CN101798541A - 农作废弃物转化为固态燃料的生成方法及所制成的固态燃料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种农作废弃物转化为固态燃料的生成方法，包括以下步骤：(1)干燥处理：将农作废弃物干燥至平均含水量为18％至30％；(2)粉碎及搅拌：将干燥的农作废弃物粉碎及搅拌，形成小颗粒的粉体；(3)添入添加剂：在粉碎及搅拌处理后的农作废弃物中添入黏土成份的添加剂；(4)挤压成型：利用挤压成型使添入黏土成份的添加剂的农作废弃物形成块状固态燃料，且该挤压成型的温度为150℃至210℃，而该挤压成型的压力为300Psi/cm2至600Psi/cm2。本发明还公开一种由农作废弃物转化为固态燃料的生成方法所制成的固态燃料，其环保，安全性较高。

Description

农作废弃物转化为固态燃料的生成方法及所制成的固态燃料
技术领域
本发明涉及一种农作废弃物转化为固态燃料的生成方法及所制成的固态燃料，特别指将稻壳、稻枝、干草或任意植物的根茎叶等农作废弃物经干燥、粉碎及搅拌并添入添加剂后挤压成型为块状固态燃料。
背景技术
目前估计中国台湾地区农作废弃物全年产生量约为六百万余公吨，早期这些农作废弃物都是由农民直接就地在农地焚烧掩埋，但在能源日益短缺的现代，农作废弃物除了作为农地的堆肥或焚化掩埋外，也有许多研究者致力于将这些庞大的农作废弃物转变为更有价值的太阳能生质能源，如台湾地区核能研究所自2005年开始开发本土生质纤维原料，即稻草、蔗渣、芒草等农作废弃物，将其转化制造为燃料酒精，并添加于汽油中，供应汽车作为替代燃料，但此技术复杂度高，且需耗费许多电、气、水及蒸汽等能源，对于目前能源价格来说，尚不具竞争力。
因此，文献指出：固态废弃物衍生燃料是把生质物或废弃物在热转换前先进行破碎、分选、干燥、混合添加剂及成型的过程，而制成固态锭形燃料，并提到该生质物可为农作废弃物的稻壳、蔗渣、豆荚或玉米穗轴等，但由于该农作生质废弃物若含水量太高，容易发霉而不易保存，且含水量太高也不容易燃烧，需耗费能源将水分蒸发，若使用于锅炉器具内，大量水蒸气会造成机构腐蚀氧化，水蒸气产生的白雾容易造成民众误会为污染气体，但若含水量太低，则成型不易，且运送时容易因为晃动而造成破碎，且一般添加剂皆为化学有机高分子聚合物(如石蜡或聚乙烯等)，以提供较佳黏结效果，但此化学有机高分子聚合物燃烧时会产生有毒气体，伤害环境及生物，因此为解决上述问题，亟待研究者研究提出该农作废弃物的最佳含水量及固态成型的成型温度及成型压力，并提供更加天然的添加剂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种农作废弃物转化为固态燃料的生成方法及所制成的固态燃料，其环保，安全性较高。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种农作废弃物转化为固态燃料的生成方法，包括以下步骤：(1)干燥处理：将农作废弃物干燥至平均含水量为18％至30％；(2)粉碎及搅拌：将干燥的农作废弃物粉碎及搅拌，形成小颗粒的粉体；(3)添入添加剂：在粉碎及搅拌处理后的农作废弃物中添入黏土成份的添加剂；(4)挤压成型：利用挤压成型使添入黏土成份的添加剂的农作废弃物形成块状固态燃料，且该挤压成型的温度为150℃至210℃，而该挤压成型的压力为300Psi/cm2至600Psi/cm2。
上述步骤(1)中，干燥处理为日晒干燥或机械干燥。
上述步骤(1)中，干燥处理的最佳化的平均含水量为25％。
上述步骤(4)中，以模具达成挤压成型，成型后再进行热风干燥及快速冷却。
上述步骤(4)中所形成的块状固态燃料再经过炭化的处理。
上述步骤(1)中，农作废弃物成份为稻壳、稻枝、干草或任意植物的根茎叶。
