CN103992835A - 生物质木屑颗粒燃料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种生物质木屑颗粒燃料及其制备方法，其包括5-15重量份的松木屑和60-100重量份的硬杂木屑，所述的硬杂木屑为柞木屑、水曲柳木屑、白蜡木屑、桦木屑、榆木屑、枣木屑、橡木屑中的两种或多种，该生物质木屑颗粒燃料满足节能环保的同时，其燃烧时间延长，燃烧热值、燃烧率和热效率显著提高。
Description
技术领域
本发明涉及生物质颗粒燃料技术领域，特别公开一种生物质木屑颗粒燃料及其制备方法。
背景技术
经济的快速发展离不开能源，而传统化石能源石油、天然气和煤炭的紧缺问题日益严重。生物质能作为第四大能源，以其可再生、零碳排放等特点，成为新能源中发展潜力较大的一种能源。
生物质颗粒燃料，又称生物质成型燃料(BiomassMouldingFuel，简称“BMF”)是应用农林废弃物(如秸秆、锯末、甘蔗渣、稻糠等)作为原材料，经过粉碎、混合、挤压、烘干等工艺，制成各种成型(如颗粒状)的，可直接燃烧的一种新型清洁燃料。
随着生物质颗粒燃料的快速应用，其加工技术高速发展的同时，其采用原材料的范围拓展越来越宽。例如，专利CN1884454A公开了一种生物质颗粒燃料，由下述成分按重量份配比制成：秸秆粉，40目以上:92-9份；艾蒿，40目以上:1-2份；水:5-6份。专利CN101613632A公开了一种生物质颗粒燃料，其将玉米秸秆粉碎成4毫米后与发热量不低于5000大卡的煤粉进行混合配制，秸秆:煤粉的配比为70-50:30-50。专利CN101955830A公开了一种生物质颗粒燃料，它的组份(按重量比)为：植物秸秆50-60％，无烟煤2-5％，煤泥15-20％，黄泥2-5％，废弃油脂2-5％，食物垃圾8-12％，水8-12％，大牲畜粪 10-15％，各组分之和等于100％。专利CN102876418A公开了一种新型生物质颗粒燃料，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。
但上述专利技术产品生物质颗粒燃料仍存在热值、燃烧率和热效率相对较低，燃料燃烧时间短、燃烧不充分等问题。特别是针对采用木屑为主要原料的现有生物质颗粒燃料，其并未针对不同种类的木屑进行区分识别和复合配伍以进一步提高燃烧热值、燃烧率和热效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生物质木屑颗粒燃料，满足节能环保的同时，其燃烧时间延长、燃烧热值、燃烧率和热效率显著提高。
本发明的另一个目的在于提供一种生物质木屑颗粒燃料的制备方法，该方法工艺过程简单，适合产业化生产，制备的生物质木屑颗粒燃料热值、燃烧率和热效率相对较高。
本发明提供一种生物质木屑颗粒燃料，包括松木屑和硬杂木屑，所述的硬杂木屑为柞木屑、水曲柳木屑、白蜡木屑、桦木屑、榆木屑、枣木屑、橡木屑中的两种或多种。
优选的，所述的生物质木屑颗粒燃料包括5-15重量份的松木屑和60-100重量份的硬杂木屑。
较佳的，所述的生物质木屑颗粒燃料包括5-15重量份的松木屑、5-90重量份的水曲柳木屑和5-90重量份的橡木。
较佳的，所述的生物质木屑颗粒燃料包括5-15重量份的松木屑、5-90重量份的水曲柳木屑和5-90重量份的白蜡木屑。
较佳的，所述的生物质木屑颗粒燃料包括5-15重量份的松木屑、5-90重量份的水曲柳木屑、5-90重量份的柞木屑、5-90重量份的白蜡木屑、5-90重量份的桦木屑、5-90重量份的榆木屑和5-90重量份的枣木屑。
密度比较大、重量级木材称为硬杂木，国产有柞木，水曲柳、白蜡木、桦木、榆木、枣木、橡木等都属于硬杂木。硬杂木屑的燃烧热值8500-9000大卡，固定碳约90％，灰份约2％，燃烧时间是普通原木炭的两倍以上，无烟无味。该生物质木屑颗粒燃料满足节能环保的同时，其燃烧时间延长、燃烧热值、燃烧率和热效率明显提高。松木是油质的，有一定粘性，在不额外添加的化学添加物作为粘合介质的条件下，可将原材料的各组分紧密结合在一起。松木屑的油脂在传送和压制过程起到了良好的润滑作用，减少了挤出成型设备(例如成型筒、螺旋轴)的磨损，延长加工设备的寿命。
