CN102061314A - 草本类木质纤维原料联产沼气和固体成型燃料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用草本类木质纤维原料联产沼气和固体成型燃料的方法。包括如下步骤：(1)原料破碎，将草本类木质纤维原料粒径减小到40mm以下；(2)沼气发酵，控制沼气发酵的固体浓度为20％～40％；(3)沼渣干燥，保证干燥后沼渣的含水率为6％～20％；(4)二次粉碎，对干燥后的沼渣进行二次粉碎使粒径小于5mm；(5)压缩成型；(6)冷却包装。本发明解决了沼渣的处置问题，实现了资源的全部能源化利用，提高了秸秆利用的经济效益。
Description
技术领域
本发明属于生物质能源领域，涉及一种草本类木质纤维原料的能源化利用方法，更具体地说，涉及一种利用草本类木质纤维原料同时生产沼气和固体成型燃料的方法。
技术背景
草本类木质纤维原料主要包括农作物秸秆(如稻草、玉米秸、麦秸)和一些草本类植物(如柳枝稷、荻草、芒草、狼尾草)。除了大量野生的草本类植物，我国每年产生数以亿吨计的秸秆资源。2005年全国稻草、玉米秸、麦秸的产量分别为2.11亿吨、2.02亿吨和1.07亿吨，分别占全国秸秆总量的25.10％、24.00％和12.73％。目前，秸秆的利用方式主要有能源化利用、直接还田、饲料化利用、作为工业原料以及食用菌基料等，其中用于农村居民生活用能的资源量约占秸秆总量的25％；直接还田约占秸秆总量的30％(包括未收集部分)；用作牲畜饲料约占秸秆总量的18％；用作造纸原料和食用菌基料分别占秸秆总量的4.6％和2.3％；其余随地丢弃和就地焚烧占秸秆总量的20％。随意丢弃的秸秆不仅影响村容、恶化农村环境，而且存在安全隐患；秸秆就地焚烧不仅浪费了生物质能源，还会引起大气污染、造成交通事故、影响航班正常飞行。另外，目前用于农村居民生活用能的直接燃烧方式，不仅能源利用效率较低，而且造成农村家庭烟熏火燎、引发各种疾病。因此，秸秆的清洁高效能源化利用，已经成功学者、政府和企业关注的焦点，同时也是“三农”工作的重点任务。
由于沼气是一种清洁可再生能源，我国已经明确将沼气作为一项主要的可再生能源进行重点支持发展。随着我国沼气技术的发展，沼气技术不仅用于处理畜禽养殖废弃物和轻工业有机废水(渣)，近年来，将沼气技术用于处理固体浓度较高的农作物秸秆和一些草本类植物的研究和示范工程，相继出现在人们的视野中，且无论从规模还是工程数量上，秸秆沼气都以较快的速度在发展。草本类木质纤维原料主要由纤维素、半纤维素、木质素、可溶性糖类、粗脂肪和粗蛋白等有机质以及二氧化硅等矿物质组成，在沼气发酵过程中，能够被降解利用的主要是可溶性糖类、粗蛋白、粗脂肪、半纤维素和纤维素，且紧密的木质纤维结构限制了部分纤维素和半纤维素的利用，因此，沼气发酵后的残渣中还含有大量未被降解的有机质，该部分通常占原料总有机质的30％左右，它不仅限制了能源回收率，而且如果处置不当还容易引发二次污染。随着草本类木质纤维原料沼气工程的发展和普及，将会产生越来越多的发酵残渣，因此，为了实现草本类木质纤维原料沼气工程的可持续发展以及资源的综合全面利用，迫切需要开发草本类木质纤维原料沼气发酵残渣的深度处理和再利用工艺。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术中沼气发酵残渣利用的不足，提供一种利用草本类木质纤维原料联产沼气和固体成型燃料的方法，以提高原料的能源回收效率，并解决沼气发酵残渣的处置问题。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
(1)原料破碎，将草本类木质纤维原料粒径减小到40mm以下；
(2)沼气发酵，控制沼气发酵温度为30℃～55℃，发酵时间25～45天，为了降低后续脱水干燥能耗，控制沼气发酵的固体浓度为20％～40％；
(3)沼渣脱水干燥，保证干燥后沼渣的含水率为6％～20％；
(4)二次粉碎，对干燥后的沼渣进行二次粉碎使粒径小于5mm；
(5)压缩成型，采用热压成型工艺，控制成型温度140℃～280℃；
(6)冷却包装。
所述的草本类木质纤维原料包括但不局限于稻草、玉米秸、麦秸、柳枝稷、荻草、象草、狼尾草、芒草等。
在上述步骤中，沼气发酵与热压成型工艺等均可采用现有技术。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)将草本类木质纤维原料沼气发酵后的残渣制备固体成型燃料，解决了沼渣的处置问题，实现了资源的全部能源化利用，提高了秸秆利用的经济效益。
(2)与传统的草本类木质纤维原料直接压缩成型相比，沼气发酵过程破坏了原料的木质纤维结构，使原料更容易粉碎，降低了原料粉碎的能耗。另外，经过沼气发酵后的原料木质素含量相对较高，而木质素本身就是较好的黏结剂，因此，与草本类木质纤维原料直接压缩成型相比，利用沼气发酵后的残渣制备的固体成型燃料，其使用性能和储藏性能较好。
