CN101508927B - 一种生物质热解炭颗粒燃料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用生物质热解炭制备颗粒燃料的方法，结合实际应用，采用挥发成分含量较高的工农业废弃物作为助燃粘结剂，将特定比例的粘结剂与热解炭在一定压力和温度下进行挤压成型，改善了燃烧性能，作为一种燃料使用有着良好的利用前景，并实现了热解炭的废物回收利用。本发明具有工艺简单、安全可靠、生产成本低，易于实现生产化操作等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用生物质热解炭制备颗粒燃料的方法，属于生物质利用领域。
背景技术
随着化石能源的紧缺及环境保护的需要，可再生又清洁的生物质能源利用受到广泛重视。生物质热解是一种重要的生物质热化学转换方式，是指生物质如农作物秸秆、林业加工剩余物等，在无氧或有限氧条件下加热到一定温度，生成可燃气体、生物油及热解炭的过程。热解燃气和生物油均可直接作为燃料使用，而固态产物热解炭基本废弃，造成了资源的浪费。生物质热解炭主要成分是生物质自身灰分和固定碳，其热值一般可达16744～20930kJl/kg，可以作为能源产品。但是，由于目前生物质热解技术主要是为获得燃气或生物油，热解炭尚缺乏有效的利用方式。同时，热解炭外形为细小颗粒状，堆积密度小，能量密度低，挥发分含量低，燃烧过程点火困难、效率低、易起粉尘，所以对于热解炭的直接应用有困难。开发适宜的热解炭能源利用技术具有广泛的前景。发明专利“一种热解碳球的制备技术”(200510047804)公开了一种将炭源液体在970～1100℃高温下热分解，发生碳原子按一定规则排布，而形成热解炭球的方法，该炭球无法作为燃料使用。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明公开了一种利用生物质热解炭制备颗粒燃料的方法。结合实际应用，采用挥发成分含量较高的工农业废弃物作为助燃粘结剂，将特定比例的粘结剂与热解炭在一定压力和温度下进行挤压成型，改善了燃烧性能，作为一种燃料使用有着良好的利用前景，并实现了热解炭的废物回收利用。
本发明的方法是通过以下步骤实现的：
(1)热解炭的预处理：清除热解炭中的的大颗粒杂质、金属，并进行研磨，使其颗粒度均匀；
(2)制备粘结剂，待用；
(3)混合：将热解炭与粘结剂混合均匀，质量混合比例5∶1～5∶2，控制物料水分含量在15％～25％；
(4)成型：上述混合物料在温度150～200℃、压力2～15MPa条件下挤压，保持5～8分钟。粘结剂在加热情况下粘性增强，在压力作用下与热解炭颗粒充分啮合、咬合，形成坚固组合体颗粒。同时挤压过程中产生一定量的热量，软化了粘结剂，增加其粘性，从而有利于热解炭颗粒成型。
所述步骤(1)具体为：①粗筛：用孔径为5～10mm的振动筛筛选热解炭，把大颗粒杂质去除；②除金属：将上述筛选后的热解炭粉末，经过除铁器将金属清除；③研磨：利用研磨机械对热解炭粉末中的结团进行研磨，使颗粒均匀，粒度小于1mm。
所述步骤(2)具体为：将玉米秸切割或粉碎，使其颗粒度小于10mm，切割或粉碎后堆放24小时以上，待用。
所述步骤(2)还可为：将木材粉碎，使其颗粒度小于1mm，粉碎后堆放24小时以上，待用。
所述步骤(2)还可为：将焦油加热到100℃以上，待用。(常温下焦油为固态，但属于一种软性固体，黏度大，无法以固体形态应用，故将其加热到100℃以上，使其稀释，流动性好，便于物料混合)
所述步骤(2)还可为：将沥青用粉碎机粉碎，使其颗粒度小于1mm，待用。(沥青常温下为固体，硬度相对较大，黏度小，故将其粉碎成小颗粒，便于与热解炭直接混合)
本发明提出的生物质热解炭颗粒燃料制备方法，具有以下有益效果：
