CN102206527A - 一种生物质燃料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物质燃料，属于再生能源技术领域，由酒糟、菌苞、樟叶、牛粪中至少一种组成，当含有两种及其以上的组分时，上述组分按任意质量比混合，各组分的水分含量按质量比计为10-25%，还公开了这种生物质燃料的制备方法，四种原料单独制备或者混合制备，单独制备的流程为，先各自加入煤化剂对酒糟进行煤化处理，加入煤化剂的量为按质量比计，加入1-3%的煤化剂，煤化处理的时间为8-10小时，然后晒或烘至含水为10-25%，最后碾压成型，本发明的生物质燃料热值高、环保、节能、制备方法简单、经济效益好，能循环利用。

Description

一种生物质燃料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种生物质燃料及其制备方法。

背景技术

据国际可再生能源组织的预测，地下石油、天燃气、煤的储量，按目前的开采利用率仅够使用60年左右，能源危机越发严重。为了解决能源危机，人们很早就开始开发可再生能源、清洁能源，比如风能、太阳能等等，但是由于对于设备的依赖以及转化利用技术的限制，这些能源的开发利用还有待于进一步改善。另一方面，开发生物质能源，是未来再生能源的一个发展方向。尤其是利用工业、农业等废料，进行回收开发利用，成为目前研究开发的热点。但是由于对于原料的获取等限制，生物能源还没有大规模开发利用。中国幅员辽阔，更不要说整个世界范围内，每个地方的实际情况不同，工业、农业的现状也不一样，如何根据不同地区的实际情况，开发出本地化的生物质资源利用，是一个长期的过程。

中国十二大名酒有六个出在四川，其主要产地在素有“酒城”之称的宜宾、泸州两市、生产白酒有大量的酒糟产生，当地酒类企业对于酒糟的处理，一般是丢弃，或经烘干粉碎作饲料原料。丢糟一方面造成环境污染，另一方面由于酒糟含水多、体积大，运输成本也高；烘干要用大量的煤炭，煤价愈来愈高，用煤来烘干低价值高纤维的酒糟得不偿失；香油厂在炼制香樟油后的樟叶，其处理方法是就地焚烧，产生大量的灰烟等，不仅造成了大量的环境污染，而且还有造成火灾的危险；食用菌厂摘取食用菌后的菌苞，其处理方法也是当作垃圾扔掉。养殖场的牲畜粪便比如牛粪，稀而且嗅，常常没有合适的处理方法。

上述原料除牛粪外还没有用作燃料的报道，究其原因，一是这些原料含水比例高，不容易直接燃烧；比重小，体积大从而导致燃烧不方便；热值低，不耐燃烧，不能直接用作燃料；二是即使采用一般的处理方法进行先烘干再压缩处理，得到的产品热值仍然很低，经济价值不高；三是没有研究出合适的物料压缩方法以得到合适压缩比的燃料，不方便燃烧。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种因地制宜、充分利用废弃原料、成本低廉、利于环保的生物质燃料，采用循环经济的方法变废为宝，大大降低企业成本。

本发明采用的技术方案是这样的：一种生物质燃料，由酒糟、菌苞、樟叶、牛粪中至少一种组成，当含有两种及其以上的组分时，上述组分按任意质量比混合。

作为优选：各组分的水分含量按质量比计为10-25%。

作为优选：所述生物质燃料为直直径为25-35mm、长度为50-100mm的圆棒状。

作为优选：所述生物质燃料为长、宽、高分别为35mm、30mm、50-100mm的立方体状。

本发明还提供一种该生物质燃的制备方法，四种原料单独制备或者混合制备，所述单独制备的流程为：

酒糟：先加入煤化剂对酒糟进行煤化处理，加入煤化剂的量为按质量比计，加入1-3%的煤化剂，煤化处理的时间为8-10小时，然后晒或烘至含水为10-25%，最后碾压成型；

菌苞：先破碎，再加入煤化剂进行煤化处理，加入煤化剂的量为按质量比计，加入1-3%的煤化剂，煤化处理的时间为8-10小时，然后晾晒至含水分为10-25%，最后碾压成型；

樟叶：先进行晾晒至含水分为10-25%，再铡揉，最后碾压成型；

牲畜粪便：先脱水处理，再晾晒至含水分为10-25%，最后碾压成型；

上述原料在碾压成型中的压缩比为4-7倍；所述的“压缩比”是指物料压缩前与压缩后的体积比例。

混合制备时，在碾压成型步骤前混合，然后一起碾压成型。

作为优选：所述煤化剂是由下述按质量比计的成分混合而成，

碳酸氢钠15-20%

氯化钠10-15%

氧化钙45-55%

硝酸钠10-15%

高锰酸钾3-8%。

为了创造成煤的热力学条件（调整原料温度，提高纤维炭化速度）和动力学条件（促进煤化菌繁殖，加速木质素、纤维素腐化，使植物肢体失水、老化、硬结）和助燃，本发明加入了模拟天燃煤形成过程的煤化剂，对某些物料进行煤化，煤化过程为本领域普通技术人员公知的流程。试验证明，经过煤化后的生物质燃料热值可以提高500-1000千卡/公斤。

