CN101979478A - 一种生物燃料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种生物燃料的制备方法，a.取生物质粗碎成碎片，然后将碎片水洗除杂，再将经水洗的碎片脱水至含水百分重量为25-45；b.将a步骤经脱水的生物质片置于汽爆设备中，通入150-350℃的水蒸汽，在0.5-3MPa压力下保压3-10分钟，后进行瞬间汽爆，然后再对汽爆产物进行固液分离；c.水洗：b步骤分离出的固体物质先用清水漂洗5-15分钟或先用清水漂洗5-15分钟后再用70-90℃水浸洗30-60分钟，然后再将经水洗后的固形物脱水至含水百分重量为5-20；d.将c步骤经脱水的固形物在15-75MPa压力下挤压成块状生物燃料或先将c步骤经脱水的固形物在15-75MPa压力下挤压成块状后再碎成粒径为0.1-15毫米的颗粒状生物燃料。

Description

一种生物燃料的制备方法

技术领域：

本发明专利涉及一种利用废弃生物质(包括但不限于各类秸秆、落叶、树枝、果壳和有关工厂的类似废弃料等)制备生物燃料。

背景技术：

我国秸生物质数量大、种类多、分布广，如能得到充分合理有效利用，将可增加农民收入，节约和替代大量的木材和煤炭等资源，还可以减少大量温室气体的排放。而生物质利用的一个重要方向就是建立生物质能源产业。

关于生物质能源利用，目前比较可行的是生物质固化和气化。现在，我国出现了大量生物质压块设备生产企业，但生产出的燃料产品的使用范围却极为有限，没有在工业企业蒸汽锅炉和火电企业推广。原因有多个方面，如：原料中灰土含量高，易结渣；生物质含有大量钾、钠、氯和卤化物，当炉温超过800℃时，炉壁便产生熔融结块；热量密度不稳定，产量低等。

发明内容：

本发明目的旨在克服现有技术的不足，提供一种制备的生物燃料不产生熔融结块，热量密度稳定，没有化学污染和利于工业大规模生产的生物燃料的制备方法。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：

采用通用设备对生物质进行固化处理形成新型燃料，该方法按如下步骤进行：

a.粗碎、除杂：

取生物质粗碎成碎片，然后将碎片水洗除杂，再将经水洗的碎片脱水至含水百分重量为25-45；

b.汽爆：

将a步骤经脱水的生物质片置于汽爆设备中，通入150-350℃的水蒸汽，在0.5-3MPa压力下保压3-10分钟，后进行瞬间汽爆，然后再对汽爆产物进行固液分离；

c.水洗：

b步骤分离出的固体物质先用清水漂洗5-15分钟或先用清水漂洗5-15分钟后再用70-90℃水浸洗30-60分钟，然后再将经水洗后的固形物脱水至含水百分重量为5-20；

d.成型：

将c步骤经脱水的固形物在15-75Mpa压力下挤压成块状生物燃料或先将c步骤经脱水的固形物在15-75Mpa压力下挤压成块状后再碎成粒径为0.1-15毫米的颗粒状生物燃料，使能量块密度达到0.9-1.7吨/立方米。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

a步骤中所述的碎片为5-40mm；d步骤中所述的压力为40-50Mpa。

通过本发明的方法可以有效改善生物质固体燃料的燃烧性能，通过生产粉体(颗粒)产品，拓宽了生物质燃料的应用范围，甚至可以作为普通电站的混燃燃料。本发明方法制备的粉体(颗粒)产品，可为进一步应用于高效率加工生物质气化和液化燃料。

本发明通过a、c步骤中的水洗、水浸洗，降低了生物质中的灰土，同时也使生物质中的氯化物以及钠、钾等碱金属的含量降低40-80％，在炉温不高于1200℃情况下炉壁不产生熔融结块；当c步骤中先用清水漂洗5-15分钟后再用70-90℃水浸洗30-60分钟，生物质中的灰土、氯化物以及钠、钾等碱金属的含量降低90％左右，炉温在2000℃情况下炉壁也不产生熔融结块，可满足各种特殊需要；成型密度均匀，能量密度相对稳定；全部生产过程没有任何化学污染，而且有利于工业大规模生产；a步骤水洗后的水可以澄清后循环使用，也可与c步骤的废水一起，通过浓缩，用于农田灌溉，部分或全部替代钾肥。

