CN103937574A - 一种生物质颗粒燃料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物质颗粒燃料，其由以下质量百分含量的材料均匀混合后压制成型制得：50％～60％的生物质炭粉；30％～40％的城市有机固体垃圾碎末；1％～10％的煤粉；1％～2％的煤焦油；0.2％～0.5％的固硫剂；0.1％～0.3％的硫酸亚铁；在所述生物质颗粒燃料的外表面包裹有一层生物质聚酯。本案将生物质能源、矿物燃料、城市有机固体垃圾三者有机结合，所生产出的生物质颗粒燃料粘结度好，燃烧值高，燃烧污染小，几乎不产生二氧化硫和飞灰，利于生态环境的建设；其外表面包裹的生物质聚酯使得该燃料储存运输方便，颗粒不易碎裂。
Description
技术领域
本发明涉及新能源燃料领域，特别涉及一种环保无污染的生物质颗粒燃料。
背景技术
目前，随着世界范围内能源危机的出现以及由于大量使用矿物燃料所带来的日益严重的环境问题，世界各国越来越重视对生物质能源的开发利用。
生物质固体燃料是生物质能的一种利用方式，其生产原料是林业“三剩物”(木材加工剩余物、森林采伐剩余物、造材剩余物)、各种木质下脚料、木质废弃物、农作物秸秆、以及灌木等。生产过程是将质地疏松、能力密度小的生物质原料，经过粉碎、干燥等工序，然后经环模压辊挤压成型方式加工成生物质固体颗粒燃料。生物质颗粒燃料的粒度均匀，单位密度可达到1～1.4g/cm3，强度增加，运输和储存方便，燃烧性能明显改善，燃烧后能源利用率可提高80％以上，几乎没有二氧化硫排放，燃烧后的炉灰还是优质的有机肥料。
植物原料主要有纤维素、半纤维素、木素组成。由于木素属于非晶体，为一种热塑性高分子物质，无确定熔点，但具有较高的玻璃态转化温度。当温度为70～110℃时木素软化且具有黏性，可将植物原料中的半纤维素、纤维素在压力下压缩粘结成颗粒燃料，木素可起到一种粘结剂的作用。不同种类的植物原料，其木素、纤维素、半纤维素含量不同。一般地，木材中木素的含量为27～32％(绝干原料)，禾草类植物中木素含量为14～25％。
中国专利申请第200910118899.6号揭示了一种生物质复合颗粒燃料的制备方法，其通过将农作物秸秆与废木质材料以任意比混合，经粉碎、干燥、蒸汽软化、成型、冷却、打包制得颗粒燃料。
但是，从现有技术所公开的内容来看，单一使用木素作粘结剂的效果并不佳，在运输的过程中颗粒燃料容易碎裂，且单一利用生物质材料制得的燃料燃烧性能也低于矿物燃料，国内使用的燃烧炉也未能将这种生物质颗粒燃料的燃烧热充分利用，造成热能损失。此外，在我们生活的城市中，每天都会产生大量的生活垃圾，而目前对这些生活垃圾的处理办法仅仅是焚烧或是填埋，既污染环境又占用大量土地，如何充分利用城市生活垃圾，或者更具体的是如何充分利用其中的有机固体垃圾成为了目前亟待解决的问题之一。
发明内容
本发明提供一种生物质颗粒燃料，将生物质能源、矿物燃料、城市有机固体垃圾三者有机结合，所生产出的生物质颗粒燃料，燃烧值高，粘结度好，储存运输方便，颗粒不易碎裂，燃烧污染小，利于生态环境的建设。
本发明的技术方案概述如下：
一种生物质颗粒燃料，其由以下质量百分含量的材料均匀混合后压制成型制得：
并且，所述生物质颗粒燃料的外表面包裹有一层生物质聚酯；
其中，所述生物质炭粉由以下方法制得：将含质量百分含量分别为60～70％的木质材料与30～40％的农作物秸秆经干燥、粉碎、混合、压制成型后，继续进行热解气化反应，冷却后再次粉碎，得到生物质炭粉；
所述城市有机固体垃圾碎末通过以下方法获得：将城市固体垃圾进行分类，选出可循环利用的城市有机固体垃圾，并将其干燥、粉碎；
