本无烟雾	灰白
4	无	无	无	易点燃，燃烧均匀缓慢	开始燃烧时是明火，然后闷烧呈红热状	基本无烟雾	灰白
								5	无	略有刺激性气味	无	点燃稍难，燃烧均匀缓慢	无明烟，型煤在燃烧时呈红热状	基本无烟雾	灰白
6	无	略有刺激性气味	无	易点燃，燃烧均匀缓慢	无明烟，型煤在燃烧时呈红热状	基本无烟雾	灰白
								7	无	无	无	易点燃，燃烧均匀缓慢	开始燃烧时是明火，然后闷烧呈红热状	基本无烟雾	灰白

实施例1-7的有机质颗粒燃烧时，没有因为快速燃烧而产生呛烟现象，这是因为燃料致密，而且燃烧过程中基本没有刺激性气味，只有极淡的类似柴禾快速燃烧时的气味，而且燃烧均匀缓慢，从而放热均匀缓缓，而且燃烧后所得灰烬呈灰白色，可见燃烧充分完全。在全部燃烧过程中，没有产生废气、污染气体，而且燃烧后的灰烬可以作为草木灰等钾肥使用，因此对环境没有任何污染。

可见，本发明的有机燃料，将污染环境的废物，如泔水、有机废料等变废为宝，不但解决了废物本身对环境的污染问题，而且所得燃料燃烧时对环境没有二次污染，而且成本低，用途广泛，可以代替常规燃料使用，因此具有产业可利用性。

Claims (10)

1.本发明提供了一种有机质燃料，其由包括有粘合剂和有机质废料的原料制成，

其中，粘合剂通过将泔水除去非食用废物后再高温蒸煮进行消毒，然后除去油脂和骨头，将剩余的泔水渣物质打浆制得；或者通过将泔水高温蒸煮进行消毒，然后除去非食用废物、油脂和骨头、鱼刺等，将剩余的泔水渣物质打浆制得。

2.根据权利要求1的有机质燃料，其特征在于，所述有机质废料指植物性材料，包括薪柴、农林作物秸秆、蓄草、锯末、坚果壳等，可以使用其中的一种或多种的任意混合物。

3.根据权利要求1或2的有机质燃料，其特征在于，所述粘合剂与机质废料的重量比例为：粘合剂重量∶有机质重量＝5～50份∶50～95份，更优选＝5～30份∶70～95份；还更优选10～30份∶70～90份；最优选20～30份∶70～80份，

其中，粘合剂的重量以粘合剂的干物质重量计；

有机质的重量以干燥有机质的重量计。

4.根据权利要求1-3任一项有机质燃料，其特征在于，所述有机质燃料是由包括有粘合剂、有机质废料、防腐剂、防霉剂和除异味剂的原料制成，

其中，防腐剂的量≤粘合剂与有机质重量和的3％；

所用防霉剂可以使用中、高温沥青、煤沥青和石油沥青等，防霉剂的量≤粘合剂与有机质重量和的5％；

所用除异味剂可以使用生石灰，其量≤粘合剂与有机质重量和的5％。

5.根据权利要求1的有机质燃料，其特征在于，所述有机质废料指矿石燃料，包括煤粉和煤矸石粉，可以使用其中的一种或多种的任意混合物。

6.根据权利要求1或5的有机质燃料，其特征在于，所述粘合剂与矿石燃料的重量比例为：粘合剂重量∶有机质重量＝5～50份∶50～95份，更优选＝5～30份∶70～95份；还更优选10～30份∶70～90份；最优选20～30份∶70～80份，

其中，粘合剂的重量以粘合剂的干物质重量计。

7.根据权利要求1、5或6的有机质燃料，其特征在于，矿石燃料可以部分或全部被粘性燃料，如石蜡和/或甘油等代替。

8.根据权利要求1-7任一项的有机质燃料，其中粘合剂从含淀粉植物经高温蒸煮后打浆制得。

9.制备有机质燃料的方法，该方法包括：将粘合剂与干燥的有机质废料粉末或矿石燃料粉末混合，还可以视需要加入防腐剂、防霉剂和除异味剂或者粘性燃料，成型、干燥。

10.权利要求1-8任一项所得燃料作为热源的应用。