另外，通过本发明的制备方法制备的产品热值有一定提高(如玉米秸秆，送达基发热量可到4000卡以上)；挥发分含量在60％以内，灰分在12％以内，水分在10％左右；

具体实施方式：

实施例1：

a、粉碎、除杂：

利用切断或粉碎设备，把生物质粗碎成5mm的生物质片，将生物质片进行浸水处理，除去杂质，该用水可以澄清后循环使用，将洗净的生物质片送入脱水设备进行脱水，保持生物质片脱水至含水百分重量为25；

b、汽爆：

将含水百分重量为25生物质片置于汽爆设备中，通入350℃的水蒸汽，在0.5MPa压力条件下，保压10分钟，然后进行瞬间汽爆，再对汽爆产物进行固液分离；

c、水洗：

b步骤分离出的固体物质先用清水漂洗5分钟，然后将经水洗后的固形物脱水至含水百分重量为20，将生物质中的钾、钠、氯和卤化物含量可以降低80％以上，从而在炉温为1200℃时炉壁不产生熔融结块，因此，熔融温度可以提高到1200℃以上；

d.成型：

将c步骤经脱水的固形物采用通常的挤压设备，根据需要制造出不同形状和大小的生物质燃料块，通过调整机械压力，在15Mpa压力下挤压成块状生物燃料或进一步将块状生物燃料碎成粒径为0.1毫米的颗粒状生物燃料，使能量块密度达到1.4吨/立方米。

a步骤水洗后的水可以澄清后循环使用，也可与其他步骤的废水一起，通过浓缩，用于农田灌溉，部分或全部替代钾肥。

实施例2：

a、粉碎、除杂：

利用切断或粉碎设备，把生物质粗碎成10mm的生物质片，将生物质片进行浸水处理，除去杂质，该用水可以澄清后循环使用，将洗净的生物质片送入脱水设备进行脱水，保持生物质片脱水至含水百分重量为45；

b、汽爆：

将含水百分重量为45生物质片置于汽爆设备中，通入150℃的水蒸汽，3MPa压力条件下，保压3分钟，然后进行瞬间汽爆，再对汽爆产物进行固液分离；

c、水洗：

b步骤分离出的固体物质先用清水漂洗15分钟，然后将经水洗后的固形物脱水至含水百分重量为5，将生物质中的钾、钠、氯和卤化物含量可以降低40％以上，从而在炉温为1200℃时炉壁不产生熔融结块，因此，熔融温度可以提高到1200℃；

d.成型：

将c步骤经脱水的固形物采用通常的挤压设备，根据需要制造出不同形状和大小的生物质燃料块，通过调整机械压力，在75Mpa压力下挤压成块状生物燃料或进一步将块状生物燃料碎成粒径为15毫米的颗粒状生物燃料，使能量块密度达到1.2吨/立方米。

a步骤水洗后的水可以澄清后循环使用，也可与其他步骤的废水一起，通过浓缩，用于农田灌溉，部分或全部替代钾肥。

实施例3：

a、粉碎、除杂：

利用切断或粉碎设备，把生物质粗碎成20mm的生物质片，将生物质片进行浸水处理，除去杂质，该用水可以澄清后循环使用，将洗净的生物质片送入脱水设备进行脱水，保持生物质片脱水至含水百分重量为35；

b、汽爆：

将含水百分重量为35生物质片置于汽爆设备中，通入300℃的水蒸汽，在1.5MPa压力条件下，保压7分钟，然后进行瞬间汽爆，再对汽爆产物进行固液分离；

c、水洗：

b步骤分离出的固体物质先用清水漂洗10分钟，然后将经水洗后的固形物脱水至含水百分重量为15，将生物质中的钾、钠、氯和卤化物含量可以降低80％以上，从而在炉温为1200℃时炉壁不产生熔融结块，因此，熔融温度可以提高到1200度；

d.成型：

将c步骤经脱水的固形物采用通常的挤压设备，根据需要制造出不同形状和大小的生物质燃料块，通过调整机械压力，在45Mpa压力下挤压成块状生物燃料或进一步将块状生物燃料碎成粒径为7毫米的颗粒状生物燃料，使能量块密度达到1.3吨/立方米。

a步骤水洗后的水可以澄清后循环使用，也可与其他步骤的废水一起，通过浓缩，用于农田灌溉，部分或全部替代钾肥。

实施例4：

a、粉碎、除杂：

利用切断或粉碎设备，把生物质粗碎成5mm的生物质片，将生物质片进行浸水处理，除去杂质，该用水可以澄清后循环使用，将洗净的生物质片送入脱水设备进行脱水，保持生物质片脱水至含水百分重量为45；

b、汽爆：

将含水百分重量为45生物质片置于汽爆设备中，通入150℃的水蒸汽，在0.5MPa压力条件下，保压10分钟，然后进行瞬间汽爆，再对汽爆产物进行固液分离；

c、水洗：

b步骤分离出的固体物质先用清水漂洗15分钟，然后将经水洗后的固形物脱水至含水百分重量为5，将生物质中的钾、钠、氯和卤化物含量可以降低80％，从而在炉温为1200℃时炉壁不产生熔融结块，因此，熔融温度可以提高到1200度；

d.成型：

将c步骤经脱水的固形物采用通常的挤压设备，根据需要制造出不同形状和大小的生物质燃料块，通过调整机械压力，在40Mpa压力下挤压成块状生物燃料或进一步将块状生物燃料碎成粒径为0.1毫米的颗粒状生物燃料，使能量块密度达到1.5吨/立方米。