所述固硫剂选自生石灰、碳酸钙或其组合；
所述生物质聚酯由以下方法制得：将3.2g苹果酸与1.5g甘油混合，加20mL无水乙醇、0.5mL20％的硫酸，加热溶解，冷却后倒在金属表面上，随后放入真空烘箱中在90℃或100℃加热11h，得到浅黄色薄膜。
优选的是，所述的生物质颗粒燃料，其所述生物质炭粉的含水率控制在10wt％～16wt％。
优选的是，所述的生物质颗粒燃料，其所述生物质炭粉的粒径小于2mm。
优选的是，所述的生物质颗粒燃料，其所述木质材料选自木质下脚料、木质废弃品、木材加工所产生的木屑或其组合。
优选的是，所述的生物质颗粒燃料，其所述农作物秸秆选自小麦秸秆、玉米秸秆、高粱秸秆、棉花杆或其组合。
优选的是，所述的生物质颗粒燃料，其所述城市有机固体垃圾碎末的粒径小于3mm。
优选的是，所述的生物质颗粒燃料，其所述城市有机固体垃圾碎末的含水率控制在5wt％～15wt％。
优选的是，所述的生物质颗粒燃料，其所述煤粉由原煤粉碎制得，其含水率控制在2wt％～10wt％。
优选的是，所述的生物质颗粒燃料，其所述煤粉的粒径小于2mm。
优选的是，所述的生物质颗粒燃料，其所述生物质聚酯的厚度为10～100μm。
本发明的有益效果是：将生物质能源、矿物燃料、城市有机固体垃圾三者有机结合，所生产出的生物质颗粒燃料粘结度好，燃烧值高，燃烧污染小，几乎不产生二氧化硫和飞灰，利于生态环境的建设；其外表面包裹的生物质聚酯使得该燃料储存运输方便，颗粒不易碎裂。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
一种生物质颗粒燃料，其由以下质量百分含量的材料均匀混合后压制成型制得：
并且，在生物质颗粒燃料的外表面包裹有一层生物质聚酯；生物质聚酯由以下方法制得：将3.2g苹果酸与1.5g甘油混合，加20mL无水乙醇、0.5mL20％的硫酸，加热溶解，冷却后倒在金属表面上，随后放入真空烘箱中在90℃或100℃加热11h，得到浅黄色薄膜，其厚度为10～100μm。生物质聚酯可将颗粒燃料紧紧包裹，可有效减少生物质颗粒燃料在储存及运输途中发生的碎裂；此外，生物质聚酯只含有碳、氢、氧三种元素，易燃烧且燃烧产物环保无污染。
生物质炭粉由以下方法制得：将含质量百分含量分别为60～70％的木质材料与30～40％的农作物秸秆经干燥、粉碎、混合、压制成型后，继续进行热解气化反应，冷却后再次粉碎，得到生物质炭粉；生物质炭粉的含水率控制在10wt％～16wt％，其粒径小于2mm。木质材料选自木质下脚料、木质废弃品、木材加工所产生的木屑或其组合，农作物秸秆选自小麦秸秆、玉米秸秆、高粱秸秆、棉花杆或其组合。对生物质原料进行热解气化反应的作用是使得到的生物质颗粒燃料燃烧后不易结渣，且在燃烧过程中不产生黑烟。由于农作物秸秆中的木素含量低于木质材料中的木素含量，因此在制备生物质炭粉时，所用木质材料的用量应大于农作物秸秆的用量，在本案中所用木质材料的用量可优选为65wt％，农作物秸秆的用量可优选为35wt％。
城市有机固体垃圾碎末通过以下方法获得：将城市固体垃圾进行分类，选出可循环利用的城市有机固体垃圾，并将其干燥、粉碎；城市有机固体垃圾碎末的粒径小于3mm，城市有机固体垃圾碎末的含水率控制在5wt％～15wt％。城市有机固体垃圾一般包括纸、纤维、竹木、厨房菜渣等。
固硫剂选自生石灰、碳酸钙或其组合；固硫剂可大大降低燃烧过程中二氧化硫的排放。
煤粉由原煤粉碎制得，其含水率控制在2wt％～10wt％，煤粉的粒径小于2mm。煤粉的作用主要是用于提高生物质颗粒燃料的燃烧热值，煤焦油既是助燃剂又是粘结剂，它既可以提高生物质颗粒燃料的热值，又可与木素一样，增强颗粒之间的粘结度。
