CN104342221A - 一种层压式生物质成型燃料制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生物质成型燃料技术领域，提供了一种层压式生物质成型燃料制备方法，包括如下步骤：第一步、充气薄层基板的制备，把纤维素类的生物质碎屑进行粉碎、预烘，加入相当于生物质碎屑原料干料重量3～8%的生石灰、2～5%的高岭土，充气混合均匀，挤压成型得到规整形状的充气薄层基板；第二步、充气薄层基板的表面处理，将第一步所得的充气薄层基板进行表面粗糙化处理，然后在充气薄层基板的表面涂上粘结剂；第三步、层压成型，把涂有粘结剂的若干充气薄层基板上下表面对齐，然后通过辊压机对辊层压，得到最终的层压式生物质成型燃料。本发明具有加工方便、压实密度高，成型厚度加工性强和便于规模化生产的特点。

Description

一种层压式生物质成型燃料制备方法

技术领域

发明涉及生物质成型燃料领域，特别涉及一种层压式生物质成型燃料制备方法。 

背景技术

随着经济的发展。能源和环境问题已成为全球关注的焦点，传统的诸如煤、石油和天然气等化石能源由于日益枯竭带来的能源危机和其燃烧产生的污染问题日益突出，开发洁净的可再生能源迫在眉睫。生物质是一种多样性的能源资源，来源广泛，应用简单，作为一种有效的替代能源具有良好的应用前景。近些年来，利用林木加工废弃物，秸杆等粉碎加工后制成生物质颗粒燃料的研究和应用也逐渐增加，目前生物质能源主要通过直接挤压成型直接形成条状、颗粒状或块状，成型厚度和压实密度互相制约，存在着燃烧存在着燃烧时间短，热量不高的缺陷。 

发明内容

本发明针对生物质成型燃料的一次挤压成型存在的成型厚度和压实密度存在的相互制约关系，采用分层逐层层压方式，形成了层压式生物质成型燃料制备方法，具有加工方便、压实密度高，成型厚度加工性强和便于规模化生产等特点。 

本发明的内容为： 

一种层压式生物质成型燃料制备方法，包括如下步骤：

第一步、充气薄层基板的制备，把纤维素类的生物质碎屑进行粉碎、预烘，加入相当于生物质碎屑原料干料重量3～8%的生石灰、2～5%的高岭土，充气混合均匀，挤压成型得到规整形状的充气薄层基板；

第二步、充气薄层基板的表面处理，将第一步所得的充气薄层基板进行表面粗糙化处理，然后在充气薄层基板的表面涂上粘结剂；

第三步、层压成型，把涂有粘结剂的若干充气薄层基板上下表面对齐，然后通过辊压机对辊层压，得到最终的层压式生物质成型燃料。

在第一步中，通过加入生石灰和高岭土，生石灰既可以在混合的过程中吸收水分形成消石灰，所形成的消石灰和高岭土产生粘结作用，从而把生物质碎屑原料相互粘连，方便挤压成型；而且，生石灰在吸收水分形成消石灰的过程中可以产生大量的热，从而软化生物质碎屑原料，降低挤压成型难度；在混合的过程中，通过充气，既可以促进生物质原料碎屑粉末和生石灰、高岭土的均匀混合，又可以在挤压成型的薄层基板内部形成气孔，为后期进一步层压充气薄层基板提供增加表层结合力的内部挤压空间。此外，由于生石灰的吸水作用，加之加工形成的充气薄层基板厚度较薄，且生石灰的消解过程中产生大量的热，因此对于生物质原料碎屑粉末的水分含量要求不高，可以有效简化对于原料粉末水分含量的控制；在第二步中，通过表面的粗糙化处理，既可以通过增大接触面的粗糙度提高结合力，也为粘结剂的涂布增加了结合空间，进而在压合的过程中可以有效保证层压的效果；在第三步中，通过上下表面的对齐层压，可以根据需要层压出不同形状要求的生物质成型燃料，同时，不同充气薄层基板在层压的过程中，在充气薄层基板内部的气孔被进一步挤压，接触面的凹陷和凸起错位连接，不仅可以保证层压过程中不同基板之间的结合力，而且孔隙被挤压后可以有效提高层压式生物质成型燃料的致密性，延长燃烧的时间。此外，通过层压的方式，充气薄层基板的制备更加简单，层压形成的厚度更加灵活，高厚度和高致密的生物质成型燃料的饶恕时间显著提高，热量效果也获得了一定程度的提升。 