a步骤水洗后的水可以澄清后循环使用，也可与其他步骤的废水一起，通过浓缩，用于农田灌溉，部分或全部替代钾肥。

实施例5：

a、粉碎、除杂：

利用切断或粉碎设备，把生物质粗碎成40mm的生物质片，将生物质片进行浸水处理，除去杂质，该用水可以澄清后循环使用，将洗净的生物质片送入脱水设备进行脱水，保持生物质片脱水至含水百分重量为25；

b、汽爆：

将含水百分重量为25生物质片置于汽爆设备中，通入350℃的水蒸汽，在3MPa压力条件下，保压3分钟，然后进行瞬间汽爆，再对汽爆产物进行固液分离；

c、水洗：

b步骤分离出的固体物质先用清水漂洗5分钟，然后将经水洗后的固形物脱水至含水百分重量为20，将生物质中的钾、钠、氯和卤化物含量可以降低80％，从而在炉温为1200℃时炉壁不产生熔融结块，因此，熔融温度可以提高到1200度；

d.成型：

将c步骤经脱水的固形物采用通常的挤压设备，根据需要制造出不同形状和大小的生物质燃料块，通过调整机械压力，在50Mpa压力下挤压成块状生物燃料或进一步将块状生物燃料碎成粒径为15毫米的颗粒状生物燃料，使能量块密度达到1.4吨/立方米。

a步骤水洗后的水可以澄清后循环使用，也可与其他步骤的废水一起，通过浓缩，用于农田灌溉，部分或全部替代钾肥。

实施例6：

不同的是C步骤中用“先用清水漂洗5分钟后再用90℃水浸洗30分钟”，分别代替“先用清水漂洗5分钟”、“先用清水漂洗10分钟”或“先用清水漂洗15分钟”，其他分别同实施例1-5.

实施例7：

不同的是C步骤中用“先用清水漂洗15分钟后再用70℃水浸洗60分钟”，分别代替“先用清水漂洗5分钟”、“先用清水漂洗10分钟”或“先用清水漂洗15分钟”，其他分别同实施例1-5.

实施例8：

不同的是C步骤中用“先用清水漂洗10分钟后再用80℃水浸洗45分钟”，分别代替“先用清水漂洗5分钟”、“先用清水漂洗10分钟”或“先用清水漂洗15分钟”，其他分别同实施例1-5.

实施例10：

不同的是d步骤中用“先将c步骤经脱水的固形物在75Mpa压力下挤压成块状后再碎成粒径为0.1毫米的颗粒状生物燃料”，分别代替“将c步骤经脱水的固形物在15Mpa压力下挤压成块状生物燃料”、“将c步骤经脱水的固形物在75Mpa压力下挤压成块状生物燃料”或“将c步骤经脱水的固形物在45Mpa压力下挤压成块状生物燃料”，其他分别同实施例1-9。

实施例11：

不同的是d步骤中用“先将c步骤经脱水的固形物在15Mpa压力下挤压成块状后再碎成粒径为15毫米的颗粒状生物燃料”，分别代替“将c步骤经脱水的固形物在15Mpa压力下挤压成块状生物燃料”、“将c步骤经脱水的固形物在75Mpa压力下挤压成块状生物燃料”或“将c步骤经脱水的固形物在45Mpa压力下挤压成块状生物燃料”，其他分别同实施例1-9。

实施例12：

不同的是d步骤中用“先将c步骤经脱水的固形物在45Mpa压力下挤压成块状后再碎成粒径为7毫米的颗粒状生物燃料”，分别代替“将c步骤经脱水的固形物在15Mpa压力下挤压成块状生物燃料”、“将c步骤经脱水的固形物在75Mpa压力下挤压成块状生物燃料”或“将c步骤经脱水的固形物在45Mpa压力下挤压成块状生物燃料”，其他分别同实施例1-9。

Claims (3)

1.一种生物燃料的制备方法，其特征在于该方法按如下步骤进行：

a.粗碎、除杂：

取生物质粗碎成碎片，然后将碎片水洗除杂，再将经水洗的碎片脱水至含水百分重量为25-45；

b.汽爆：

将a步骤经脱水的生物质片置于汽爆设备中，通入150-350℃的水蒸汽，在0.5-3MPa压力下保压3-10分钟，后进行瞬间汽爆，然后再对汽爆产物进行固液分离；

c.水洗：

b步骤分离出的固体物质先用清水漂洗5-15分钟或先用清水漂洗5-15分钟后再用70-90℃水浸洗30-60分钟，然后再将经水洗后的固形物脱水至含水百分重量为5-20；

d.成型：

将c步骤经脱水的固形物在15-75Mpa压力下挤压成块状生物燃料或先将c步骤经脱水的固形物在15-75Mpa压力下挤压成块状后再碎成粒径为0.1-15毫米的颗粒状生物燃料。

2.根据权利要求1所述的一种生物燃料的制备方法，其特征在于a步骤中所述的碎片为5-40mm。

3.根据权利要求1所述的一种生物燃料的制备方法，其特征在于d步骤中所述的压力为40-50Mpa。