硫酸亚铁是一种脱钾剂，生物质燃料当中往往具有较高的钾元素含量和氯元素含量，在燃烧的过程中，两者形成KCl，沉积在燃烧炉过热器的表面，局部传热表面被其覆盖，导致燃烧效率降低。
制得的生物质颗粒燃料的热值在4600～4800Kcal/kg。
实施例1
一种生物质颗粒燃料，其由以下质量百分含量的材料均匀混合后压制成型制得：
实施例2
一种生物质颗粒燃料，其由以下质量百分含量的材料均匀混合后压制成型制得：
实施例3
一种生物质颗粒燃料，其由以下质量百分含量的材料均匀混合后压制成型制得：
实施例4
一种生物质颗粒燃料，其由以下质量百分含量的材料均匀混合后压制成型制得：
实施例5
一种生物质颗粒燃料，其由以下质量百分含量的材料均匀混合后压制成型制得：
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。
Claims (10)
1.一种生物质颗粒燃料，其特征在于，其由以下质量百分含量的材料均匀混合后压制成型制得：
并且，所述生物质颗粒燃料的外表面包裹有一层生物质聚酯；
其中，所述生物质炭粉由以下方法制得：将含质量百分含量分别为60～70％的木质材料与30～40％的农作物秸秆经干燥、粉碎、混合、压制成型后，继续进行热解气化反应，冷却后再次粉碎，得到生物质炭粉；
所述城市有机固体垃圾碎末通过以下方法获得：将城市固体垃圾进行分类，选出可循环利用的城市有机固体垃圾，并将其干燥、粉碎；
所述固硫剂选自生石灰、碳酸钙或其组合；
所述生物质聚酯由以下方法制得：将3.2g苹果酸与1.5g甘油混合，加20mL无水乙醇、0.5mL20％的硫酸，加热溶解，冷却后倒在金属表面上，随后放入真空烘箱中在90℃或100℃加热11h，得到浅黄色薄膜。
2.根据权利要求1所述的生物质颗粒燃料，其特征在于，所述生物质炭粉的含水率控制在10wt％～16wt％。
3.根据权利要求1所述的生物质颗粒燃料，其特征在于，所述生物质炭粉的粒径小于2mm。
4.根据权利要求1所述的生物质颗粒燃料，其特征在于，所述木质材料选自木质下脚料、木质废弃品、木材加工所产生的木屑或其组合。
5.根据权利要求1所述的生物质颗粒燃料，其特征在于，所述农作物秸秆选自小麦秸秆、玉米秸秆、高粱秸秆、棉花杆或其组合。
6.根据权利要求1所述的生物质颗粒燃料，其特征在于，所述城市有机固体垃圾碎末的粒径小于3mm。
7.根据权利要求1所述的生物质颗粒燃料，其特征在于，所述城市有机固体垃圾碎末的含水率控制在5wt％～15wt％。
8.根据权利要求1所述的生物质颗粒燃料，其特征在于，所述煤粉由原煤粉碎制得，其含水率控制在2wt％～10wt％。
9.根据权利要求8所述的生物质颗粒燃料，其特征在于，所述煤粉的粒径小于2mm。
10.根据权利要求1所述的生物质颗粒燃料，其特征在于，所述生物质聚酯的厚度为10～100μm。
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Denomination of invention: A biomass pellet fuel Granted publication date: 20151230 Pledgee: Sihong County Shengda Financing Guarantee Group Co.,Ltd. Pledgor: SIHONG INOVO WOOD INDUSTRY Co.,Ltd. Registration number: Y2024320000095 |