CN103666622A - 一种桑树枝条颗粒生物燃料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桑树枝条颗粒生物燃料的制备方法，其目的在于解决养蚕产生的大量桑树枝条无法有效利用的问题。本发明利用废弃的桑树枝条为主要原料，适度添加辅料制作成新型的生物颗粒燃料，制成颗粒燃料燃烧性能优。本发明能有效利用养蚕业的副产品桑树枝条，原料丰富，可再生性强，而且成本低，桑树枝条颗粒生物燃料的燃烧值高，制成颗粒燃料燃烧性能优，燃烧时基本无烟、无二氧化碳、二氧化硫排放，对控制环境污染、保护生态，提升传统养蚕产业经济效益，增加农民收入有重大作用。

Description

一种桑树枝条颗粒生物燃料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种生物燃料的制备方法，特别涉及一种桑树枝条颗粒生物燃料的制备方法。

背景技术

中国是世界上人工种植桑树最多的国家之一，目前我国有桑园面积一千余万亩。桑树为多年生木本植物，具有生长速度快、生物产量（叶、枝）高、耐剪伐能力较强的特点。种植桑树的首要目的是利用桑叶养蚕。传统的养蚕方式需要对桑树的枝条进行剪伐，每年至少剪伐2次。第一次为春季采叶养蚕后，留下的枝条需要剪除，以萌发新的枝条。第二次是入冬后，随着温度的降低，桑叶脱落，桑树进入休眠期，这时桑树需要剪去枝条上端约25%的枝条，同时要剪去桑树的弱小枝条。产量中等的桑园每亩可产出桑树枝条1000Kg，按枝条含水率50%计算，每亩桑园可生产枝条干物量500Kg。然而，一直以来，桑树枝条主要用作农村家庭的燃料或作为废物被丢弃，仅有极少量的桑枝被用作生产食用菌的基料和中药材。

近十几年来，随着农村家庭煤气、天然气燃料、沼气、太阳能和加热电器的推广和普及，桑树枝条很少再被作为直接燃烧的燃料利用，从而，大量的桑树枝条被废弃在田头，造成严重的农村环境污染、并影响农村环境美化。

CN 102876418 A的发明公开了一种新型生物质颗粒燃料，属于生物质颗粒燃料领域，它包括下述质量百分比的三种原料：木屑20~60%，水稻壳20~45%，煤矸石粉：10~40%，按上述比例将木屑和水稻壳粉碎成粉，加入煤矸石粉后均匀混合，经烘干、压缩、筛分、冷却和包装工序制成生物质颗粒燃料。

发明内容

本发明的目的在于解决养蚕产生的大量桑树枝条无法有效利用的问题，提供一种桑树枝条颗粒生物燃料的制备方法，能有效利用养蚕业的副产品桑树枝条，原料丰富，可再生性强，而且成本低，桑树枝条颗粒生物燃料的燃烧值高，制成颗粒燃料燃烧性能优，燃烧时基本无烟、无二氧化碳、二氧化硫排放，对控制环境污染、保护生态，提升传统养蚕产业经济效益，增加农民收入有重大作用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 

一种桑树枝条颗粒生物燃料的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：

（1）原料准备：以养蚕时剪伐下来的桑树枝条作为原料。

（2）初级干燥：将桑树枝条自然日晒进行初级干燥；通过自然日晒，对桑树枝条进行适当干燥，以避免回收后储存期间发生霉变，影响燃烧值，同时可以减少回收运输成本。自然日晒的时间大约在3-10天。

（3）粉碎：将初级干燥后的桑树枝条用粉碎机粉碎至颗粒大小在3mm以下得桑树枝粉料，将桑树枝粉料干燥至含水率在11%-15%；通过晾干、日晒或者在气流干燥机内干燥将桑树枝粉料干燥至含水率在11%-15%。

粉碎至颗粒大小在3mm以下时可以达到较高的颗粒密度，提高燃烧值；而颗粒大时，制成的颗粒密度下降，燃烧值下降。将桑树枝粉料干燥至含水率在11%-15%，压制成颗粒后的颗粒密度最高，燃烧值高，同时可以延长成品的储存期，并避免发生变质。

