CN102851096A

CN102851096A - 生物质固体成型燃料加工方法

Info

Publication number: CN102851096A
Application number: CN2012103943639A
Authority: CN
Inventors: 韩奎华; 林宏宇; 张天宇; 齐建荟; 林磊; 张新建; 王兵; 林国栋; 张晓峰
Original assignee: JINAN BAOHUA NEW ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: JINAN BAOHUA NEW ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-10-17
Filing date: 2012-10-17
Publication date: 2013-01-02

Abstract

本发明提供一种生物质固体成型燃料加工方法，该生物质固体成型燃料加工方法包括步骤1，将生物质原料一级粉碎为粗料；步骤2，将该粗料进行二级粉碎为细料；步骤3，将粉煤和/或添加剂均匀掺配到该细料中以混配调质成调质原料；以及步骤4，将该调质原料进行固体成型得到成型燃料。该生物质固体成型燃料加工方法实现工业化连续稳定生产，具有自动化程度高、能耗低、生产率高、成型燃料多样化和标准化的优点，成型燃料可用做农村和工业的替代燃料。

Description

生物质固体成型燃料加工方法

技术领域

本发明涉及固体燃料技术领域，特别是涉及到一种生物质固体成型燃料加工方法。

背景技术

生物质作为可再生能源，得到越来越广泛的重视和应用。相比煤炭，自身含硫量低，含氮量低，灰分少，从生长和化学转化两个环节来看二氧化碳近零排放。生物质是人类使用时间最长的燃料，随着社会文明和科技的发展，对能源的需求越来越大，环保要求越来越高，生物质在现代能源利用过程中存在的突出问题：能量密度低，分布分散。生物质成型是解决上述问题的一种方法，也是生物质能源深度利用和规模化利用的基础。生物质固体成型（燃料）技术是在一定温度压力作用下，将分散、无定形的生物质干燥和粉碎压制成具有一定形状的、密度较大的各种成型燃料，密度达到0.8～1.4t/m³，能量密度达到中质烟煤。生物质成型燃料或者气化气替代煤炭、天然气、液化气等作为居民炊事、取暖、供热、发电锅炉燃料对于节能减排具有重要意义，同时对改善农村环境、能源结构具有重要意义。

在申请号为CN200810054563.3的中国专利申请中，提出了一种农业废弃物制备成成型燃料的方法，但是该方法的工艺自动化程度低、能耗大、生产率低，受原料的季节性供应难易稳定、连续和规模化生产。在申请号为CN200910136263.4的中国申请中提出了一种生物质固体成型燃料加工方法优化了工艺组成，但未涉及原料湿度、储存、干燥及成型燃料的应用，实际难于实现连续、稳定和规模化生产。在申请号为CN201120050600.0的中国专利申请中提出了一种生物质成型燃料的制备系统，采用热风炉烘干机将粉料烘干至水分10%～20%，干燥能耗大，原料过于干燥易导致成型能耗高，磨损大。在申请号为CN201110111745.1的中国专利申请中是提出了一种生物质颗粒燃料的生产工艺及成套设备，采用干燥与搓揉粉碎结合成型前原料干燥，水分降至15%～25%，再用滚筒式烘干机将颗粒燃料水分降至15%以下，干燥搓揉分别采用外热源和电能，及成型加工采用较干原料，整体能耗较高。另外，许多工艺中设有碎石和铁丝等筛分设备，这些设备使得工艺复杂，和能耗增加。

另外，对于湿生物质，在申请号为CN200980115926.2的中国专利申请中提出了用湿生物质生产燃料的方法、装置及应用，但是其成型前预处理工艺复杂、能耗高，有些秸秆成型燃料灰熔点低，其应用受到限制。在申请号为CN201010130394.4的中国专利申请中，提出了一种生物质固体成型燃料抗结渣添加剂及制备方法，生物质成型燃料加工工艺添加糠醛渣、粉煤、抗结渣添加剂等，目的是通过添加这些提高燃料热值、灰熔点，拓宽燃料用途。但是，该添加剂由碳酸镁、氧化铝和碳酸钙组成，该添加剂用量少，提高秸秆的灰熔点温度幅度较小。添加量多导致成本增加，对提高热值没有明显作用。