经过大量实验发现：物料的压缩比愈大，成型密度愈高，使松散物料“致密无间”。这不仅能使成型后的燃料不易破碎，而且限制了燃料挥发物的逸出速度，从而延长了生物质燃料的燃烧时间；同时因成型燃料质地密实，挥发物逸出后剩余的炭结构也相对紧密，运动气体不能将其解体，炭的燃烧可充分利用，又可大大提高炉温；但是，压缩比太大，一方面对于压缩设备要求高，另外压缩成本也相应提高，而且，不同的物料，由于本身的理化性质的不同，合适的压缩比也不一样；综合考虑成本和热值、燃烧、物料等因素，选择上述原料在碾压成型中的压缩比为4-7倍。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、热值高：经过实验所得，本发明的1.2-1.4吨生物质燃料与1吨6000大卡天然煤的发热量相等；

2、环保：经检测，本发明的生物质燃料不含硫，二氧化硫接近零排放；以废料为原料，既利用了资源，又治理了环境污染；

3、节能：就地取材，首次将酒糟、菌苞和樟叶等应用于燃料，可再生，可持续，可代替天然煤烤酒，作成生物燃料，变废为宝，企业增加了收入；酒厂用自身的丢弃的酒糟经过处理后作燃料烧锅炉产生蒸气烤酒，既冶理了污染，又节约了煤炭，大大降低了成本；又比如可以利用酒糟粉厂现存的酒糟制成酒糟生物煤代替原用无烟煤烘干酒糟降低成本生产饲料原料；

4、本发明的制备方法简单，所需添加剂少，仅仅部分原料需要加入煤化剂，而目前很多的生物质燃料往往需要加入煤粉、粘合剂、助燃剂等添加剂，制备过程复杂且制备成本高。

5、经济效益好：经过试验，用本发明1.4吨生物质煤作燃料比用1吨产生同等热量的天然煤费用低400至500元；

6、另外，本发明的生物质燃料是高挥发性固体燃料，火力大，灰比炭渣少，灰还可作有机肥，循环利用。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

由酒糟、菌苞、樟叶和牛粪制备而成的生物质燃料：

（1）原材料

酒糟：含水62%  比重：0.27克/立方厘米

菌苞：含水35%  比重：0.18克/立方厘米

樟叶：含水36%  比重：0.12克/立方厘米

牛粪：含水68%  经脱水后为40%；

（2）煤化处理

将酒糟进行煤化处理，加入的煤化剂的质量比为1%，煤化剂的组成为：碳酸氢钠20%、氯化钠12%、氧化钙45%、硝酸钠15%和高锰酸钾8%；煤化处理时间为8小时；

将菌苞破碎后进行煤化处理，加入的煤化剂的质量比为3%，煤化剂的组成为：碳酸氢钠15%、氯化钠10%、氧化钙55%、硝酸钠15%和高锰酸钾5%；煤化处理时间为10小时；

（3）烘干

用烘干机将上述四种原材料烘干，并用称重法测比重：

酒糟含水23.5%，比重：0.36克/立方厘米，共计500千克；

菌苞含水15%，比重：0.16克/立方厘米，共计400千克；

樟叶含水20%，比重：0.22克/立方厘米，共计450千克；

牛粪含水18%，比重：0.18克/立方厘米，共计300千克；

平均比重为0.23克/立方厘米

然后四种物料混匀；

（4）混匀后，加入成型机成型，碾压成型为长、宽、高分别为35mm、30mm长度50-100不等的产品，称重1580千克；

（5）测得比重：1.61克/立方厘米；压缩比：1.61÷0.23=7，即生物质煤的体积比原料体积缩小了7倍。

实施例2

由酒糟和菌苞制备而成的生物质燃料：

（1）原料处理

菌苞经人工捣碎至绿豆粒大小，将菌苞进行煤化处理，加入的煤化剂的质量比为1.8%，煤化剂的组成为：碳酸氢钠16%、氯化钠14%、氧化钙52%、硝酸钠14%和高锰酸钾4%；煤化处理时间为10小时；再晒干至含水25%，称重为900千克；

从糟粉厂取已烘干但未经粉碎的酒糟800千克，测得含水11.3%；然后将酒糟进行煤化处理，加入的煤化剂的质量比为2.1%，煤化剂的组成为：碳酸氢钠18%、氯化钠15%、氧化钙50%、硝酸钠14%和高锰酸钾3%；煤化处理时间为8小时；

（2）用称重法测得菌苞比重：0.18克/立方厘米

酒糟比重：0.27克/立方厘米

平均比重：（0.18＋0.27）÷2=0.225

(3)  人工将两种经过处理的原料混匀后一铲一铲地铲入生物燃料成型机（电机功率22千瓦）碾压成型为直接为30mm圆棒型，长度50-120不等的产品，称重1600千克；