（4）加辅料：向干燥后的桑树枝粉料中加入辅料混合均匀得混合粉料，所述辅料为河泥粉，或所述辅料为河泥粉以及木屑、草屑、秸秆屑中的一种或几种；

所用河泥粉指江河、湖泊或池塘中的淤泥，经自然干燥、烘干、粉碎、过筛得到的颗粒，控制其含水率在10-15%，最大颗粒不超过3mm，作为制作桑树枝条颗粒生物燃料的粘结剂，可以增加颗粒燃料的密度、降低含水率、进一步提高燃烧值。

此外，加入木屑、草屑、秸秆屑中的一种或几种作为辅料，以提高颗粒的物理性状、改善燃烧特性。木屑、草屑（粉）、秸秆屑（粉），含水率在10-15%，最大颗粒不超过3mm。

（5）压制成型：将混合粉料通过成型机压模成型获得颗粒料。

桑树枝条木质部坚硬、致密度高；韧皮部纤维多而长，燃烧特性优良。本发明利用废弃的桑树枝条为主要原料，适度添加辅料制作成新型的生物颗粒燃料，制成颗粒燃料燃烧性能优。

所生产的桑树枝条颗粒燃料的水分含量和燃烧特性参数为含水率≤8%，高位发热量不低于16MJ/kg；低位发热量不低于15MJ/kg。

作为优选，所述河泥粉的颗粒大小在3mm以下，所述河泥粉的含水率在10%-15%。

作为优选，所述木屑、草屑、秸秆屑的含水率均在15%以下。

作为优选，所述辅料为河泥粉时，混合粉料的配比为：桑树枝粉料92-95 wt %，河泥粉5-8wt%。添加5-8%左右的河泥粉作为辅料，有利于降低颗粒燃料的含水率，提高了颗粒的密度，提高燃烧值。

作为优选，所述辅料为河泥粉和木屑时，混合粉料的配比为：桑树枝粉料50-70 wt %，木屑25-42wt%，河泥粉5-8wt%。

作为优选，所述辅料为河泥粉和草屑、秸秆屑中的一种或几种时，混合粉料的配比为：桑树枝粉料65-80 wt %，草屑和/或秸秆屑 15-27wt%，河泥粉5-8wt%。

作为优选，所述压模成型的温度控制在150-200℃，压力10-15MPa。

压模成型的温度控制在150-200℃之间，压力10-15MPa之间，这个条件能使桑树枝条粉中的木质素软化成熔融状，产生的粘性高，提高粘结作用，比一般木屑容易压膜成型，并使成型颗粒的密度增加，从而提高燃烧值。

本发明的有益效果是：

1、桑树枝条木质素含量高，容软化，粘结性能好；桑树枝条材质好，燃烧值高，制成颗粒燃料燃烧性能优。桑枝粉与河泥等辅料混合，可以增加颗粒燃料的密度、降低含水率、进一步提高燃烧值。

2、桑枝颗粒燃料制作简单，容易形成产业化生产。产品体积小，便于储存、运输。产品应用广泛，尤其适合于对控制环境污染要求较高的企业事业单位和家庭，如城市家庭取暖炉，酒店、宾馆、浴室的锅炉等。

3、我国桑园面积大，桑树枝条作为传统养蚕业的副产品，利用面和利用量日益缩小，已成为真正的废料。所以，生产桑枝颗粒燃料的原料丰富，可再生性强，而且成本低。

4、桑树枝条颗粒燃料是典型的清洁再生能源，燃烧时基本无烟、无二氧化碳、二氧化硫排放。桑树枝条的能源化应用，对控制环境污染、保护生态，提升传统养蚕产业经济效益，增加农民收入有重大作用。 

附图说明

图1是本发明的桑树枝条颗粒生物燃料的外观示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

 