为此我们发明了一种新的生物质固体成型燃料加工方法，解决了以上技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以解决生物质废弃物综合利用问题的生物质固体成型燃料加工方法。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：生物质固体成型燃料加工方法，该生物质固体成型燃料加工方法包括：步骤1，将生物质原料一级粉碎为粗料；步骤2，将该粗料进行二级粉碎为细料；步骤3，将粉煤和/或添加剂均匀掺配到该细料中以混配调质成调质原料；以及步骤4，将该调质原料进行固体成型得到成型燃料。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

该生物质原料包括农作物秸秆以及林业废弃物。

在步骤1中，将该粗料粉碎成2～5cm的纤维或片状粗料，水分含量为45%～70%。

将该粗料中水分含量为55%～70%的粗料放入仓窖进行储存。

该仓窖为氨化仓窖，在该氨化仓窖中将该水分含量为55%～70%的粗料中掺入尿素和石灰进行氨化处理，密封存储。

在步骤2中，将该粗料粉碎为粗0.2～2mm、长0.2～2cm的纤维，以得到该细料。

在步骤2中，将该细料中水分含量为45%～60%的细料输送至干燥机，经多级旋风和/或布袋除尘分离、输送，得到水分含量40%～45%的细料。

在步骤3中，将该细料、该粉煤、该添加剂按如下质量份数配制：该生物质80～100份，该粉煤0～20份，该添加剂0～5份，该添加剂按质量份数包括固硫剂0～5份或/和抗结渣添加剂0～5份。

在步骤3中，该粉煤和该添加剂经变频可调速螺旋给料机输送，均匀混配入该细料中以混配调质成该调质原料，配比份数可调。

在步骤4中，更换不同模具，根据需求生产块状、柱状和颗粒的该成型燃料，该成型燃料水分含量7%～15%，燃料密度0.85～1.2kg/m³，收到基热值14～22MJ/kg。

该生物质固体成型燃料加工方法还包括在步骤4后，将该成型燃料干燥，使其水分含量降至7%～15%。

该成型燃料在干燥场或干燥房中进行干燥，该干燥场或该干燥房所用的热源为太阳能、烟气余热，采用自然晾干、风干或烘干。

本发明中的生物质固体成型燃料加工方法，以农作物秸秆、林业废弃物、粉煤、添加剂作为原料，生产块状、柱状和颗粒固体燃料，包括原料预处理、固体成型、辅助处理三个工序。具体工序包括原料一级粉碎、运输、防腐储存、二级粉碎、细料干燥、混配调质、固体成型、成型燃料转移，成型燃料干燥、检验与仓储等步骤。本发明整个工艺实现工业化连续稳定生产，具有自动化程度高、能耗低、生产率高、成型燃料多样化和标准化的优点，成型燃料可用做农村和工业的替代燃料。

采用上述方法所能达到的效果是：

（1）生物质原料在田间或林木场或集中点粉碎成湿粗料，输运至成型燃料加工厂，进行氨化防腐仓窖储存。减少原料混入沾土、碎石等杂物，减少原料晾晒、储存占地，彻底避免原料晾晒场地火灾隐患。氨化仓窖储存实现秸秆熟化、纤维软化，避免了场地堆积导致过度发酵、腐烂、碳损失和热值降低。

（2）原料两级粉碎，一级粉碎生成粗料便于运输和储存，二级粉碎生成细料是便于干燥和满足成型要求。

（3）生物质细料的一级干燥，将细料水分降至40%～45%，本级干燥脱除水分少，能耗较低，得到的物料湿度较大，无需额外加水调湿，便可实现粉煤和添加剂较均匀地黏附于细料表面，即避免生物质掺混粉煤和添加剂不均和物料分层现象。较大湿度的细料便于成型、降低能耗、减轻模具磨损，同时提高产率。

（4）掺混适量粉煤和添加剂可提高成型燃料热值和灰熔点，确保成型燃料燃烧时SO₂、NOx和HCl排放浓度极低，减少低熔点灰尘污染受热面和排放。采用不同模具，实现生产不同类型的燃料，拓宽燃料用途，提高生产效率和装置利用率。