1、该发明实现了热解炭的资源化利用，可有效提高热解炭的能源化利用效率，既节约了能源又改善了环境。
2、粘结剂采用挥发分含量较高的秸秆、沥青等工农业废弃物，既利于热解炭颗粒成型，又改善了颗粒燃料的点火和燃烧性能，成本低廉。
3、本方面的方法工艺简单，安全可靠，就地取材，生产成本低，易于实现生产化操作，实现了废弃资源的回收利用，加工及利用过程无二次污染。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1：利用生物质热解炭制备颗粒燃料，步骤如下：
(1)热解炭的预处理：①粗筛：用孔径为5mm的振动筛筛选热解炭，把其中的大颗粒杂质去除；②除金属：将上述筛选后的热解炭，经过除铁器清除金属；③研磨：利用研磨机械对热解炭中的结团进行研磨，使颗粒均匀，粒度小于1mm。
(2)制备粘结剂：将玉米秸切割或粉碎，使其颗粒度小于10mm，切割或粉碎后堆放24小时以上，待用。
(3)混合：称取50kg预处理好的热解炭和20kg粘结剂，混合均匀，控制物料水分在15％～25％。若水分大于25％，则对物料进行烘干；若物料水分小于15％，则利用雾化喷头添加水分。
(4)成型：上述混合物料在150℃和3MPa压力下，保持5分钟，形成坚固组合体颗粒。将挤压后的颗粒静置，缓慢冷却10分钟，然后露天冷却至常温，即得颗粒燃料产品。
实施例2：利用生物质热解炭制备颗粒燃料，步骤如下：
(1)热解炭的预处理：①粗筛：用孔径为10mm的振动筛筛选热解炭，把其中的大颗粒杂质去除；②除金属：将上述筛选后的热解炭，经过除铁器清除金属；③研磨：利用研磨机械对热解炭中的结团进行研磨，使颗粒均匀，粒度小于1mm。
(2)制备粘结剂：将焦油加热到100℃以上，待用。
(3)混合：称取50kg预处理好的热解炭和10kg100℃以上的焦油，混合均匀，控制物料水分在15％～25％。若水分大于25％，则对物料进行烘干；若物料水分小于15％，则利用雾化喷头，添加水分。
(4)成型：上述混合物料在180℃和10MPa压力下，保持7分钟，形成坚固组合体颗粒。将挤压后的颗粒静置，缓慢冷却10分钟，然后露天冷却至常温，即得颗粒燃料产品。
实例1和2的颗粒性能指标见表1：
表1
实施例3：利用生物质热解炭制备颗粒燃料，步骤如下：
(1)热解炭的预处理：①粗筛：用孔径为8mm的振动筛筛选热解炭，把其中的大颗粒杂质去除；②除金属：将上述筛选后的热解炭，经过除铁器清除金属；③研磨：利用研磨机械对热解炭中的结团进行研磨，使颗粒均匀，粒度小于1mm。
(2)制备粘结剂：将木材粉碎，使其颗粒度小于1mm，粉碎后堆放24小时以上，待用。
(3)混合：称取50kg预处理好的热解炭和15kg粘结剂，混合均匀，控制物料水分在15％～25％。若水分大于25％，则对物料进行烘干；若物料水分小于15％，则利用雾化喷头，添加水分。
(4)成型：上述混合物料在180℃和5MPa压力下，保持6分钟，形成坚固组合体颗粒。将挤压后的颗粒静置，缓慢冷却10分钟，然后露天冷却至常温，即得颗粒燃料产品。
实施例4：利用生物质热解炭制备颗粒燃料，步骤如下：
(1)热解炭的预处理：①粗筛：用孔径为10mm的振动筛筛选热解炭，把其中的大颗粒杂质去除；②除金属：将上述筛选后的热解炭，经过除铁器清除金属；③研磨：利用研磨机械对热解炭中的结团进行研磨，使颗粒均匀，粒度小于1mm。
(2)制备粘结剂：将沥青用粉碎机粉碎，使其颗粒度小于1mm，待用。
(3)混合：称取50kg预处理好的热解炭和18kg沥青，混合均匀，控制物料水分在15％～25％。若水分大于25％，则对物料进行烘干；若物料水分小于15％，则利用雾化喷头，添加水分。