上述步骤(3)中，黏土成份为硅酸铝盐。
一种固态燃料，由上述农作废弃物转化为固态燃料的生成方法所制成。
采用上述结构后，本发明可制成具有高密度及高热值的块状固态燃料，且其燃料成份及添加剂成份皆属天然有机物，燃烧后不会产生有毒物质，且无化学有机质的臭味，且依据不同季节产生的不同农作废弃物，可依据步骤(1)调整其平均含水量并配合步骤(4)的不同成型温度及不同成型压力来形成块状固态燃料(当含水量高时，其成型温度及成型压力也会较高)，以方便其保存及运送，避免含水量太高容易发霉不易保存或含水量太低而成型不易，且容易因运送时由于晃动而造成破碎。
本发明具有以下优点：
1)将农作废弃物制成具有高热值的固态燃料，兼具环保及资源回收的特性，并可增加农民额外收益，改善农村经济；
2)本发明中的固态燃料单位体积热值高，且具有足够的燃烧温度，燃烧时烟量较少，可用于锅炉燃烧，取代传统的重油燃烧，且其含硫量较重油低，燃烧后产生的二氧化硫较少，减少遇空气中水汽产生亚硫酸或硫酸的浓度，减少雨水酸化效应，对环境伤害小；
3)本发明经挤压成型后，由于密度较大，其单位体积热值高，经过炭化处理后，可取代传统的木炭，且其含硫量较木炭低，同样具有对环境伤害小的环保功效，且单位质量体积小，携带方便，又其具有如同木炭不易点燃的特性，安全性较高；
4)本发明中的添加剂为天然黏土成份，该黏土成份主要为颗粒非常小(＜2μm)的可塑性硅酸铝盐，由于其颗粒小，故相对表面积大，具有强大的毛细吸引力，将其混合于粉碎的农作废弃物中，具有极佳的黏结性，挤压成型并烘干后可进一步使块状固态燃料更为致密化，且硅酸铝盐为稳定的化合物，燃烧后不会产生有毒化学物质。
附图说明
图1是本发明的流程示意图；
图2是本发明的流程简图。
主要元件符号说明
1  农作废弃物    2  粉体
3  黏土成份      4  模具
5  固态燃料
具体实施方式
首先，请参考图1及图2所示，本发明为一种农作废弃物转化为固态燃料的生成方法及所制成的固态燃料，该方法的步骤为：
(1)干燥处理：将农作废弃物1干燥至平均含水量为18％至30％，其中农作废弃物1为稻壳、稻枝、干草或任意植物的根茎叶，而干燥方式为日晒干燥或机械干燥，且为了避免含水量太高而不易燃烧，或者燃烧时因含水量过高，造成水蒸气过多，加速机构腐蚀氧化，而水蒸气产生的白雾容易造成民众误会为污染气体，但又为避免含水量不足，造成后续不易成型或成型后易破碎的缺陷，因此将稻壳、稻枝、干草或任意植物的根茎叶等农作废弃物1干燥处理至平均含水量为18％至30％，以改善含水量太高或太低的缺陷，而其取决的方式根据不同季节产生不同的农作废弃物1而确定，但其最佳化的平均含水量为25％；
(2)粉碎及搅拌：将干燥的农作废弃物1粉碎形成小颗粒的粉体2，再经过搅拌使其质地均匀化，以利于后续与添加剂均匀混合，方便后续挤压成型；
(3)添入添加剂：在粉碎及搅拌处理后的农作废弃物1中添入黏土成份3的添加剂，其中黏土成份3是天然物质，其颗粒小，故相对表面积大，具有强大的毛细吸引力，将其混合于粉碎的农作废弃物1中，具有极佳的黏结性，挤压成型并烘干后可进一步使该块状固态燃料5更为致密化，将其使用于本发明的添加剂，可以取代传统利用化学有机高分子聚合物的添加剂，且黏土成份3的硅酸铝盐为稳定的化合物，燃烧后不会产生有毒化学物质而污染环境；
(4)挤压成型：利用挤压成型使添入黏土成份3的添加剂的农作废弃物1形成块状固态燃料5，且该挤压成型的温度为150℃至210℃，而挤压成型的压力为300Psi/cm2至600Psi/cm2，且其成型温度及成型压力的取决方式是依据不同季节产生的不同农作废弃物1，步骤(1)会将其干燥至平均含水量为18％至30％，其含水量高时，该成型温度及成型压力也较高，而步骤(3)的黏土成份3具有高黏结性的特性，可辅助高压挤压成型，而挤压成型可以利用模具4实现，成型后再进行热风干燥及快速冷却步骤，热风干燥是为了蒸发多余水汽以利成型，而快速冷却是利用热涨冷缩原理进一步使块状固态燃料5收缩，增加其聚合度及其密度，并可提高单位体积热值。
