CN104403714A - 一种防水型生物质成型燃料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及生物质成型燃料技术领域,提供了一种防水型生物质成型燃料及其制备方法,所述的生物质成型燃料为层状封边结构,包括基础燃料层和防水燃料层,所述基础燃料层为长方体块状,所述基础燃料层的上下表面和四周压合有防水燃料层,压合在基础燃料层四周的防水燃料层呈V字型,所述基础燃料层的生物质为农业废弃物,所述防水燃料层的生物质为木质素和/或油料作物废弃物。制备防水型生物质成型材料的具体步骤包括:基础燃料层的制备、防水燃料层的制备、初步压合成型和封边二次压合成型等步骤。本发明的产品加工方便、防水性能优异,成型厚度加工性强和便于规模化生产的特点。
Description
技术领域
本发明涉及生物质成型燃料领域,特别涉及一种防水型生物质成型燃料及其制备方法。
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。但是,由于生物质成型燃料一般采用热压成型的方式压制而成,为了降低成型的难度,生物质成型燃料一般含有一定的含水率,当生物质成型燃料的含水率过高时,加热过程中产生的蒸汽不能顺利地从燃料中心孔排出,造成表面开裂,严重时会伴有爆鸣,而且,含水率过高也会造成生物质成型燃料的腐化分解,因此,必须对生物质燃料的含水率进行控制,
生物质成型燃料的水分主要来源于生物质原料和存储过程中的水分吸收,生物质原料的水分可以在加工前对生物质原料进行预烘控制,但是对于存储过程中的水分控制却和环境的潮湿程度息息相关,且由于终端客户的实际存储环境各异,无法进行统一的规划控制。加之目前的生物质成型原料多采用来源比较广泛的农业废弃物进行加工,农业废弃物为纤维类生物质,在压制成型后其表面存在大量的纹理和孔隙,这些纹理和孔隙会在环境中发生毛细作用逐渐吸收环境中的水分,使存储的生物质成型燃料存在腐化,劣化生物质燃料的燃烧效果。针对于此,中国专利CN101434881.A公开了一种固体生物燃料块的制备方法,通过在生物质燃料块表面均匀涂布防水涂层进行水分控制,该防水涂层以93份石蜡熔化后加入7份松节油搅拌形成,取得了一定的效果。但是,采用防水涂层的方法存在以下缺陷:如对于涂层的厚度无法控制,防水效果的均匀性就无法保证;如涂层工艺的操作性,对生物质成型燃料的表面进行全面涂覆需要大量的时间;如涂层的成本,需要使用大量的石蜡油和松节油;且松节油具有巨大的挥发性,也有违生物质成型燃料的环保概念。
发明内容
本发明针对采用防水涂层制造防水型生物质成型燃料的缺陷,采用层状封边结构,对生物质的原料进行筛选加工控制。分别制造基础燃料层和防水燃料层,最后进行压合封边,得到最终的防水型生物质成型燃料,具有加工方便、防水性能优异,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:
一种防水型生物质成型燃料,所述的生物质成型燃料为层状封边结构,包括基础燃料层和防水燃料层,所述基础燃料层为长方体块状,所述基础燃料层的上下表面和四周压合有防水燃料层,压合在基础燃料层四周的防水燃料层呈V字型,所述基础燃料层的生物质为农业废弃物,所述防水燃料层的生物质为木质素和/或油料作物废弃物。通过采用层状封边结构,可以对外层的生物质原料进行选择性加工实现防水效果。层状结构的设计,可以在中间设置基础燃料层,基础燃料的材料可以选择原料来源广泛的农业废弃物,有效降低加工难度和节约制造成本;防水材料层选择致密性较高的木质素或油料作物废弃物,既可以通过加工形成致密性较高的结构有效防水,其本身也是生物质原料,可以提升生物质燃料的燃烧效果,而且,防水燃料层的厚度可以根据基础燃料层的厚度进行针对性控制,确保防水的效果。