（5）成型燃料的二级干燥采用太阳能或/和烟气余热为热源，成型燃料采用筐车便于在成型机、干燥房、储存仓（房）之间的输运，干燥房兼具储存厂房的功能。燃料成型后密度增大，干燥场地小，太阳能和外热源可以互补使得干燥时间灵活可调，根据燃料类型便于控制干燥时间和成品水分含量。避免成型前原料采用太阳能晾晒场地大，人工多，安全隐患大等，或者采用外热源转筒干燥，能耗大。经工艺优化将原料干燥调整至成型燃料干燥，干燥能耗大大降低，干燥用工减少，风险大大降低，便于连续稳定生产。

附图说明

图1为本发明的生物质固体成型燃料加工方法的一具体实施例的流程图；

图2为本发明的生物质固体成型燃料加工方法使用的生物质固体燃料生产线示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

如图1所示，图1为本发明的生物质固体成型燃料加工方法的流程图。在步骤101，将生物质原料一级粉碎，即将玉米秸、麦秸、棉秆、稻秆等农作物秸秆以及林业废弃物等生物质在田间、林木加工场或集中收购点粉碎成2～5cm左右纤维或片状粗料，水分含量45%～70%；并将粗料（打包）运输至成型燃料加工厂；再将水分含量为55%～70%的粗料放入仓窖进行储存。在一实施例中，粗料被放入氨化仓窖中，将粗料中掺入尿素和石灰进行氨化处理，密封存储。流程进入到步骤102。

在步骤102，将粗料进行二级粉碎，由输料机构将粗料送至细料粉碎机，得到二级粉碎的细料，粗约1mm、长约1cm的纤维，水分含量45%～60%。流程进入到步骤103。

在步骤103，将细料进行干燥，将水分含量为45%～60%的细料输送至干燥机，经多级旋风和/或布袋除尘分离、输送，得到成型原料，水分含量40%～45%。在一实施例中，当农作物秸秆和林业废弃物经二级粉碎的细料水分含量达到40%～45%时，可省却细料干燥步骤103。经过步骤101-103，完成了原料的预处理。流程进入到步骤104。

在步骤104，混配调质，将粉煤和/或添加剂经螺旋输料均匀掺配到成型原料中，并输送至调质原料仓。在一实施例中，生物质原料、粉煤、添加剂按如下质量份数配制：生物质80~100份，粉煤0~20，添加剂0~5份，添加剂按质量份数包括固硫剂0~5份或/和抗结渣添加剂0~5份。在一实施例中，粉煤和添加剂经变频可调速螺旋给料机输送，均匀混配入成型原料，配比份数可调。流程进入到步骤105。

在步骤105，进行固体成型，有不同固体成型机将调质原料挤压成型，经固体成型机内的切刀，将挤出的成型燃料按照设计的尺寸切断，得到不同直径和长度的块状、柱状和颗粒燃料。在一实施例中，可更换不同模具，根据需求生产块状、柱状和颗粒燃料，成型燃料水分含量7%～15%，燃料密度0.85～1.2kg/m³，收到基热值14～22MJ/kg。通过步骤104-105，完成了固体成型的工序。流程进入到步骤106。

在步骤106，将成型燃料进行干燥。成型燃料转移，将成型燃料散装至编织袋或筐车或经皮带等输送至干燥场或干燥房；成型燃料干燥，在干燥房晾干或风干或烘干成型燃料，水分含量降至7%～15%；并对成品进行检验，经筐车或皮带输送至仓库，储存。在细料干燥过程中采用旋风分离、布袋除尘，保持生产加工过程清洁。在一实施例中，干燥场或干燥房所用的热源为太阳能、烟气余热，采用自然晾干、风干或烘干。

如图2所示，图2为本发明的生物质固体成型燃料加工方法使用的生物质固体燃料生产线示意图。该生产线包括：联合收割机1，运输车2，粗料粉碎机3，粗料仓4，刮板输送装置5，仓窖6，细料粉碎机7，细料仓8，锅炉9，转筒烘干机10，干燥管11，旋风除尘装置12，袋式除尘装置13，干燥细料仓14，粉煤混配装置15，成型装置16，添加剂混配装置17，太阳能空气集热器18，干燥房19，筐车20和成品仓21。