附图说明
图1是本发明利用草本类木质纤维原料联产沼气和固体成型燃料的流程图
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行进一步说明。
实施例1
以稻草作为草本类木质纤维原料，首先用铡草机进行破碎使粒径小于40mm；随后进行沼气发酵，控制沼气发酵的固体浓度为40％，温度为55℃，发酵时间35天；待发酵结束后取出沼渣，依次采用回转圆筒式干燥机和双鼓轮再碎机进行干燥和二次粉碎，使含水率和粒径分别控制在6％～12％和5mm以下；最后采用螺旋挤压式成型机进行压缩成型，成型温度调整在220℃～280℃；经冷却包装后即可得到商品化的固体成型燃料。
实施例2
以玉米秸作为草本类木质纤维原料，首先用铡草机进行破碎使粒径小于40mm；随后进行沼气发酵，控制沼气发酵的固体浓度为30％，温度为30℃，发酵时间45天；待发酵结束后取出沼渣，依次采用立式气流干燥机和双鼓轮再碎机进行干燥和二次粉碎，使含水率和粒径分别控制在6％～12％和5mm以下；最后采用螺旋挤压式成型机进行压缩成型，成型温度调整在220℃～280℃；经冷却包装后即可得到商品化的固体成型燃料。
实施例3
以杂交狼尾草作为草本类木质纤维原料，首先用铡草机进行破碎使粒径小于40mm；随后进行沼气发酵，控制沼气发酵的固体浓度为20％，温度为38℃，发酵时间25天；待发酵结束后取出沼渣，依次采用立式气流干燥机和双鼓轮再碎机进行干燥和二次粉碎，使含水率和粒径分别控制在10％～20％和5mm以下；最后采用活塞挤压式成型机进行压缩成型，成型温度调整在140℃～200℃；经冷却包装后即可得到商品化的固体成型燃料。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例子，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种草本类木质纤维原料联产沼气和固体成型燃料的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)原料破碎，将草本类木质纤维原料粒径减小到40mm以下；
(2)沼气发酵，控制沼气发酵的固体浓度为20％～40％；
(3)沼渣脱水干燥，保证干燥后沼渣的含水率为6％～20％；
(4)二次粉碎，对干燥后的沼渣进行二次粉碎使粒径小于5mm；
(5)压缩成型，采用热压成型工艺；
(6)冷却包装。
2.如权利要求1所述的草本类木质纤维原料联产沼气和固体成型燃料的方法，其特征在于所述步骤(2)中控制沼气发酵温度为30℃～55℃，发酵时间25～45天。
3.如权利要求1所述的草本类木质纤维原料联产沼气和固体成型燃料的方法，其特征在于所述步骤(5)中控制成型温度140℃～280℃。
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Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN102061314B (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102250662A (zh) * | 2011-06-07 | 2011-11-23 | 贵州省烟草公司毕节地区公司 | 烟秆生物质生产成型燃料的方法 |
| CN104388469A (zh) * | 2014-12-08 | 2015-03-04 | 柳州东侯生物能源科技有限公司 | 沼气的制备方法 |
| CN104987905A (zh) * | 2015-08-10 | 2015-10-21 | 南开大学 | 一种沼渣做型煤粘结剂及型煤的制作方法 |
| CN105087099A (zh) * | 2015-09-10 | 2015-11-25 | 黑龙江省能源环境研究院 | 利用发酵沼渣压制生物质颗粒的装置及压制生物质颗粒的方法 |
| CN106350144A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-01-25 | 国际竹藤中心 | 一种高品质竹生物质机制棒的制造工艺 |
| CN106701233A (zh) * | 2017-01-18 | 2017-05-24 | 中国石油大学(北京) | 一种秸秆沼渣生物质型煤及其制备方法 |
| CN107141172A (zh) * | 2017-05-19 | 2017-09-08 | 中国地质大学（北京） | 一种利用赤泥酸浸渣与水镁石烧结制备矿物复合肥的方法 |
