CN104263444A

CN104263444A - 一种固体燃料及其生产方法

Info

Publication number: CN104263444A
Application number: CN201410506377.4A
Authority: CN
Inventors: 张守玉; 侯宝鑫; 吴巧美; 郑红俊; 邓文祥; 刘大海; 唐文蛟; 涂圣康; 金涛; 赵孟浩
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2014-09-28
Filing date: 2014-09-28
Publication date: 2015-01-07
Anticipated expiration: 2034-09-28
Also published as: CN104263444B

Abstract

本发明一种固体燃料，由生物质、煤泥、粘结剂、固硫剂、氧化剂和防水剂制备而成，所述的生物质、煤泥、粘结剂、固硫剂、氧化剂和防水剂的重量比为70～90:10～30:10～20：3～5:3～5:2～4，所述的生物质由棉杆和木屑组成，所述的棉杆和木屑的重量比为1～3：1。本发明还提供了上述的固体燃料的制备方法。本发明采用的棉杆的燃点低，易点燃，加入固硫剂无有毒气体释放，加入木屑和煤泥热值高，燃烧时间长，加入的高锰酸钾能使其充分燃烧废杂少，加入粘结剂等再经压缩机压制成型，适合运输，而且加入油脂防水性好，不易潮解，延长保存时间，适合大量推广。

Description

一种固体燃料及其生产方法

技术领域

本发明属于化工领域，尤其涉及一种固体燃料及其生产方法，具体来说是一种生物质炭作主体的固体燃料及其生产方法。

背景技术

人们在日常生活中使用的蜂窝煤，主要是由煤和粘土搅拌后压制而成的，这种蜂窝煤在使用过程中存在许多的缺陷，如点火难，燃烧时间短，燃烧后剩下的灰含量高、烟尘大，并且释放有毒气体多，燃烧效能低等。另外有些煤种不易长期存储，易潮解，降低其燃烧时的热值。如CN1198467公开的申请专利中，以无烟煤、烟煤和木炭作主体燃料，以硝酸盐混合物作氧化物及适量烟道灰作助燃剂，其硝酸盐的比例高达18～22%,氮化物的排放量大，对环境产生大量污染。并且现在的电厂大多采用以煤为燃料燃烧，用磨煤机进行磨碎消耗大量的能量，还存在难点燃，且燃烧过程中可能释放大量的硫化物污染环境，易结垢吸附在锅炉水冷壁及其受热面上，增加热阻，降低热量传递，直接影响能量利用率。再如，现在的烧烤店大多采用木炭粗加工制得的碳质燃料，存在燃烧时间短的缺点，为此开发一种燃烧时间长，热值高的燃料计日可待。而且生物质型煤易着火、高效燃烧、低污染和变废为宝而受到重视，生物质型煤具有挥发分易析出、燃点速度快等优点，因此在燃烧过程中，生物质型煤能形成微孔，增加了与空气的接触面，加快了煤表面的扩散燃烧速度，提高了燃烧界面温度，从而减少了不完全燃烧所造成的黑烟和燃烧不完全的缺点。另外，生物质型煤将不可再生的煤炭与可再生的生物质资源结合起来，不但降低煤炭污染问题，而且节约资源，值得推广与运用。

发明内容

针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种固体燃料及其生产方法，所述的这种固体燃料及其生产方法要解决现有技术中的碳质燃料燃烧时间短，污染严重的技术问题。

本发明一种固体燃料，由生物质、煤泥、粘结剂、固硫剂、氧化剂和防水剂制备而成，所述的生物质、煤泥、粘结剂、固硫剂、氧化剂和防水剂的重量比为70～90:10～30:10～20：3～5: 3～5:2～4，所述的生物质由棉杆和木屑组成，所述的棉杆和木屑的重量比为1～3：1。

进一步的，所述的氧化剂为高锰酸钾。

进一步的，所述的防水剂为生物质油。

进一步的，所述固硫剂为生石灰。

进一步的，所述生物质粘结剂为改性的木薯淀粉胶黏剂。

本发明还提供了上述的固体燃料的制备方法，包括如下步骤：

1）一个制备生物质的步骤，在所述的制备生物质的步骤中，先将收集到的木屑、棉杆粉碎，粉碎后的颗粒的粒径小于1mm，然后将木屑、棉杆分别放置于干燥箱中干燥2～3小时，使木屑和棉杆含水率在10%，再将烘干后的棉杆与木屑按照质量比值为1-3:1的比例放置于马弗炉中进行炭化，同时通入氮气，氮气的流量为150～250ml/min，将马弗炉加热，使其以5～15℃/min的升温速率上升到500～600℃，停留20～40min，最后在氮气气氛下冷却到室温取出备用，使所有生物质炭样品能通过150目（小于0.1mm）。