(4)成型：上述混合物料在170℃和10MPa压力下，保持8分钟，粘结剂在加热情况下粘性增强，在压力作用下与热解炭颗粒充分啮合、咬合，形成坚固组合体颗粒。将挤压后的颗粒静置，缓慢冷却10分钟，然后露天冷却至常温，即得颗粒燃料产品。
实施例5：利用生物质热解炭制备颗粒燃料，步骤如下：
(1)热解炭的预处理：①粗筛：用孔径为5mm的振动筛筛选热解炭，把其中的大颗粒杂质去除；②除金属：将上述筛选后的热解炭，经过除铁器清除金属；③研磨：利用研磨机械对热解炭中的结团进行研磨，使颗粒均匀，粒度小于1mm。
(2)制备粘结剂：将玉米秸切割或粉碎，使其颗粒度小于10mm，切割或粉碎后堆放24小时以上，待用。
(3)混合：称取50kg预处理好的热解炭和15kg粘结剂，混合均匀，控制物料水分在15％～25％。若水分大于25％，则对物料进行烘干；若物料水分小于15％，则利用雾化喷头，添加水分。
(4)成型：上述混合物料在200℃和15MPa压力下，保持5分钟，粘结剂在加热情况下粘性增强，在压力作用下与热解炭颗粒充分啮合、咬合，形成坚固组合体颗粒。将挤压后的颗粒静置，缓慢冷却10分钟，然后露天冷却至常温，即得颗粒燃料产品。
实施例6：利用生物质热解炭制备颗粒燃料，步骤如下：
(1)热解炭的预处理：①粗筛：用孔径为5mm的振动筛筛选热解炭，把其中的大颗粒杂质去除；②除金属：将上述筛选后的热解炭，经过除铁器清除金属；③研磨：利用研磨机械对热解炭中的结团进行研磨，使颗粒均匀，粒度小于1mm。
(2)制备粘结剂：将玉米秸切割或粉碎，使其颗粒度小于10mm，切割或粉碎后堆放24小时以上，待用。
(3)混合：称取50kg预处理好的热解炭和10kg粘结剂，混合均匀，控制物料水分在15％～25％。若水分大于25％，则对物料进行烘干；若物料水分小于15％，则利用雾化喷头，添加水分。
(4)成型：上述混合物料在190℃和2MPa压力下，保持8分钟，形成坚固组合体颗粒。将挤压后的颗粒静置，缓慢冷却10分钟，然后露天冷却至常温，即得颗粒燃料产品。
Claims (2)
1.一种利用生物质热解炭制备颗粒燃料的方法，其特征在于，步骤如下：
（1）热解炭的预处理：①粗筛：用孔径为5mm的振动筛筛选热解炭，把其中的大颗粒杂质去除；②除金属：将上述筛选后的热解炭，经过除铁器清除金属；③研磨：利用研磨机械对热解炭中的结团进行研磨，使颗粒均匀，粒度小于1mm；
（2）制备粘结剂：将玉米秸切割或粉碎，使其颗粒度小于10mm，切割或粉碎后堆放24小时以上，待用；
（3）混合：称取50kg预处理好的热解炭和20kg粘结剂，混合均匀，控制物料水分在15%～25%；若水分大于25%，则对物料进行烘干；若物料水分小于15%，则利用雾化喷头添加水分；
（4）成型：上述混合物料在150℃和3MPa压力下，保持5分钟，形成坚固组合体颗粒；将挤压后的颗粒静置，缓慢冷却10分钟，然后露天冷却至常温，即得颗粒燃料产品。
2.一种利用生物质热解炭制备颗粒燃料的方法，其特征在于，步骤如下：
（1）热解炭的预处理：①粗筛：用孔径为10mm的振动筛筛选热解炭，把其中的大颗粒杂质去除；②除金属：将上述筛选后的热解炭，经过除铁器清除金属；③研磨：利用研磨机械对热解炭中的结团进行研磨，使颗粒均匀，粒度小于1mm；
（2）制备粘结剂：将焦油加热到100℃以上，待用；
（3）混合：称取50kg预处理好的热解炭和10kg100℃以上的焦油，混合均匀，控制物料水分在15%～25%；若水分大于25%，则对物料进行烘干；若物料水分小于15%，则利用雾化喷头，添加水分；
（4）成型：上述混合物料在180℃和10MPa压力下，保持7分钟，形成坚固组合体颗粒；
将挤压后的颗粒静置，缓慢冷却10分钟，然后露天冷却至常温，即得颗粒燃料产品。
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