CN101824346A

CN101824346A - 成型固态燃料及其制备方法

Info

Publication number: CN101824346A
Application number: CN200910004663A
Authority: CN
Inventors: 黄贵明
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-03-02
Filing date: 2009-03-02
Publication date: 2010-09-08

Abstract

本发明涉及一种成型固态体燃料及其制备方法，尤其涉及以含油植物为主要原料的成型固态燃料及其制备方法。具体来说，本发明的成型固态燃料包含下述重量配比的原料和占原料总量不多于45％的水：含油植物5～100份；和/或煤5～95份；和粘结剂0.01wt％～5wt％(以原料总重计)。而前述的成型固态燃料的制备方法，包括以下步骤：将含油植物打碎至一适当的粒径，再加入粘结剂和/或煤；加入适量的水，并搅拌均匀；经过压制成形得成品，干燥后即可使用。

Description

成型固态燃料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种成型固态体燃料及其制备方法，尤其涉及以含油植物为主要原料的成型固态燃料及其制备方法。

技术背景

煤是工业生产和日常生活的主要能源之一，属于一种不可再生的能源。在以型煤为燃料的工业窑炉中，所使用的型煤主要为块煤和经过压制的成型煤，成型煤常因为压制得过于密实，而使其在炉窑里燃烧时不易燃尽，因而影响燃烧效率。

另外，从工业革命以来，因为发电和工业的需要而大量的开采煤矿，导致全球的储存量越来越少，煤价也越来越高。就我国来说，随着经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，煤炭需求量与日俱增，虽然我国是产煤大国，但是在煤储存量有限的情况下，未来国内同样也会面临煤供应问题。同时，燃烧煤所造成的环境污染也越来越受到重视，节能减排已到了刻不容缓的地步。所以，有必要开发能够替代煤或减少煤用量的新颖固态燃料。

CN200610033181.3的专利申请使用了一种煤与生物质复合的固态燃料，其中加入高锰酸钾、过硫酸铵、六次甲基四胺、过氧化氢和氯化钠等化合物作为增效剂，来降低其着火点和提高其燃尽率。然而，此种燃料添加的物质成本较高，有的添加剂具有强氧化性，对设备的要求较高；同时，部分添加剂经过燃烧后，烟气里会含有一定量的钾、硫等具腐蚀性的化合物，使其应用受到限制。于是，本申请的发明人考虑使用含油植物(有机物)作为成型固态燃料的一部分原料。这种固态燃料的主要优点有两种：第一，因为在成型固态燃料的燃烧过程中，有机物会优先燃烧，从而在固态燃料中形成通气孔穴，这些通气孔穴有助于燃烧过程中二氧化碳的排出和氧气与燃料的接触，如此可以有效提高成型固态燃料的燃尽率；第二，含油植物拥有油的燃烧特性，其中所含的油脂本身就可以充当“助燃剂”，不需要额外添加助燃剂便能够发挥比较高的燃尽率。

其他现有生物质煤的制造方法多是用木屑、甘蔗渣、桔杆、麦草、烟杆、葵花杆、紫茎草泽兰、飞草、花生壳、瓜子壳、茶叶渣、玉米秸等，其缺点在于这些原料的供应并不稳定，而且发热量(热值)也偏低，更加限制了在工业方面的应用。相反的，含油植物可以规模化地种植生产，尤其是藻类植物和某些生长快速的含油草本植物，如此可以更容易地提供稳定的原料来源；加上其发热量(热值)相对较高，比较适合在需要高温的工业炉窑里使用。

虽然有些含油植物经过提取和提炼，可以制成生物柴油或其他可供燃烧的固体、液体或气体，但提取和提炼的设备投入大、过程成本昂贵；若是作为固态燃料的一部分原料或直接作为固态燃料，不仅无此问题，又有减少甚至避免使用非再生能源的优点。此外，含油植物属于碳平衡(carbon-neutral resource)的资源，大量的替代煤使用将有助于减少二氧化碳的净排放，降低温室效应，保护环境和生态。

发明内容

本发明的一个目的在于：提供一种成型固态燃料及其制备方法。本发明的成型固态燃料包含下述重量配比的原料和占原料总量不多于45％的水：含油植物5～100份；和/或煤5～95份；和粘结剂0.01wt％～5wt％(以原料总重计)。而前述的成型固态燃料的制备方法，包括以下步骤：将含油植物打碎至一适当的粒径，再加入粘结剂和/或煤；加入适量的水，并搅拌均匀；经过压制成形得成品，干燥后即可使用。