所述防水燃料层包括木质素、油料作物废弃物和可溶性热固性树脂。木质素和油料作物废弃物其质地比较致密,通过粉碎后加入可溶性热固性树脂,挤压粘连,防水效果较优。
所述基础燃料层包括农业废弃物和纤维类粘合剂。农业废弃物来源广泛,成本低廉,纤维类粘结剂针对农业废弃物为纤维类物质的特点,既满足压合要求,又节省成本。
所述农业废弃物包括秸秆、玉米芯、甘蔗渣、藻类和水葫芦中的一种或一种以上的混合物,来源广泛,成本低廉。
所述木质素包括木块、木屑和树皮中的一种或一种以上的混合物,所述油料作物废弃物包括棉籽、麻籽和油桐中的一种或一种以上的混合物。木质素和油料作物废弃物质地致密,且本身就是生物质原料,通过粘结剂的作用下挤压成型防水效果好。
所述纤维类粘合剂为废纸浆和/水解纤维,来源广泛,成本低廉。
一种制备防水型生物质成型燃料的方法,包括如下步骤:
第一步、基础燃料层的制备,先把作为生物质原料的农业废弃物进行粉碎,自然风干或烘干后,加入一定配比的废纸浆和/或水解纤维作为纤维类粘结剂,搅拌均匀,加入一定含量的生石灰再次进行搅拌均匀,然后放入压型机中挤压成型,挤压成型所制得的基础燃料层为长方体方块状;
第二步、防水燃料层的制备,先把作为生物质原料的木质素和/或油料作物废弃物进行粉碎,自然风干或烘干后,加入一定配比的热固性树脂,搅拌均匀,放入压型机中加热挤压成型,挤压成型所制得防水燃料层为长方形薄片状,防水燃料层的长度大于基础燃料层的长度与基础燃料层的厚度之和,防水燃料层的宽度大于基础燃料层的宽度与基础燃料层的厚度之和;
第三步、初步压合成型,将第一步所得的基础燃料层的上下表面进行表面粗糙化处理,并在基础燃料层的上下表面涂上可溶性热固性树脂,把基础燃料层居中夹入两层防水燃料层之间,防水燃料层的边缘完全盖住基础燃料层,放入对辊机加热对辊,使基础燃料层被压合固定成为两防水燃料层之间的夹心层,得到初步压合成型的夹心层生物质成型燃料;
第四步、封边二次压合成型,分别在第三步所得的初步压合成型的夹心层生物质成型燃料的四边涂上可溶性热固性树脂,分别对夹心层生物质成型燃料的四边进行倾斜放入对辊机中,加热软化,以基础燃料层和防水燃料层的结合部为支点,缓慢弯折,通过单面分别弯折,使凸出基础燃料层上下表面边缘的防水燃料层相互靠近接触,最终使防水燃料层的边缘呈V字型互相压合封边,把基础燃料层完全封闭在防水燃料层形成的内部空间中,即可制备得到最终的防水型生物质成型燃料。
通过以上步骤,分步制作,各步骤均为常规的操作步骤,操作非常方便;而且,第一步的基础燃料层只采用农业废弃物,有效加工加工难度,压合难度显著降低;第二步的防水燃料层最终形成的为薄片状,厚度大大降低,对辊的效果也可以得到有效保证;第三步的初步压合成型工艺非常简单;第四步的封边二次压合成型处理有效实现了基础燃料层完毕封闭在防水型较好的防水燃料层内部,与外界隔绝,很好地起到了防水的效果,拓展了生物质成型燃料的应用。
所述表面粗糙化处理包括磨砂打磨处理、热蚀刻处理或模具加入凹凸化纹路处理,均为常规处理方法,操作简单方便。
第三步所述的初步压合成型的加热对辊为一次或多次对辊,可以根据需要多次对辊提高基础燃料层的致密性。
