CN102041125A - 燃料棒及其制备方法 - Google Patents

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范宏筠
易彬
张煜亮
卢中明
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Abstract

本发明涉及燃料棒及其制备方法，属于化学领域。本发明所要解决的技术问题是提供了一种燃烧性能较好的燃料棒及其制备方法。本发明燃料棒由酒糟经压制成型而制得。本发明燃料棒的制备方法为：a、中和、干燥：出厂酒糟中和至pH值为6～8，然后干燥至酒糟水分含量为22～30wt％；b、压制成型。本发明燃料棒可在型煤锅炉、链排炉或层煤炉中燃烧，还可以在民用生活炉具中燃烧，无需使用散烧专用锅炉。本发明燃料棒具有较高发热量(接近烟煤)，可以代替原煤作为燃料，且锅炉热效率高，尾气排放对环境污染小，燃料成本较低。本发明为酒糟的处理提供了一种新的途径，具有广阔的应用前景。

Description

燃料棒及其制备方法
技术领域
本发明涉及燃料棒及其制备方法，属于化学领域。
背景技术
传统的处理废弃酒糟的方法主要是用作饲料添加剂，由于废弃酒糟中含有大量的稻壳以及有机成分，可以作为生物质燃料参与燃烧，也有厂家将散状酒糟作为燃料加以使用，取得了一定的效果，但仍存在一些问题。因为散状酒糟燃烧极不充分，散烧时因体积松散，可燃挥发分含量高，在350℃可燃挥发分就能释放出80％，这段时间较短，炉灶不能提供足量空气助燃，未燃尽的有机挥发物被气流带走产生黑烟。待挥发物将完全逸出时，气流运动使剩余炭的骨架结构解体，将之裹入烟道产生飞扬黑絮，当挥发物和炭逐渐烧完时过剩空气量又带走一部分热量，燃烧过程的大起大落使燃烧效率难以提高。此方式下产生的大量废气对环境造成了极大污染，同时也加大了后期尾气处理的难度。为解决以上问题，需要采用特制的锅炉，而锅炉改造成本较高，会增加企业的经济负担。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种燃烧性能较好的燃料棒。
本发明燃料棒由酒糟经压制成型而制得。
进一步的，上述燃料棒优选采用如下方法制备而成：
a、中和、干燥：出厂酒糟中和至pH值为6～8，然后干燥至酒糟水分含量为22～30wt％；
b、压制成型。
其中，上述a步骤可以采用常规方法中和出厂酒糟，如采用碳酸钠、生石灰、碳酸氢钠或氢氧化钠中和出厂酒糟。
进一步的，为了降低酒糟的成型难度，上述a步骤中优选采用生石灰中和出厂酒糟。
其中，上述b步骤可以采用常规方法压制成型。但是，压制成型时，如果温度过高，则能耗较大，会增加生产成本，同时成型效果改善不明显；如果温度过低，则成型难度较大。综合考虑温度、压力和生产成本的因素，上述b步骤压制成型时的压力优选为4～8MPa，压制成型时的温度优选为140～200℃。
其中，根据具体需要，上述b步骤可以将酒糟压制成型成各种形状，如：块状、柱状等。为了提高燃料棒的燃烧性能，也可以压制成型成蜂窝煤等的形状。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种制备燃料棒的方法，该方法包括如下步骤：
a、中和、干燥：出厂酒糟中和至pH值为6～8，然后干燥至酒糟水分含量为22～30wt％；
b、压制成型。
其中，上述a步骤可以采用常规方法中和出厂酒糟，如采用碳酸钠、生石灰、碳酸氢钠或氢氧化钠中和出厂酒糟。
进一步的，为了降低酒糟的成型难度，上述a步骤中优选采用生石灰中和出厂酒糟。
其中，上述b步骤可以采用常规方法压制成型。但是，压制成型时，如果温度过高，则能耗较大，会增加生产成本，同时成型效果改善不明显；如果温度过低，则成型难度较大。综合考虑温度、压力和生产成本的因素，上述b步骤压制成型时的压力优选为4～8MPa，压制成型时的温度优选为140～200℃。
本发明燃料棒可在型煤锅炉、链排炉或层煤炉中燃烧，还可以在民用生活炉具中燃烧，无需使用散烧专用锅炉。本发明燃料棒具有较高发热量(接近烟煤)，可以代替原煤作为燃料，且锅炉热效率高，尾气排放对环境污染小，燃料成本较低。本发明为酒糟的处理提供了一种新的途径，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
本发明燃料棒由酒糟经压制成型而制得。
进一步的，上述燃料棒优选采用如下方法制备而成：
a、中和、干燥：出厂酒糟中和至pH值为6～8，然后干燥至酒糟水分含量为22～30wt％；
b、压制成型。
出厂酒糟的pH值一般为4左右，水分含量高达60～70％，容易腐败变质。出厂酒糟直接干燥或燃烧会产生大量酸性气体，造成空气污染，因此，需要先对出厂酒糟进行中和。
其中，上述a步骤可以采用常规方法中和出厂酒糟，如采用碳酸钠、生石灰、碳酸氢钠或氢氧化钠中和出厂酒糟。
进一步的，为了降低酒糟的成型难度，上述a步骤中优选采用生石灰中和出厂酒糟。采用生石灰中和出厂酒糟具有如下优点：生石灰成本较低，廉价易得；生石灰中和出厂酒糟时，会吸收酒糟中的水分，同时释放大量的热，带走水分，有利于降低干燥成本；生石灰中和出厂酒糟后，可以作为后续工序压制成型时的粘合剂，降低酒糟的成型难度。
其中，上述a步骤中，如果干燥后的酒糟水分含量过高，则压制成型时会有水分被挤出，影响压制成型的机器使用和连续工作能力，同时成型后的燃料棒水分含量也会很高，容易发生霉变，并且不利于燃烧；如果干燥后的酒糟水分含量过低，则压制成型难度较大，同时所得燃料棒结构松散，易发生破碎。上述a步骤中干燥至酒糟水分含量为22～30wt％则较为合适。
经本发明的发明人研究发现，酒糟成型过程中最重要的粘合成分是木质素，木质素属非晶体，木质素是具有芳香族特性的结构单体，为丙烷型的立体结构高分子化合物。其没有熔点，但有软化点，经试验测定当温度在70～100℃时其粘合力开始增加，温度在200～300℃时可以熔融。经过大量试验，本发明的发明人发现酒糟压制成型的合适温度为140～200℃，在该温度范围内，软化熔融的木质素可以起到粘合剂的作用，在4～8MPa压力下即可使酒糟中的稻壳颗粒互相胶接，冷却后即固化成型。
其中，根据具体需要，上述b步骤可以将酒糟压制成型成各种形状，如：块状、柱状等。为了提高燃料棒的燃烧性能，也可以压制成型成蜂窝煤等的形状。
本发明制备燃料棒的方法包括如下步骤：
a、中和、干燥：出厂酒糟中和至pH值为6～8，然后干燥至酒糟水分含量为22～30wt％；
b、压制成型。
其中，上述a步骤可以采用常规方法中和出厂酒糟，如采用碳酸钠、生石灰、碳酸氢钠或氢氧化钠中和出厂酒糟。
进一步的，为了降低酒糟的成型难度，上述a步骤中优选采用生石灰中和出厂酒糟。
其中，上述b步骤可以采用常规方法压制成型。但是，压制成型时，如果温度过高，则能耗较大，会增加生产成本，同时成型效果改善不明显；如果温度过低，则成型难度较大。综合考虑温度、压力和生产成本的因素，上述b步骤压制成型时的压力优选为4～8MPa，压制成型时的温度优选为140～200℃。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1本发明燃料棒的制备
出厂酒糟采用生石灰中和至pH值为6-8，然后干燥至酒糟水分含量为22wt％，采用热压成型机压制成型。其中，压制成型时的压力为4MPa，压制成型时的温度为200℃。
实施例2本发明燃料棒的制备
出厂酒糟采用生石灰中和至pH值为6-8，然后干燥至酒糟水分含量为30wt％，采用热压成型机压制成型。其中，压制成型时的压力为8MPa，压制成型时的温度为140℃。
实施例3本发明燃料棒的制备
出厂酒糟采用生石灰中和至pH值为6-8，然后干燥至酒糟水分含量为26wt％，采用热压成型机压制成型。其中，压制成型时的压力为6MPa，压制成型时的温度为170℃。
对实施例1～3制备的本发明燃料棒进行燃烧性能测定，本发明燃料棒燃烧性能测定结果及现有燃料的燃烧性能数据如表1所示。
表1本发明燃料棒燃烧性能测定结果及现有燃料的燃烧性能数据
Figure BDA0000044098660000031
注：表1中的本发明燃料棒的燃烧性能数据为实施例1～3制备的本发明燃料棒的燃烧性能的平均值。
从表1可以看出，本发明燃料棒具有较高发热量(接近烟煤)，可以代替原煤作为燃料，且锅炉热效率高，尾气排放对环境污染小。
对实施例1～3制备的本发明燃料棒燃烧产生的烟气进行检测，结果(平均数据)如表2所示。
表2本发明燃料棒燃烧后烟气检测结果
Figure BDA0000044098660000042
从表2可以看出，烟气中的烟尘、SO2的排放均大大低于燃煤锅炉的排放标准。其他成分如CO、NO2、CO2均小于燃煤锅炉的排放量。
对实施例1～3制备的本发明燃料棒燃烧产生的灰分进行分析，并与烟煤进行对比，结果(平均数据)如表3所示。
表3灰分分析结果
Figure BDA0000044098660000043
Figure BDA0000044098660000051
从表3可以看出，本发明燃料棒燃烧后的灰分中，Si、Ca、Mg、K的含量很高，适用于高梁地及水稻田的元素需求，可以作为肥料原料使用。