实施例1

利用春季养蚕结束后剪伐的桑树枝条，通过自然日晒进行初级干燥，收集初级干燥后的桑树枝条用粉碎机进行粉碎，至颗粒大小在3mm以下得桑树枝粉料，将桑树枝粉料通过日晒干燥至含水率在15%以内。桑树枝粉料93 wt %与河泥粉7wt%混合均匀得混合粉料，河泥粉的颗粒大小在3mm以下，河泥粉的含水率在12%左右。

将混合粉料通过成型机压模成型获得颗粒料（该混合粉料适合于目前市场各种颗粒燃料成型机生产颗粒燃料），压模成型的温度控制在180℃，压力12MPa，颗粒直径为0.8cm左右，长度可以根据燃料的用途调节。

以2cm长度的颗粒为例，其工业指标和燃烧特征参数如下：

水分7.2%，密度1038kg/mP，灰分3.94%，挥发分74.54%，固定碳14.55%；碳含量47.61%，氢含量6.3%，氮含量0.09%，全硫含量：0.087%；高位发热量为17.15MJ/kg，低位发热量为16.42MJ/kg。

 

实施例2

利用春季养蚕结束后剪伐的桑树枝条，通过自然日晒进行初级干燥，收集初级干燥后的桑树枝条用粉碎机进行粉碎，至颗粒大小在3mm以下得桑树枝粉料，将桑树枝粉料通过日晒干燥至含水率在15%以内。桑树枝粉料95 wt %与河泥粉5wt%混合均匀得混合粉料，河泥粉的颗粒大小在3mm以下，河泥粉的含水率在10%左右。

将混合粉料通过成型机压模成型获得颗粒料，压模成型的温度控制在200℃，压力15MPa，颗粒直径为0.8cm左右，长度可以根据燃料的用途调节。

以2cm长度的颗粒为例，其工业指标和燃烧特征参数如下：

水分5.1%，密度1115kg/mP，灰分4.13%，挥发分72.45%，固定碳14.01%；碳含量47.25%，氢含量5.5%，氮含量0.09%，全硫含量：0.089%；高位发热量为18.01MJ/kg，低位发热量为16.89MJ/kg。

 

实施例3 

利用冬季落叶后，桑树冬季枝条剪稍和桑树修剪所得到的弱小残枝作为桑树枝条原料，通过自然日晒进行初级干燥，收集初级干燥后的桑树枝条用粉碎机进行粉碎，至颗粒大小在3mm以下得桑树枝粉料，将桑树枝粉料通过日晒干燥至含水率在15%以内。桑树枝粉料92 wt %与河泥粉8wt%混合均匀得混合粉料，河泥粉的颗粒大小在3mm以下，河泥粉的含水率在15%左右。

将混合粉料通过成型机压模成型获得颗粒料，压模成型的温度控制在150℃，压力10MPa，颗粒直径为0.8cm左右，长度可以根据燃料的用途调节。

以2cm长度的颗粒为例，其工业指标和燃烧特征参数如下：

水分6.0%，密度1003kg/mP，灰分4.08%，挥发分74.38%，固定碳14.12%；碳含量47.05%，氢含量5.58%，氮含量0.08%，全硫含量：0.082%；高位发热量为17.11MJ/kg，低位发热量为16.35MJ/kg。

 

实施例4

利用春季养蚕结束后剪伐的桑树枝条，通过自然日晒进行初级干燥，收集初级干燥后的桑树枝条用粉碎机进行粉碎，至颗粒大小在3mm以下得桑树枝粉料，将桑树枝粉料通过日晒干燥至含水率在15%以内。桑树枝粉料50 wt %与木屑42wt%及河泥粉8wt%混合均匀得混合粉料，河泥粉的颗粒大小在3mm以下，河泥粉的含水率在12%左右。木屑的颗粒大小在3mm以下，含水率在15%以内。

将混合粉料通过成型机压模成型获得颗粒料，压模成型的温度控制在180℃，压力12MPa，颗粒直径为0.8cm左右，长度可以根据燃料的用途调节。

以2cm长度的颗粒为例，其工业指标和燃烧特征参数如下：

水分6.9%，密度1018kg/mP，灰分4.34%，挥发分76.13%，固定碳14.65%；碳含量49.55%，氢含量6.7%，氮含量0.08%，全硫含量：0.09%；高位发热量为17.08MJ/kg，低位发热量为16.31MJ/kg。