进一步地，第三步所述对辊层压工序在进行对辊前还包括加热软化工序。通过加热软化，可以降低层压难度，方便层压和进一步提高致密性。 

进一步地，第三步所述的层压成型为充气薄层基板逐层增加分别对辊，通过逐次增加充气薄层基板进行多次循环对辊形成最终的层压式生物质成型燃料。通过逐次加入充气薄层基板每次单独对辊，可以保证每次加入的基板与已经层压的基板的结合力；而且，在多层基板的层压过程会有循环反复压合的效果，在保证层压结合效果的前提下进一步保证提高了压实的致密性。 

进一步地，第二步中所述的粗糙化处理为磨砂打磨处理、热蚀刻处理或模具加入凹凸化纹路处理，通过不同形式的粗糙化处理，可以增大不同充气薄层基板之间的结合力，保证层压的效果。 

进一步地，第三步所述对辊机的压力为10Mpa～30MPa，可以根据层压的材质、颗粒大小和厚度灵活调整对辊机的压力，保证层压的效果。 

进一步地，第三步所述层压成型的充气薄层基板的层数为两层或两层以上，可以根据需要进行多次层压，满足更高厚度的要求，满足层压后生物质成型燃料的燃烧时间要求。 

进一步地，所述的充气薄层基板为圆形、椭圆形、三角形或平行四边形，最终制备所得的层压式生物质成型燃料为圆柱状、棱柱状或立方体状，可以根据实际锅炉的需要灵活加工，满足实际使用需求。 

所述纤维素类的生物质碎屑包括稻壳、花生壳、秸秆、树皮、刨花和木屑中的一种或一种以上，原料来源广泛，成本低廉。 

本发明的有益效果是： 

第一、加工方便，通过先加工充气薄层基板的方式再进行层压形成最终的生物质成型燃料，充气薄层基板的过程简单，对辊层压的过程操作方便，加工生产便捷性高；

第二、压实密度高，通过层压成型，可以根据需要进行逐层加入多次循环对辊，有效挤压充气薄层基板的孔隙，在保证结合力的的前提下进一步提高了生物质成型燃料的致密性；

第三、成型厚度加工性强，可以根据实际需要叠加层压若干层充气薄层基板，满足生物质成型燃料的厚度满足实际使用中燃烧时间较长的需求；

第四、便于规模化生产 ，整个层压式生物质成型燃料的工序较少，且均为常规化操作，操作连续性高，有效降低规模化生产的难度。具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步的描述：

实施例1

一种层压式生物质成型燃料制备方法，包括如下步骤：

第一步、充气薄层基板的制备，把诸如稻壳、花生壳、秸秆、树皮、刨花和木屑等纤维素类的生物质碎屑进行粉碎、预烘，加入相当于生物质碎屑原料干料重量3%的生石灰、4%的高岭土，充气混合均匀，采用模具挤压成型得到长方形的充气薄层基板；

第二步、充气薄层基板的表面处理，将第一步所得的充气薄层基板进行磨砂打磨处理、热蚀刻处理等表面粗糙化处理，然后在充气薄层基板的表面涂上粘结剂，该粘结剂为常规的纤维类粘结剂，如废纸浆、水解纤维，这里采用的为废纸浆；

第三步、层压成型，把涂有粘结剂的若干充气薄层基板上下表面对齐，调节压制成型压力为10MPa，然后通过辊压机对辊层压，得到两层的长方体块状层压式生物质成型燃料。

实施例1最终制备所得的生物质成型燃料的含水量为12～15%，所制备的生物质成型燃料的密度为1.1～1.3g/cm³。 

实施例2 

一种层压式生物质成型燃料制备方法，包括如下步骤：

第一步、充气薄层基板的制备，把诸如稻壳、花生壳、秸秆、树皮、刨花和木屑等纤维素类的生物质碎屑进行粉碎、预烘，加入相当于生物质碎屑原料干料重量8%的生石灰、3%的高岭土，充气混合均匀，采用三角形模具挤压成型得到三角形的充气薄层基板；

第二步、充气薄层基板的表面处理，将第一步所得的充气薄层基板在其表面进行凹凸化纹路处理等表面粗糙化处理，然后在充气薄层基板的表面涂上水解纤维粘结剂；

第三步、层压成型，把涂有粘结剂的若干充气薄层基板上下表面对齐，调节压制成型压力为25MPa，在进入对辊机前进行加热软化处理，调节对辊压力为3.0MPa，然后通过辊压机对辊层压，得到两层层压式生物质成型燃料；

第四步、层压加厚，把第三步所得的两层层压式生物质成型燃料和充气薄层基板重复进行第二步和第三步操作，叠加层压若干层充气薄层基板，最终得到满足厚度要求的三角棱柱状的层压式生物质成型燃料。