Claims (9)

1.燃料棒，其特征在于：由酒糟经压制成型而制得。
2.根据权利要求1所述的燃料棒，其特征在于：所述燃料棒采用如下方法制备而成：
a、中和、干燥：出厂酒糟中和至pH值为6～8，然后干燥至酒糟水分含量为22～30wt％；
b、压制成型。
3.根据权利要求2所述的燃料棒，其特征在于：a步骤中采用碳酸钠、生石灰、碳酸氢钠或氢氧化钠中和出厂酒糟。
4.根据权利要求3所述的燃料棒，其特征在于：a步骤中采用生石灰中和出厂酒糟。
5.根据权利要求2～4任一项所述的燃料棒，其特征在于：所述b步骤压制成型时的压力为4～8MPa，压制成型时的温度为140～200℃。
6.制备燃料棒的方法，其特征在于包括如下步骤：
a、中和、干燥：出厂酒糟中和至pH值为6～8，然后干燥至酒糟水分含量为22～30wt％；
b、压制成型。
7.根据权利要求6所述的制备燃料棒的方法，其特征在于：a步骤中采用碳酸钠、生石灰、碳酸氢钠或氢氧化钠中和出厂酒糟。
8.根据权利要求7所述的制备燃料棒的方法，其特征在于：a步骤中采用生石灰中和出厂酒糟。
9.根据权利要求6～8任一项所述的制备燃料棒的方法，其特征在于：所述b步骤压制成型时的压力为4～8MPa，压制成型时的温度为140～200℃。
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