实施例5

本实施例与实施例4的不同之处在于混合粉料的配比为：桑树枝粉料70 wt %，木屑25wt%，河泥粉5wt%。其它同实施例4。

以2cm长度的颗粒为例，其工业指标和燃烧特征参数如下：

水分5.9%，密度1105kg/mP，灰分4.03%，挥发分73.45%，固定碳14.21%；碳含量47.72%，氢含量5.9%，氮含量0.095%，全硫含量：0.09%；高位发热量为17.50MJ/kg，低位发热量为16.79MJ/kg。

实施例6

利用春季养蚕结束后剪伐的桑树枝条，通过自然日晒进行初级干燥，收集初级干燥后的桑树枝条用粉碎机进行粉碎，至颗粒大小在3mm以下得桑树枝粉料，将桑树枝粉料通过气流干燥机内干燥至含水率在15%以内。桑树枝粉料65 wt %与草屑（粉）27wt%及河泥粉8wt%混合均匀得混合粉料，河泥粉的颗粒大小在3mm以下，河泥粉的含水率在12%左右。木屑的颗粒大小在3mm以下，含水率在15%以内。

将混合粉料通过成型机压模成型获得颗粒料，压模成型的温度控制在180℃，压力12MPa，颗粒直径为0.8cm左右，长度可以根据燃料的用途调节。

以2cm长度的颗粒为例，其燃烧特征参数如下：

高位发热量为17.35MJ/kg，低位发热量为16.56MJ/kg。

实施例7

本实施例与实施例6的不同之处在于混合粉料的配比为：桑树枝粉料80 wt %，草屑（粉）5wt%，秸秆屑（粉）10 wt%，河泥粉5wt%。其它同实施例6。

以2cm长度的颗粒为例，其燃烧特征参数如下：

高位发热量为17.57MJ/kg，低位发热量为16.71MJ/kg。

本发明所生产的桑树枝条颗粒生物燃料（如图1所示）的水分含量和燃烧特性参数为含水率≤8%，高位发热量不低于16MJ/kg；低位发热量不低于15MJ/kg。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (7)

1.一种桑树枝条颗粒生物燃料的制备方法，其特征在于：所述的制备方法包括以下步骤：

（1）原料准备：以养蚕时剪伐下来的桑树枝条作为原料；

（2）初级干燥：将桑树枝条自然日晒进行初级干燥；

（3）粉碎：将初级干燥后的桑树枝条用粉碎机粉碎至颗粒大小在3mm以下得桑树枝粉料，将桑树枝粉料干燥至含水率在11%-15%；

（4）加辅料：向干燥后的桑树枝粉料中加入辅料混合均匀得混合粉料，所述辅料为河泥粉，或所述辅料为河泥粉以及木屑、草屑、秸秆屑中的一种或几种；

（5）压制成型：将混合粉料通过成型机压模成型获得颗粒料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述河泥粉的颗粒大小在3mm以下，所述河泥粉的含水率在10%-15%。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述木屑、草屑、秸秆屑的含水率均在15%以下。

4.根据权利要求1或2或3所述的制备方法，其特征在于：所述辅料为河泥粉时，混合粉料的配比为：桑树枝粉料92-95 wt %，河泥粉5-8wt%。

5.根据权利要求1或2或3所述的制备方法，其特征在于：所述辅料为河泥粉和木屑时，混合粉料的配比为：桑树枝粉料50-70 wt %，木屑25-42wt%，河泥粉5-8wt%。

6.根据权利要求1或2或3所述的制备方法，其特征在于：所述辅料为河泥粉和草屑、秸秆屑中的一种或几种时，混合粉料的配比为：桑树枝粉料65-80 wt %，草屑和/或秸秆屑 15-27wt%，河泥粉5-8wt%。

7.根据权利要求1或2或3所述的制备方法，其特征在于：所述压模成型的温度控制在150-200℃，压力10-15MPa。

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