本发明的另一个目的在于：前述的成型固态燃料，燃烧后所产生的灰烬适合作为农作物的肥料，尤其在含油植物相对煤的比例较高时。如此可充分利用废弃资源，减少垃圾堆放空间。

在本发明的一个实施例中，含油植物可以是含油量达20％以上、发热量(热值)大于每千克4000大卡的木本植物、草本植物或藻类植物等的叶、根、茎、果实、支干等。煤可以是粒径不超过30mm的天然煤，例如煤矸石和褐煤等。本发明的粘结剂可以是有机粘结剂(例如羧甲基纤维素、聚乙烯醇)、无机粘结剂(例如粘土)、或有机的粘结剂和无机粘结剂的组合。

本发明的成型固态燃料，因为采用含油植物作为主要原料，因而与现有的生物质燃料(生物柴油、生物质煤等)相比，明显的具有下列优点：(1)直接使用含油植物作为原料，不需要经过提取和提炼植物油的过程；(2)可以使用一些不适合提炼或制成生物柴油或其他可以作为工业生产的固体、气体和液体燃料的高含油量的含油植物；(3)因为原料中的含油植物的油份具有比较高的发热量(热值)，可以在需要高温的工业炉窑里使用；(4)燃烧后所产生的灰烬可以作为农作物的肥料；(5)可以规模化地种植、生产含油植物，符合工业生产的条件。

具体实施方式

实施例一：

按下述步骤制作本发明的成型固态燃料。

将含油植物油渣果的果实打成粒径为5mm以下。取850公斤的含油植物、145公斤的粘土和5公斤的羧甲基纤维素，加入50公斤的水用搅拌机混合均匀，经过压制成型为直径30mm的圆棒形成品，干燥后即可使用。

实施例二：

按下述步骤制作本发明的成型固态燃料。

将含油植物麻疯树的种仁打成粒径为3mm以下，并将煤打成粒径为4mm以下。取550公斤的含油植物、350公斤的褐煤、97公斤的粘土和3公斤的聚乙烯醇，加入70公斤的水用搅拌机混合均匀，经过压制成型为直径50mm的橄榄形成品，干燥后即可使用。

实施例三：

按下述步骤制作本发明的成型固态燃料。

将含油植物油莎豆的地下块茎打成粒径为2mm以下。将高热值烟煤打成粒径为3mm以下。取200公斤的含油植物、790公斤的高热值烟煤、10公斤的羧甲基纤维素，加入90公斤的水用搅拌机混合均匀，经过压制成型为直径40mm的核桃形成品，干燥后即可使用。

在上述三个实施例中，仅举出油渣果、痳疯树、和油莎豆作为含油植物的例子，其使用部位分别为果实、种仁和地下块茎，但是本发明仍可以采用其它的含油植物的适当部位，例如蓖麻、棕榈的果实、或快速生长的含油草本植物和藻类植物等。特别来说，若为满足工业应用的需求，最好选择含油量高达20％以上、发热量(热值)超过每千克4000大卡的含油植物。因为本领域技术人员明白，一般能作为工业应用的固态燃料必须具有4500大卡/公斤以上的最小发热量，假若要求发热量为5000大卡/公斤以上，原料中便需要适量比较高发热量(热值)的煤；相反的，假若仅作为家庭用或野炊用燃料，便不需要此限制。另外，本领域技术人员均可了解，为便于将混合后的原料压制成所需要的形状，应先在混合前以例如研磨、打碎等方式，将含油植物的粒径缩小到一适当范围，最好可以在3mm以下，但这不应成为本发明的限制条件。

煤并非本发明的必要原料，如实施例一；但在其它实施例中，可依需要而使用低含量(实施例二)或高含量(实施例三)的煤。本发明所使用的煤可以是任何低级煤或高级煤，例如褐煤、沉积煤、烟煤、无烟煤、和泥煤；也可以是煤矿开采和利用过程中所产生的废弃物-煤矸石；或是其它发热量偏低的劣质煤。一般来说，最好是使用粒径不超过50mm的天然煤。不论使用煤与否，本发明的固态燃料经过燃烧后所产生的灰烬均可作为肥料；尤其在完全不含煤时，燃烧过的灰烬将是极优质的肥料来源。