在应用该生产线的一具体实施例中，玉米秸秆经联合收割机1粉碎，通过运输车2输送至粗料仓4，经过刮板输送装置5抛洒至仓窖6，同时掺入尿素和石灰进行氨化处理，密封存储，根据生产需求，仓窖6的粗料经刮板输送装置输送至细料粉碎机7，抛入细料仓8，然后输送至与锅炉9匹配的转筒烘干机10，物料经干燥管11和旋风除尘装置12和袋式除尘装置13，在干燥细料仓14收集，经刮板输送装置输送至成型装置16，经粉煤混配装置15和添加剂混配装置17进行混配调质，成型燃料经刮板输送装置或经过筐车20输送至干燥房19，干燥热风或/和烟气由太阳能空气集热器18或/和锅炉9提供，干燥成品物料经刮板输送装置输送至成品储存仓21。生物质经收割粉碎，避免沾土，粗料氨化储存，避免发酵腐烂和碳损失，减少原料储存场地和火灾隐患，湿生物质粉碎粉尘少，烘干系统采用多级除尘，保证生产环境清洁，以太阳能和锅炉作为热源互补型的成型燃料干燥房19实现干燥能耗大大降低，干燥房19与成品仓21相对于晾晒生物质原料场地而言占地小，利用率高，实现连续稳定生产。

在应用该生产线的另一具体实施例中，收集农户分散晾晒的玉米秸秆或棉秆，水分含量40%～45%，经粗料粉碎机3粉碎输送至粗料仓4，经过刮板输送装置5输送至细料粉碎机7，细料在干燥细料粮仓14收集，经刮板输送装置输送至成型装置16，生物质质量份额80%，经粉煤混配装置15混入煤粉质量份额15%和添加剂混配装置17混入添加剂质量份额5%，混配调质，成型燃料经刮板输送装置或经过筐车20输送至干燥房19，干燥热风或/和烟气由太阳能空气集热器18或/和锅炉9提供，干燥成型燃料经刮板输送装置输送至成品仓21。

最后应说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.生物质固体成型燃料加工方法，其特征在于，该生物质固体成型燃料加工方法包括：

步骤1，将生物质原料一级粉碎为粗料；

步骤2，将该粗料进行二级粉碎为细料；

步骤3，将粉煤和/或添加剂均匀掺配到该细料中以混配调质成调质原料；以及

步骤4，将该调质原料进行固体成型得到成型燃料。

2.根据权利要求1所述的生物质固体成型燃料加工方法，其特征在于，在步骤1中，将该粗料粉碎成2～5cm的纤维或片状粗料，水分含量为45%～70%。

3.根据权利要求2所述的生物质固体成型燃料加工方法，其特征在于，将该粗料中水分含量为55%～70%的粗料放入仓窖进行储存。

4.根据权利要求3所述的生物质固体成型燃料加工方法，其特征在于，该仓窖为氨化仓窖，在该氨化仓窖中将该水分含量为55%～70%的粗料中掺入尿素和石灰进行氨化处理，密封存储。

5.根据权利要求1所述的生物质固体成型燃料加工方法，其特征在于，在步骤2中，将该粗料粉碎为粗0.2～2mm、长0.2～2cm的纤维，以得到该细料。

6.根据权利要求1所述的生物质固体成型燃料加工方法，其特征在于，在步骤2中，将该细料中水分含量为45%～60%的细料输送至干燥机，经多级旋风和/或布袋除尘分离、输送，得到水分含量40%～45%的细料。

7.根据权利要求1所述的生物质固体成型燃料加工方法，其特征在于，在步骤3中，将该细料、该粉煤、该添加剂按如下质量份数配制：该生物质80～100份，该粉煤0～20份，该添加剂0～5份，该添加剂按质量份数包括固硫剂0～5份或/和抗结渣添加剂0～5份。

8.根据权利要求1所述的生物质固体成型燃料加工方法，其特征在于，在步骤3中，该粉煤和该添加剂经变频可调速螺旋给料机输送，均匀混配入该细料中以混配调质成该调质原料，配比份数可调。

9.根据权利要求1所述的生物质固体成型燃料加工方法，其特征在于，在步骤4中，更换不同模具，根据需求生产块状、柱状和颗粒的该成型燃料，该成型燃料水分含量7%～15%，燃料密度0.85～1.2kg/m³，收到基热值14～22MJ/kg。

10.根据权利要求1所述的生物质固体成型燃料加工方法，其特征在于，该生物质固体成型燃料加工方法还包括在步骤4后，将该成型燃料干燥，使其水分含量降至7%～15%。