较佳的，所述的生物质木屑颗粒燃料还包括0.5-1重量份的氧化钙。在燃烧过程中经常出现的积灰、结渣等问题，在燃料中加入了氧化钙，Ca元素可与Si、K元素反应生成新的化合物，可以提高积灰软化温度，从而具有抗结渣效果。而且CaO原料易得，价格低廉。
较佳的，所述的生物质木屑颗粒燃料由下述步骤制备得到：
步骤1，混合粉碎：按选定的重量份配比取各所述原料组分，混合后粉碎得到木屑颗粒；
步骤2，烘干：将混合粉碎所得的木屑颗粒烘干；
步骤3，挤压成型：木屑颗粒进行挤压造粒，得生物质木屑颗粒燃料。
较佳的，粉碎后木屑颗粒的直径为0.05-2mm。
较佳的，烘干后木屑颗粒的水分含量为5-8％。
较佳的，所述挤压成型步骤中，挤压长度为2-5cm，长度为直径的2-5倍。
本发明还提供一种制备生物质木屑颗粒燃料的方法，包括下述步骤：
步骤1，混合粉碎：按选定的重量份配比取各所述原料组分，混合后粉碎得到木屑颗粒；
步骤2，烘干：将混合粉碎所得的木屑颗粒烘干；
步骤3，挤压成型：木屑颗粒进行挤压造粒，得生物质木屑颗粒燃料。
较佳的，粉碎后木屑颗粒的直径为0.05-2mm。
较佳的，烘干后木屑颗粒的水分含量为5-8％。木屑颗粒的水分含量对挤压成型的压缩比产生较大影响，水分含量不宜过高或过低，难以获得较为理想的压缩比，从而影响生物质木屑颗粒燃料的燃烧热值、燃烧率和热效率。
较佳的，所述挤压成型步骤中，挤压长度为2-5cm，长度为直径的2-5倍。生物质木屑颗粒燃料的粒度直接影响到燃烧速度和煅烧带的厚度，为了保证物料在煅烧带有足够的停留时间，燃料粒度与物料粒度有一定的比例。燃料粒度过小，燃烧速度过快，使高温带过于集中，生料在高温带停留时间过短，烧成时的主要反应来不及进行，影 响烧成质量，即燃烧热值、燃烧率和热效率降低、灰分增加。燃料粒度也不易过大，会导致燃烧速度减慢，煅烧带拉长，火力不集中，降低煅烧带温度。
较佳的，所述挤压成型步骤中，压缩比为为1:4-9。
本发明的有益效果有：
1、生物质木屑颗粒燃料以松木屑和硬杂木屑为主要成分，其燃烧时间延长、燃烧热值、燃烧率和热效率明显提高。
2、采用油质的松木屑，替代传统添加的化学添加物作为粘合介质，既节约成本、减少添加粘合介质，又可提高生物质木屑颗粒燃料的热值、燃烧率和热效率，还减少了挤出成型设备(例如成型筒、螺旋轴)的磨损，延长加工设备的寿命。
3、其制备方法工艺过程简单，适合产业化生产。
具体实施方式
通过下面给出的本发明的具体实施例和比较实施例可以进一步清楚地了解本发明，但它们不是对本发明的限定。具体实施例和比较实施例中没有详细叙述的部分是采用现有技术、公知技术手段和行业标准获得的。
除非另有说明，本发明中所采用的百分数均为重量百分数。
实施例1
按如下步骤方法制备生物质颗粒燃料：
(1)混合粉碎：
按表1的组分、配方比例选取各所述原料组分：松木屑5kg和柞 木屑10kg、水曲柳木屑5kg、白蜡木屑10kg、桦木屑15kg、榆木屑5kg、枣木屑10kg和橡木屑5kg；混合后粉碎得到直径为0.05-2mm的木屑颗粒。
(2)烘干：将混合粉碎所得的木屑颗粒送入滚筒式烘箱进行烘干，前段的温度在160-250℃左右，后端温度逐渐变低，最终使木屑颗粒的水分含量在5-8％；
(3)中转检验：烘干后的木屑颗粒送入屯料房，进行水分含量检验，保证木屑颗粒的水分含量在5-8％。若太过干燥则需要加入湿度较大的木屑进行混合；若湿度太高，还需进一步干燥。
(4)挤压成型：将屯料房的木屑颗粒送入颗粒机进行挤压造粒，挤压长度为2-5cm，长度为直径的2-5倍，得生物质木屑颗粒燃料。
实施例2
该实施例的实施过程与实施例1基本相同，其配方比例和工艺控制参数见表1、表2。
表1 配方比例
| 组分 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 比较例3 | 比较例4 |
| 松木屑 | 5 | 10 | 15 | 12 | 5 | 12 |