在前述的成型固态燃料中，粘结剂可以是有机的粘结剂，例如羧甲基纤维素、聚乙烯醇、腐植酸钠、糊精或木质素等；也可以是无机粘结剂，例如粘土、硅酸钠、糖浆或磷酸铝；也可以是其中两种以上的组合。当然，本发明所使用的粘结剂并不限于此处所述者，也可使用其它适合的粘结剂。然而，应注意：含有金属离子的粘结剂(如前述的腐植酸钠、硅酸钠及磷酸铝)，易使工业用的锅炉受到腐蚀，此时最好避免使用此类粘结剂。

此外，本发明的固态燃料可以被压制成任何所需要的形状，不限于前述的三种形状。

应注意：在本发明的成型固态燃料中，若是使用含油量较高的含油植物作为原料，则可以和发热量(热值)较低的煤相混合(劣质煤的优化方法)；若是使用含油量较低的含油植物作为原料，则可以和发热量(热值)较高的煤相混合，这样就可以在需要高温的工业生产用炉窑中使用。

本发明的成型固态燃料用途广泛，例如用于家庭加热、室内外炊煮、医院等单位的中央加热锅炉、工厂或电力公司的发电用锅炉、冶金厂或陶瓷工厂的炉窑等各行业，可以取代木材、煤(包含优质煤)、粉煤等而成为现代生活极佳的环保固态燃料；若是使用含油量较低的含油植物作为原料，也可以用于改造劣质煤。另一方面，本发明的成型固态燃料的制造方法极为简单，省去了生物质油的提取、提炼等步骤。

Claims

1.一种成型固态燃料，其特征在于：所述成型固态燃料是用下述重量配比的原料加水制成：

含油植物 5～100份；和/或

煤 5～95份；和

粘结剂原料总量的0.05wt％～25wt％。

2.根据权利要求1所述的成型固态燃料，其特征在于：水的份量为原料总量的45wt％以下。

3.根据权利要求1所述的成型固态燃料，其特征在于：所述的含油植物是木本植物、草本植物或藻类植物。

4.根据权利要求1所述的成型固态燃料，其特征在于：所述的粘结剂是有机粘结剂、无机粘结剂或其组合。

5.根据权利要求1所述的成型固态燃料，其特征在于：所述的含油植物的含油量在20％以上，且发热量(热值)在每千克4000大卡以上。

6.根据权利要求4所述的成型固态燃料，其特征在于：所述的粘结剂是羧甲基纤维素、聚乙烯醇、腐植酸钠、粘土、硅酸钠、糖浆、糊精、木质素、磷酸铝中的一种或两种以上的组合。

7.一种成型固态燃料的制造方法，该成型固态燃料包含(重量配比)含油植物5～100份、和/或煤5～95份、和粘结剂0.05wt％～25wt％(以原料总量计)，其特征在于按下述步骤制作：

a.将含油植物打碎至一适当的粒径，再加入粘结剂和/或煤；

b.将适量的水加入步骤a所得的混合物中，并搅拌均匀；

c.将步骤b所得的固体压制成形并干燥。

8.根据权利要求7所述的成型固态燃料的制造方法，其特征在于：水的份量为原料总量的45wt％以下。

9.根据权利要求7所述的成型固态燃料的制造方法，其特征在于：所述的含油植物是木本植物、草本植物或藻类植物。

10.根据权利要求7所述的成型固态燃料的制造方法，其特征在于：所述的粘结剂是有机粘结剂、无机粘结剂或其组合。

11.根据权利要求7所述的成型固态燃料的制造方法，其特征在于：所述的含油植物的含油量在20％以上，且发热量(热值)在每千克4000大卡以上。

12.根据权利要求10所述的成型固态燃料的制造方法，其特征在于：所述的粘结剂是羧甲基纤维素、聚乙烯醇、腐植酸钠、粘土、硅酸钠、糖浆、糊精、木质素、磷酸铝中的一种或两种以上的组合。

13.根据权利要求7所述的成型固态燃料的制造方法，其特征在于：更包含在加入煤之前将煤碎裂成粒径为50mm以下的步骤。

14.一种劣质煤的优化方法，其特征在于：使用含油量在20％以上且发热量(热值)在每千克4000大卡以上的含油植物。

15.根据权利要求14所述的劣质煤的优化方法，其特征在于：所述的含油植物是木本植物、草本植物或藻类植物。