2）按照生物质、煤泥、粘结剂、固硫剂、氧化剂和防水剂的重量比为70～90:10～30:10～20：3～5: 3～5:2～4的比例称取各物质；

3）一个将各物质混合的步骤，将生物质、粘结剂、煤泥先混合，再加入固硫剂、氧化剂混合均匀；

4）一个压制成型的步骤，在成型机中将上述的混合物压实成型，成型机中设置的压力为20～30Mpa，脱模后得棒状燃料；

5）一个干燥固化的步骤，将上述制成的棒状燃料表面涂抹防水剂，将棒状燃料干燥处理至含水量为2%-5%即得所述的固体燃料。

进一步的，还包括一个制备生物粘结剂的步骤，1）打开水浴电源，将水浴温度设置为60℃，升温并使其恒定在60℃；

2) 按照50g木薯淀粉来计算，称取50g木薯淀粉，在100ml的烧杯中用50ml水调制木薯淀粉乳，搅拌条件下，加入1ml的浓硫酸，用玻璃棒引流至插有温度计的三口烧瓶中，并用10ml水冲洗烧杯，一并倒入三口烧瓶中，开动搅拌。

3) 称量高锰酸钾0.5g,在50ml的烧杯中用20ml水溶解，分多次逐渐滴加到三口烧瓶中，淀粉乳的颜色变为深咖啡色，待反应至溶液的颜色为乳白色时，继续氧化30分钟；

4) 称量4g氢氧化钠溶解于15ml水中,称量5g氧化钙，溶解于50ml水中，搅拌至溶解；

5) 氧化结束，将氢氧化钠溶液逐渐滴加到三口烧瓶中，糊化30分钟；

6) 糊化结束将已溶解的氧化钙加入到三口烧瓶中，10分钟后将搅拌器的转速提高一档，继续搅拌10分钟。

7) 加入15g羧甲基纤维素溶于50ml水，加入三口烧瓶交联，用10ml的水冲洗烧杯，搅拌均匀皆可，然后补水达到所需要木薯淀粉的百分比13~15%。

进一步的，所述的氧化剂为高锰酸钾。

进一步的，所述的防水剂为生物质油。

进一步的，所述固硫剂为生石灰。

进一步的，所述的棒状燃料的直径在20mm、长度30～40mm。

进一步的，所述的生物质的粒径小于150目。

本发明和已有技术相比，其技术进步是显著的。本发明不只是加入高锰酸钾助燃剂，同时棉杆的燃点低，易点燃，加入固硫剂无有毒气体释放环保，加入木屑和煤泥热值高，燃烧时间长，然后加入的高锰酸钾能使其充分燃烧废杂少，加入粘结剂等再经压缩机压制成型，适合运输且加入油脂防水性好，适合大量推广。

本发明的固体燃料，成本低、燃点低、燃尽率高、热值高，同时脱硫和防水后，节能效果明显。

具体的实施方式

本发明下面将结合实例实施例作进一步的详述。

实施例1

原料及重量份配比列于下表

上述实施例的固体燃料的制备方法如下：

a.将收集到的木屑、棉杆粉碎，粉碎后的颗粒的粒径小于1mm备用，放在105℃的干燥箱贮藏干燥2～3小时，使其含水率在10%以下；将上述的原料棉杆与木屑按照质量比值为放到马弗炉通氮气（纯度99.99%，流量为200ml/min）气氛下进行炭化，使其以10℃/min的升温速率上升到终温为500～600℃，停留30min,最后在氮气气氛下冷却到室温取出备用。使所有生物质炭样品能通过150目（小于0.1mm）,最后取一部分研磨后的样品置于105℃恒温干燥箱中，使样品保持干燥。