（4）测得比重：1.2克/立方厘米；压缩比：1.2÷0.225=5.33，即生物质煤的体积比原料体积缩小了5.33倍。

实施例3

对比燃烧试验

滾筒烘干机是酒厂酒糟处理时将酒糟烘干作饲料原料的专用设备，目前一般采用燃料为6000大卡的无烟块煤提供热值，由于煤价高且资源日趋匮乏，本试验采用6000大卡的无烟块煤和实施例2 制得的生物质燃料进行对比：

（1）试验用燃料

实施例2制得的生物质燃料             1600千克

无烟块煤（6000大卡）   1658千克

（2）、试验设备

∮1.4米×12米滚筒烘干机；

（6）、试验结果见表1

表1：对比燃烧数据

燃  料

燃烧时间

加煤间隔

每次加量

烘干产品重量

小时产量

燃烧1吨燃料的产量

生物质燃料

3.5小时

均7.78分

59.26KG

4.35吨

1.25吨

2.72吨

无烟块煤

4.1小时

均18.92分

127.53KG

6.30吨

1.51吨

3.80吨

结论：

（1）燃烧一吨6000大卡的无烟块煤的产量与烧1.4吨生物质煤的产量相等，即3.8÷2.7=1.39；

（2）生物质煤比天然煤火力大，燃烧快；但加煤次数多（开火门多）影响火力，减少产品。

解决办法：改手烧炉为链条炉，自动加煤，均匀燃烧，扬长避短。

成本核算

（1）原料费：帮酒厂处理酒糟，酒糟原材料免费，运费按每车装10吨运费300元计算每吨湿糟30元，三吨湿糟烘干得一吨干糟，故酒糟原料的成本为90元，50%是45元；菌苞原材料免费，且含水份少，1.5吨就能烘干得到一吨可制备生物质燃料的原料，故运输费只有45元，50%为22.5元，加上酒糟以及菌苞人工晾晒费36元/吨，故原料费为：45+22.5+36=103.50元。

（2）破碎机：破碎机每小时产量1.5吨，电机功率11千瓦，耗电11度/吨干料，按每度电1.00元计算为11元/吨。

（3）成型机：每小时产一吨，电机功率22千瓦，耗电22元/吨。

（4）人工费：粉碎成型共需3人，管理1人，平均每人每天100元工资计算，则每吨人工工资100×4÷8=50元/吨。

（5）煤化剂：10元/吨

（6）设备维修费：10元/吨

（7）房屋、设备折旧费：20元/吨

总成本：103.5+11+22+50+10+10+20=226.5元。

综上所述，成型后的生物质燃料体积小，比重大，耐燃烧，便于储存和运输是节能、环保、低炭的好燃料。其价格远远低于原煤：现行热值为6000-6500大卡的无烟块煤到厂价格为850元，与之相当的生物质煤为226.5×1.4=317元，

少 850-317=533元；按一吨煤产3.8吨产品计算则每吨降低成本140.71元。

850÷3.8=223.6

317÷3.8=83.42

223.6-82.89=140.71元。

Claims (6)

1.一种生物质燃料，其特征在于：由酒糟、菌苞、樟叶、牛粪中至少一种组成，当含有两种及其以上的组分时，上述组分按任意质量比混合。

2.根据权利要求1所述生物质燃料，其特征在于：各组分的水分含量按质量比计为10-25%。

3.根据权利要求1所述生物质燃料，其特征在于：所述生物质燃料为直径为25-35mm、长度为50-100mm的圆棒状。

4. 根据权利要求1所述生物质燃料，其特征在于：所述生物质燃料为长、宽、高分别为35mm、30mm、50-100mm的立方体状。

5. 权利要求1至4任意一项所述的生物质燃料的制备方法，其特征在于：四种原料单独制备或者混合制备，所述单独制备的流程为：

酒糟：先加入煤化剂对酒糟进行煤化处理，加入煤化剂的量为按质量比计，加入1-3%的煤化剂，煤化处理的时间为8-10小时，然后晒或烘至含水为10-25%，最后碾压成型；

菌苞：先破碎，再加入煤化剂进行煤化处理，加入煤化剂的量为按质量比计，加入1-3%的煤化剂，煤化处理的时间为8-10小时，然后晾晒至含水分为10-25%，最后碾压成型；

樟叶：先进行晾晒至含水分为10-25%，再铡揉，最后碾压成型；

牲畜粪便：先脱水处理，再晾晒至含水分为10-25%，最后碾压成型；

上述原料在碾压成型中的压缩比为4-7倍；

混合制备时，在碾压成型步骤前混合，然后一起碾压成型。

6. 根据权利要求5所述的生物质燃的制备方法，其特征在于：所述煤化剂是由下述按质量比计的成分混合而成，

碳酸氢钠15-20%

氯化钠10-15%

氧化钙45-55%

硝酸钠10-15%

高锰酸钾3-8%。