| 柞木屑 | 10 | — | — | 20 | 10 | 20 |
| 水曲柳木屑 | 5 | 90 | 5 | 10 | 5 | 10 |
| 白蜡木屑 | 10 | — | 90 | 5 | 10 | 5 |
| 桦木屑 | 15 | — | — | 5 | 15 | 5 |
| 榆木屑 | 5 | — | — | 25 | 5 | 25 |
| 枣木屑 | 10 | — | — | 15 | 10 | 15 |
| 橡木屑 | 5 | 5 | — | 20 | 5 | 20 |
| CaO | 0.5 | 1 | 0.6 | — | 0.5 | — |
表2 工艺参数
实施例3
该实施例的实施过程与实施例1基本相同，其配方比例和工艺控制参数见表1、表2。
比较例1
该比较例的实施方式参考专利CN101613632A公开的生物质颗粒燃料制备过程，其中秸秆:煤粉的配比为50:50。
比较例2
该比较例的实施过程参考专利CN102876418A公开的新型生物质颗粒燃料制备过程，其中各原料的质量百分比：木屑60％，水稻壳20％，煤矸石粉20％。
比较例3
该比较例的实施过程与实施例1基本相同，配方比例和工艺参数的调整详见表1、表2。
比较例4
该比较例的实施过程与实施例1基本相同，配方比例和工艺参数的调整详见表1、表2。
表3 木屑颗粒燃料的性能及其对设备的磨损
表3给出了实施例1至4和比较例1至4制得的生物质木屑颗粒燃料燃烧性能以及其对设备的磨损情况。由此可以看出，本发明的生物质木屑颗粒燃料燃烧热值、燃烧率和热效率明显提高，燃烧时间延长，对挤出成型设备的磨损明显减小，排烟的林格曼黑度基本上1级以下。
以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种生物质木屑颗粒燃料，其特征在于：包括松木屑和硬杂木屑。
2.一种生物质木屑颗粒燃料，其特征在于：包括5-15重量份的松木屑和60-100重量份的硬杂木屑，所述的硬杂木屑为柞木屑、水曲柳木屑、白蜡木屑、桦木屑、榆木屑、枣木屑、橡木屑中的两种或多种。
3.根据权利要求1或2所述的生物质木屑颗粒燃料，其特征在于：包括5-15重量份的松木屑、5-90重量份的水曲柳木屑和5-90重量份的橡木。
4.根据权利要求1或2所述的生物质木屑颗粒燃料，其特征在于：包括5-15重量份的松木屑、5-90重量份的水曲柳木屑和5-90重量份的白蜡木屑。
5.根据权利要求1或2所述的生物质木屑颗粒燃料，其特征在于：包括5-15重量份的松木屑、5-90重量份的水曲柳木屑、5-90重量份的柞木屑、5-90重量份的白蜡木屑、5-90重量份的桦木屑、5-90重量份的榆木屑和5-90重量份的枣木屑。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的生物质木屑颗粒燃料，其特征在于：由下述步骤制备得到： 步骤1，混合粉碎：按选定的重量份配比取各所述原料组分，混合后粉碎得到木屑颗粒； 步骤2，烘干：将混合粉碎所得的木屑颗粒烘干； 步骤3，挤压成型：木屑颗粒进行挤压造粒，得生物质木屑颗粒燃料。
7.一种制备生物质木屑颗粒燃料的方法，其特征在于： 步骤1，混合粉碎：按选定的重量份配比取各所述原料组分，混合后粉碎得到木屑颗粒； 步骤2，烘干：将混合粉碎所得的木屑颗粒烘干； 步骤3，挤压成型：木屑颗粒进行挤压造粒，得生物质木屑颗粒燃料。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：粉碎后木屑颗粒的直径为0.05-2mm。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：烘干后木屑颗粒的水分含量为5-8%。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：述挤压成型步骤中，挤压长度为2-5cm，长度为直径的2-5倍。
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