CN104059708A - 一种抗结渣生物质固体颗粒燃料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗结渣生物质固体颗粒燃料，解决了现有技术的生物质固体颗粒燃料燃烧时易结渣，燃烧效率低的问题，它由以下重量份的原料制成：60~70份农作物秸秆，10~15份木屑，5~10份甘蔗渣，3~5份促燃烧剂，1~3份抗结渣剂。本发明的抗结渣生物质固体颗粒燃料组份简单，配伍合理，成本低，燃烧率高，结渣率低。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物质燃料，尤其是涉及一种抗结渣生物质固体颗粒燃料。
背景技术
生物质固体成型燃料是指利用农作物秸秆等农业生产剩余物，通过专门设备压缩成特定形状来增加其密度的固体燃料。使用时CO2净排放量近似为零，NOX，SO2的排放量较低，有利于减少广大农村地区秸秆焚烧的现象，改善大气环境。
但是，由于秸秆等生物质固有的碱金属元素含量高等特点，导致灰熔点低，使用时结渣现象严重，这不仅降低燃烧效率，而且还对燃烧设备产生严重的腐蚀现象，降低燃烧设备的性能和使用寿命。
例如，申请公布号CN1021115678A，申请公布日2011.07.06的中国专利公开了一种新型生物质致密成型颗粒燃料，该燃料是由下述成分按重量比配比制成:秸秆50%、稻壳30%、玉米芯20%。该颗粒燃料的不足之处在于：由于原材料均为农作物，碱金属元素含量高，导致灰熔点低，使用时结渣现象严重；燃料在燃烧时，氧气不易进入燃料中心内部，造成燃料燃烧不充分，燃烧率低。
发明内容
本发明是为了解决现有技术的生物质固体颗粒燃料燃烧时易结渣，燃烧效率低的问题，提供了一种抗结渣生物质固体颗粒燃料，本发明的生物质固体颗粒燃料组份简单，配伍合理，成本低，燃烧率高，结渣率低。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种抗结渣生物质固体颗粒燃料，由以下重量份的原料制成：60~70份农作物秸秆，10~15份木屑，5~10份甘蔗渣，3~5份促燃烧剂，1~3份抗结渣剂。本发明的固体颗粒燃料的主要原料为农作物秸秆（一般为玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、棉花秸秆等），农作物秸秆来源广，易取得，有利于控制生产成本；木屑可提高颗粒燃料的密度、燃烧持久性及燃烧热值，但是木屑含量不可太高，木屑含量过高一是会增加成本，二是使燃料的燃烧持续时间较长，造成炉膛温度过高，会提高燃料的结渣率，最重要的是，秸秆与木屑混烧可减轻聚团发生，降低结渣率；甘蔗渣可增加燃料致密成型时的强度，使燃料不易松散，可提高耐久性，同时甘蔗渣还能避免燃料中较小的原料组分在成型时脱落；促燃烧剂能使燃料充分燃烧，提高燃烧率；抗结渣剂可提高整个燃料的灰熔点，降低结渣铝，还能进一步促进燃烧。本发明的组份简单，配伍合理，成本低，燃烧率高，结渣率低。
作为优选，所述固体颗粒燃料的密度为1~1.05g/cm3。颗粒燃料的密度也是本发明的关键点，固体颗粒燃料的结渣性能还受固体颗粒燃料密度的影响，密度过小，燃料的燃烧热值低，但是密度过大，燃料的燃烧持续时间较长，造成炉膛温度过高，会提高燃料的结渣率，因此须严格控制颗粒燃料的密度以同时保证燃烧热值与结渣率。
作为优选，所述农作物秸秆的粒度为3~5mm，木屑的粒度为0.5~1mm，甘蔗渣的粒度为3~5mm，促燃烧剂的粒度为180~200目，抗结渣剂的粒度为180~200目。木屑由于较难充分燃烧，因此粒度最小以便于充分燃烧，另外，粒度最小的杉木屑还可以适当增大燃料的密度，提高燃烧热值；；而甘蔗渣主要用于增加燃料致密成型时的强度以及避免燃料中较小的原料组分（本发明中主要是木屑、促燃烧剂和抗结渣剂）在成型时脱落，必须保证其具有较长的纤维长度，因此要求甘蔗渣具有较大的粒度；农作物秸秆易燃烧，燃烧的持久性差，为保证燃料的持久性，也必须要求农作物秸秆具有较大的粒度；促燃烧剂与抗结渣剂的粒度过小，在燃料成型中易脱落，粒度过大，燃料的成型性差。本发明通过对原料粒度的严格控制，使各原料的粒度形成梯度，从而以保证燃料的成型性、耐久性、燃烧热值以及燃烧率。
作为优选，所述促燃烧剂为碳酸氢铵与过氧化钙的混合物，其中，过氧化钙与碳酸氢铵的质量比为1:1~1.5。本发明中促燃烧剂由碳酸氢铵与过氧化钙组成，其中，碳酸氢铵分解产生CO2、NH3和H2O，CO2与NH3的逸出能使固体颗粒燃料内部产生微小的通道，能在避免燃料的碎裂，保证燃烧时间的前提下，以便于氧气从通道中进入固体颗粒燃料的内部，促进固体颗粒燃料的充分燃烧，而产生的H2O则能与过氧化钙反应生成O2和Ca（OH）2，反应产生的O2可进一步促进固体颗粒燃料的燃烧，产生的Ca（OH）2可以与燃烧产生的CO2反应生成CaCO3和H2O，CaCO3可提高燃料的抗结渣效果，而生成的H2O则也能与过氧化钙反应。本发明的促燃烧剂可促进燃料的燃烧，大大提高燃烧率。