实施例2最终制备所得的生物质成型燃料的含水量为10～13%，所制备的生物质成型燃料的密度为1.0～1.2g/cm³。 

实施例3 

一种层压式生物质成型燃料制备方法，包括如下步骤：

第一步、充气薄层基板的制备，把诸如稻壳、花生壳、秸秆、树皮、刨花和木屑等纤维素类的生物质碎屑进行粉碎、预烘，加入相当于生物质碎屑原料干料重量3%的生石灰、5%的高岭土，充气混合均匀，采用模具挤压成型得到圆形或椭圆状的充气薄层基板；

第二步、充气薄层基板的表面处理，将第一步所得的充气薄层基板进行热蚀刻处理和凹凸化纹路处理等表面粗糙化处理，然后在充气薄层基板的表面涂上废纸浆和水解纤维混合粘结剂；

第三步、层压成型，把涂有粘结剂的若干充气薄层基板上下表面对齐，调节压制成型压力为30MPa，然后通过辊压机对辊层压，得到双层的圆柱状层压式生物质成型燃料。

实施例3最终制备所得的生物质成型燃料的含水量为12～15%，所制备的生物质成型燃料的密度为1.1～1.3g/cm³。 

实施例4 

一种层压式生物质成型燃料制备方法，包括如下步骤：

第一步、充气薄层基板的制备，把诸如稻壳、花生壳、秸秆、树皮、刨花和木屑等纤维素类的生物质碎屑进行粉碎、预烘，加入相当于生物质碎屑原料干料重量5%的生石灰、3%的高岭土，充气混合均匀，挤压成型得到长方形的充气薄层基板；

第二步、充气薄层基板的表面处理，将第一步所得的充气薄层基板进行诸如磨砂打磨处理、热蚀刻处理等表面粗糙化处理，然后在充气薄层基板的表面涂上粘结剂，该粘结剂为废纸浆和水解纤维混合粘结剂；

第三步、层压成型，把涂有粘结剂的若干充气薄层基板上下表面对齐，在进入对辊前加热软化工序，调节对辊压力为28MPa，然后通过辊压机对辊层压，得到初步的层压式生物质成型燃料；

第四步、层压加厚，把第三步所得的两层层压式生物质成型燃料和充气薄层基板重复进行第二步和第三步操作，叠加层压若干层充气薄层基板，最终得到满足厚度要求的长方体块状的层压式生物质成型燃料。

实施例4最终制备所得的生物质成型燃料的含水量为10～13%，所制备的生物质成型燃料的密度为1.0～1.2g/cm³。 

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按以上所述而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。 

Claims (8)

1.一种层压式生物质成型燃料制备方法，其特征在于包括如下步骤：

第一步、充气薄层基板的制备，把纤维素类的生物质碎屑进行粉碎、预烘，加入相当于生物质碎屑原料干料重量3～8%的生石灰、2～5%的高岭土，充气混合均匀，挤压成型得到规整形状的充气薄层基板；

第二步、充气薄层基板的表面处理，将第一步所得的充气薄层基板进行表面粗糙化处理，然后在充气薄层基板的表面涂上粘结剂；

第三步、层压成型，把涂有粘结剂的若干充气薄层基板上下表面对齐，然后通过辊压机对辊层压，得到最终的层压式生物质成型燃料。

2.根据权利要求1所述的层压式生物质成型燃料制备方法，其特征在于：第三步所述对辊层压工序在进行对辊前还包括加热软化工序。

3.根据权利要求1所述的层压式生物质成型燃料制备方法，其特征在于：第三步所述的层压成型为充气薄层基板逐层增加逐次对辊，通过逐次增加充气薄层基板进行多次循环对辊形成最终的层压式生物质成型燃料。

4.根据权利要求1所述的层压式生物质成型燃料制备方法，其特征在于：第二步中所述的粗糙化处理为磨砂打磨处理、热蚀刻处理或模具加入凹凸化纹路处理。

5.根据权利要求1权利所述的层压式生物质成型燃料制备方法，其特征在于：第三步所述对辊机的压力为10Mpa～30MPa。

6.根据权利要求3所述的层压式生物质成型燃料制备方法，其特征在于：第三步所述层压成型的充气薄层基板的层数为两层或两层以上。

7.根据权利要求6所述的层压式生物质成型燃料制备方法，其特征在于：所述的充气薄层基板为圆形、椭圆形、三角形或平行四边形，最终制备所得的层压式生物质成型燃料为圆柱状、棱柱状或立方体状。

8.根据权利要求1～7任一项权利要求所述的层压式生物质成型燃料制备方法，其特征在于：所述纤维素类的生物质碎屑包括稻壳、花生壳、秸秆、树皮、刨花和木屑中的一种或一种以上。