前述固态燃料5是由上述农作废弃物转化为固态燃料的生成方法所制成。
使用时，因块状固态燃料5具有足够的燃烧温度，燃烧时烟量较少，可用于锅炉燃烧，取代传统的重油燃烧，且其含硫量较重油低，燃烧后产生较少的二氧化硫，减少遇空气中水汽产生亚硫酸或硫酸的浓度，减少雨水酸化效应，对环境伤害小，且以农作废弃物1回收再制成，兼具环保及资源回收的特性，并可增加农民额外收益，改善农村经济。
块状固态燃料5可再经过炭化处理，而得到如同木炭的固态燃料，可取代传统木炭，且其含硫量较木炭低，同样具有对环境伤害小的环保功效，且单位质量体积小，携带方便，又其具有如同木炭不易点燃的特性，安全性较高，另外燃烧后剩余的灰烬并可作为后续堆肥处理或再制成肥料。
前述实施例仅为本发明例示，不能以此限制本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (8)

1.一种农作废弃物转化为固态燃料的生成方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)干燥处理：将农作废弃物干燥至平均含水量为18％至30％；
(2)粉碎及搅拌：将干燥的农作废弃物粉碎及搅拌，形成小颗粒的粉体；
(3)添入添加剂：在粉碎及搅拌处理后的农作废弃物中添入黏土成份的添加剂；
(4)挤压成型：利用挤压成型使添入黏土成份的添加剂的农作废弃物形成块状固态燃料，且该挤压成型的温度为150℃至210℃，而该挤压成型的压力为300Psi/cm2至600Psi/cm2。
2.如权利要求1所述的农作废弃物转化为固态燃料的生成方法，其特征在于：所述步骤(1)中，干燥处理为日晒干燥或机械干燥。
3.如权利要求1所述的农作废弃物转化为固态燃料的生成方法，其特征在于：所述步骤(1)中，干燥处理的最佳化的平均含水量为25％。
4.如权利要求1所述的农作废弃物转化为固态燃料的生成方法，其特征在于：所述步骤(4)中，以模具达成挤压成型，成型后再进行热风干燥及快速冷却。
5.如权利要求1所述的农作废弃物转化为固态燃料的生成方法，其特征在于：所述步骤(4)中所形成的块状固态燃料再经过炭化的处理。
6.如权利要求1所述的农作废弃物转化为固态燃料的生成方法，其特征在于：所述步骤(1)中，农作废弃物成份为稻壳、稻枝、干草或任意植物的根茎叶。
7.如权利要求1所述的农作废弃物转化为固态燃料的生成方法，其特征在于：所述步骤(3)中，黏土成份为硅酸铝盐。
8.一种固态燃料，其特征在于：由权利要求1所述的农作废弃物转化为固态燃料的生成方法所制成。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102329675A (zh) * 2011-09-07 2012-01-25 曹其宽 一种环保生物质颗粒燃料及其制备方法
CN105542894A (zh) * 2016-01-22 2016-05-04 陕西德融新能源股份有限公司 生物质固体燃料用胶黏剂
CN112592746A (zh) * 2020-12-02 2021-04-02 徐州永路生物质能源有限公司 一种生物能源秸秆加工装置

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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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