b.在水浴温度恒定在60℃时称取50g淀粉，在100ml的烧杯中用50ml水调制木薯淀粉乳，搅拌条件下，加入1ml的浓硫酸，用玻璃棒引流至插有温度计的三口烧瓶中，并用10ml水冲洗烧杯，一并倒入三口烧瓶中，开动搅拌。称量高锰酸钾0.5g,在50ml的烧杯中用20ml水溶解，分多次逐渐滴加到三口烧瓶中，待反应至溶液的颜色为乳白色时，继续氧化30分钟。氧化期间称量5g氧化钙，溶解于50ml水中。称量4g氢氧化钠溶解于15ml水中。氧化结束，将氢氧化钠溶液逐渐滴加到三口烧瓶中，糊化30分钟。糊化结束将已溶解的氧化钙加入到三口烧瓶中，10分钟后将搅拌器的转速提高一档，继续搅拌10分钟。加入15g羧甲基纤维素溶于50ml水，加入三口烧瓶交联，搅拌均匀皆可，然后补水达到所需要的百分比13～15%。

用步骤1备好的料，按照重量配比将生物质、粘结剂、煤泥混合后加入固硫剂、氧化剂搅拌均匀。

在成型机25Mpa左右将其压实成型，脱模后得到直径在20mm、长度为其直径的1.5-2倍的棒状燃料脱模后用塑料袋密封包装。

将其制成的棒状燃料表面涂抹油脂，将其干燥处理至含水量为2%-5%。

Claims

1.一种固体燃料，其特征在于：由生物质、煤泥、粘结剂、固硫剂、氧化剂和防水剂制备而成，所述的生物质、煤泥、粘结剂、固硫剂、氧化剂和防水剂的重量比为70～90:10～30:10～20：3～5: 3～5:2～4，所述的生物质由棉杆和木屑组成，所述的棉杆和木屑的重量比为1～3：1。

2.如权利要求1所述的一种固体燃料，其特征在于：所述的氧化剂为高锰酸钾。

3.如权利要求1所述的一种固体燃料，其特征在于：所述的防水剂为生物质油。

4.如权利要求1所述的一种固体燃料，其特征在于：所述固硫剂为生石灰。

5.如权利要求1所述的一种固体燃料，其特征在于：所述生物质粘结剂为改性的木薯淀粉胶黏剂。

6.权利要求1所述的一种固体燃料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

一个制备生物质的步骤，在所述的制备生物质的步骤中，先将收集到的木屑、棉杆粉碎，粉碎后的颗粒的粒径小于1mm，然后将木屑、棉杆分别放置于干燥箱中干燥2～3小时，使木屑和棉杆含水率在10%以下，再将烘干后的棉杆与木屑按照质量比值为1-3:1的比例放置于马弗炉中进行炭化，同时通入氮气，氮气的流量为150～250ml/min，将马弗炉加热，使其以5～15℃/min的升温速率上升到500～600℃，停留30～40min，最后在氮气气氛下冷却到室温取出备用，使其能通过150目筛网；

按照生物质、煤泥、粘结剂、固硫剂、氧化剂和防水剂的重量比为70～90:10～30:10～20：3～5: 3～5:2～4的比例称取各物质；

一个将各物质混合的步骤，将生物质、粘结剂、煤泥先混合，再加入固硫剂、氧化剂混合均匀；

一个压制成型的步骤，在成型机中将上述的混合物压实成型，成型机中设置的压力为20～30Mpa，脱模后得棒状燃料；

一个干燥固化的步骤，将上述制成的棒状燃料表面涂抹防水剂，将棒状燃料干燥处理至含水量为2%-5%即得所述的固体燃料。

7.如权利要求6所述的一种固体燃料的制备方法，其特征在于还包括一个制备生物粘结剂的步骤：

1）打开水浴电源，将水浴温度设置为60℃，升温并使其恒定在60℃；

2) 按照50g木薯淀粉来计算，称取50g木薯淀粉，在100ml的烧杯中用50ml水调制木薯淀粉乳，搅拌条件下，加入1ml的浓硫酸，用玻璃棒引流至插有温度计的三口烧瓶中，并用10ml水冲洗烧杯，一并倒入三口烧瓶中，开动搅拌；

6) 糊化结束将已溶解的氧化钙加入到三口烧瓶中，10分钟后将搅拌器的转速提高一档，继续搅拌10分钟；

8.如权利要求6所述的一种固体燃料的制备方法，其特征在于：所述的氧化剂为高锰酸钾，所述的防水剂为油脂，所述固硫剂为生石灰。

9.如权利要求6所述的一种固体燃料的制备方法，其特征在于：所述的棒状燃料的直径在20mm、长度30～40mm。

10.如权利要求6所述的一种固体燃料的制备方法，其特征在于：所述的生物质的粒径应小于150目。