作为优选，所述抗结渣剂为白云石粉、三氧化二铝与氧化铜的混合物，抗结渣剂中各组分的质量百分含量为：白云石粉30~40%，三氧化二铝30~40%，氧化铜余量。白云石粉能明显提高颗粒燃料的灰熔点，具有优异的抗结渣效果，且还具有固硫、消烟，提高反应活性与分散度的作用；三氧化二铝对烧结的产生具有抑制作用，且三氧化二铝更易于碱金属反应，产物熔点高；氧化铜为氧的载体，活性高，与可起到向碳原子传递氧的作用，使燃料充分燃烧，而且氧化铜还能增加燃料中挥发分的析出，提高燃料的燃烧活性，最重要的是，氧化铜与硫生成的产物具有尖晶石型结构，可提高灰熔点。本发明中的抗结渣剂组份简单，抗结渣效果好。
因此，本发明具有如下有益效果：
（1）组份简单，配伍合理，成本低，燃烧率高，结渣率低；
（2）通过对原料粒度的严格控制，使各原料的粒度形成梯度以保证燃料的成型性、耐久性、燃烧持久性、燃烧热值以及燃烧率；
（3）含有由碳酸氢铵与过氧化钙组成的促燃烧剂，可促进燃料的燃烧，大大提高燃烧率；
（4）含有由白云石粉、三氧化二铝与氧化铜组成的抗结渣剂，组份简单，抗结渣效果好。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明做进一步的描述。
本发明的固体颗粒燃料生产工艺为：原料回收→粉碎→混合调质→压制成型→输出冷却干燥。
实施例1
一种抗结渣生物质固体颗粒燃料，其密度为1g/cm3，由农作物秸秆、木屑、甘蔗渣、促燃烧剂、抗结渣剂制成，固体颗粒燃料中各原料的具体配比如表1所示，其中，农作物秸秆的粒度为3mm，木屑的粒度为0.5mm，甘蔗渣的粒度为3mm，促燃烧剂的粒度为180目，抗结渣剂的粒度为180目，促燃烧剂由过氧化钙与碳酸氢铵按质量比1:1混合而成，抗结渣剂由30wt%的白云石粉、40wt% 的三氧化二铝及30wt%的氧化铜混合而成。
实施例2
一种抗结渣生物质固体颗粒燃料，其密度为1.02g/cm3，由农作物秸秆、木屑、甘蔗渣、促燃烧剂、抗结渣剂制成，固体颗粒燃料中各原料的具体配比如表1所示，其中，农作物秸秆的粒度为4mm，木屑的粒度为0.7mm，甘蔗渣的粒度为4mm，促燃烧剂的粒度为190目，抗结渣剂的粒度为190目，促燃烧剂由过氧化钙与碳酸氢铵按质量比1:1.2混合而成，抗结渣剂由35wt%的白云石粉、32wt% 的三氧化二铝及33wt%的氧化铜混合而成。
实施例3
一种抗结渣生物质固体颗粒燃料，其密度为1.05g/cm3，由农作物秸秆、木屑、甘蔗渣、促燃烧剂、抗结渣剂制成，固体颗粒燃料中各原料的具体配比如表1所示，其中，农作物秸秆的粒度为5mm，木屑的粒度为1mm，甘蔗渣的粒度为5mm，促燃烧剂的粒度为200目，抗结渣剂的粒度为200目，促燃烧剂由过氧化钙与碳酸氢铵按质量比1: 1.5混合而成，抗结渣剂由40wt%的白云石粉、40wt% 的三氧化二铝及20wt%的氧化铜混合而成。
表1 各实施例生物质固体颗粒燃料原料的具体配比
| 原料 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 农作物秸秆（Kg） | 60 | 65 | 70 |
| 木屑（Kg） | 10 | 12 | 15 |
| 甘蔗渣（Kg） | 7 | 10 | 5 |
| 促燃烧剂（Kg） | 3 | 4 | 5 |
| 抗结渣剂（Kg） | 1 | 2 | 3 |
本发明生物质固体颗粒燃料的指标如下：
| 项目 | 标准 |
| 直径 | 6~12 mm |
| 长度 | 15~50 mm |
| 热值 | ≥4000Kcal/Kg |
| 密度 | 1 ~1.05t/m3 |
| 灰分 | ≤6% |
| 排烟黑度 | ≤1级 |
| 废气排放标准 | GB13271-2001 |
| 挥发分 | ≥80% |
| 燃烧率 | ≥95% |
| 含水量 | 8~12% |
| 含硫量 | ≤0.11% |
| 结渣率 | ≤3% |
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 (5)
1. 一种抗结渣生物质固体颗粒燃料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：60~70份农作物秸秆，10~15份木屑，5~10份甘蔗渣，3~5份促燃烧剂，1~3份抗结渣剂。
2. 根据权利要求1所述的一种抗结渣生物质固体颗粒燃料，其特征在于，所述固体颗粒燃料的密度为1~1.05g/cm3。
3. 根据权利要求1所述的一种抗结渣生物质固体颗粒燃料，其特征在于，所述农作物秸秆的粒度为3~5mm，木屑的粒度为0.5~1mm，甘蔗渣的粒度为3~5mm，促燃烧剂的粒度为180~200目，抗结渣剂的粒度为180~200目。
4. 根据权利要求1所述的一种抗结渣生物质固体颗粒燃料，其特征在于，所述促燃烧剂为碳酸氢铵与过氧化钙的混合物，其中，过氧化钙与碳酸氢铵的质量比为1:1~1.5。
5. 根据权利要求1所述的一种抗结渣生物质固体颗粒燃料，其特征在于，所述抗结渣剂为白云石粉、三氧化二铝与氧化铜的混合物，抗结渣剂中各组分的质量百分含量为：白云石粉30~40%，三氧化二铝30~40%，氧化铜余量。
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