| CN111676076B (zh) * | 2020-04-27 | 2021-06-18 | 吉林宏日新能源股份有限公司 | 生物质资源生态化利用与能源化利用的耦合方法及系统 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101392270A (zh) * | 2008-11-04 | 2009-03-25 | 安徽六安市春成绿色化工有限公司 | 利用稻壳生产天然气的生产工艺 |
| CN101608141A (zh) * | 2009-07-16 | 2009-12-23 | 黑龙江省农业科学院农村能源研究所 | 催化轻度炭化法制作生物质固化成型燃料的方法 |
| CN101724659A (zh) * | 2009-12-11 | 2010-06-09 | 张永北 | 一种植物茎叶大型产业化综合处理和利用方法及装置 |
| CN101798583A (zh) * | 2010-03-18 | 2010-08-11 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种秸秆多级利用固态发酵沼气联产发电的方法 |
-
2010
- 2010-10-27 CN CN201010525849.2A patent/CN102061314B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101392270A (zh) * | 2008-11-04 | 2009-03-25 | 安徽六安市春成绿色化工有限公司 | 利用稻壳生产天然气的生产工艺 |
| CN101608141A (zh) * | 2009-07-16 | 2009-12-23 | 黑龙江省农业科学院农村能源研究所 | 催化轻度炭化法制作生物质固化成型燃料的方法 |
| CN101724659A (zh) * | 2009-12-11 | 2010-06-09 | 张永北 | 一种植物茎叶大型产业化综合处理和利用方法及装置 |
| CN101798583A (zh) * | 2010-03-18 | 2010-08-11 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种秸秆多级利用固态发酵沼气联产发电的方法 |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102250662A (zh) * | 2011-06-07 | 2011-11-23 | 贵州省烟草公司毕节地区公司 | 烟秆生物质生产成型燃料的方法 |
| CN104388469A (zh) * | 2014-12-08 | 2015-03-04 | 柳州东侯生物能源科技有限公司 | 沼气的制备方法 |
| CN104987905A (zh) * | 2015-08-10 | 2015-10-21 | 南开大学 | 一种沼渣做型煤粘结剂及型煤的制作方法 |
| CN105087099A (zh) * | 2015-09-10 | 2015-11-25 | 黑龙江省能源环境研究院 | 利用发酵沼渣压制生物质颗粒的装置及压制生物质颗粒的方法 |
| CN106350144A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-01-25 | 国际竹藤中心 | 一种高品质竹生物质机制棒的制造工艺 |
| CN106701233A (zh) * | 2017-01-18 | 2017-05-24 | 中国石油大学(北京) | 一种秸秆沼渣生物质型煤及其制备方法 |
| CN107141172A (zh) * | 2017-05-19 | 2017-09-08 | 中国地质大学（北京） | 一种利用赤泥酸浸渣与水镁石烧结制备矿物复合肥的方法 |
| CN107141172B (zh) * | 2017-05-19 | 2020-06-02 | 中国地质大学（北京） | 一种利用赤泥酸浸渣与水镁石烧结制备矿物复合肥的方法 |
| CN111676076B (zh) * | 2020-04-27 | 2021-06-18 | 吉林宏日新能源股份有限公司 | 生物质资源生态化利用与能源化利用的耦合方法及系统 |
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| Publication number | Publication date |
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| GR01 | Patent grant |