所述基础燃料层与所述防水燃料层的厚度比值为10:1~50:1,根据实际加工需要灵活调整,满足不同使用环境的要求。
本发明的有益效果是:
第一、加工方便,采用层压封边结构,分步加工,且工序多为常规操作,无特殊设备宣秋,生产便捷性高;
第二、防水效果好,通过采用致密性较好的木质素和油料作物废弃物作为防水燃料层,薄层厚度要求进一步提高其致密性,有效提升防水效果,且层状封边结构形成封闭防水空间,保证了防水效果;
第三、成型厚度加工性强,根据需要灵活调整基础燃料层和防水燃料层的厚度,且其厚度控制均采用常规方法,易于加工;
第四、便于规模化生产 ,整个防水型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:
一种防水型生物质成型燃料,所述的生物质成型燃料为层状封边结构,包括基础燃料层和防水燃料层,所述基础燃料层为长方体块状,所述基础燃料层的上下表面和四周压合有防水燃料层,压合在基础燃料层四周的防水燃料层呈V字型,所述基础燃料层的生物质为农业废弃物,所述防水燃料层的生物质为木质素和/或油料作物废弃物;所述农业废弃物包括秸秆、玉米芯、甘蔗渣、藻类和水葫芦中的一种或一种以上的混合物;所述纤维类粘合剂为废纸浆和/水解纤维。所述防水燃料层包括木质素、油料作物废弃物和可溶性热固性树脂。所述基础燃料层包括农业废弃物和纤维类粘合剂;所述木质素包括木块、木屑和树皮中的一种或一种以上的混合物,所述油料作物废弃物包括棉籽、麻籽和油桐中的一种或一种以上的混合物。
制备防水型生物质成型燃料的方法,包括如下步骤:
第一步、基础燃料层的制备,先把作为生物质原料的农业废弃物进行粉碎,自然风干或烘干后,加入一定配比的废纸浆和/或水解纤维作为纤维类粘结剂,搅拌均匀,加入一定含量的生石灰再次进行搅拌均匀,然后放入压型机中挤压成型,挤压成型所制得的基础燃料层为长方体方块状;
第二步、防水燃料层的制备,先把作为生物质原料的木质素和/或油料作物废弃物进行粉碎,自然风干或烘干后,加入一定配比的热固性树脂,搅拌均匀,放入压型机中加热挤压成型,挤压成型所制得防水燃料层为长方形薄片状,防水燃料层的长度大于基础燃料层的长度与基础燃料层的厚度之和,防水燃料层的宽度大于基础燃料层的宽度与基础燃料层的厚度之和;
第三步、初步压合成型,将第一步所得的基础燃料层的上下表面进行表面粗糙化处理,所述表面粗糙化处理包括磨砂打磨处理、热蚀刻处理或模具加入凹凸化纹路处理,并在基础燃料层的上下表面涂上可溶性热固性树脂,把基础燃料层居中夹入两层防水燃料层之间,防水燃料层的边缘完全盖住基础燃料层,放入对辊机加热对辊,使基础燃料层被压合固定成为两防水燃料层之间的夹心层,得到初步压合成型的夹心层生物质成型燃料,初步压合成型的加热对辊为一次或多次对辊;
第四步、封边二次压合成型,分别在第三步所得的初步压合成型的夹心层生物质成型燃料的四边涂上可溶性热固性树脂,分别对夹心层生物质成型燃料的四边进行倾斜放入对辊机中,加热软化,以基础燃料层和防水燃料层的结合部为支点,缓慢弯折,通过单面分别弯折,使凸出基础燃料层上下表面边缘的防水燃料层相互靠近接触,最终使防水燃料层的边缘呈V字型互相压合封边,把基础燃料层完全封闭在防水燃料层形成的内部空间中,即可制备得到最终的防水型生物质成型燃料。
同时,在实际加工过程中所述基础燃料层与所述防水燃料层的厚度比值为10:1~50:1。
为了进一步说明本发明的防水性效果,本发明以不同材质生物质原料的基础燃料层、防水燃料层制作成最终的生物质成型燃料产品,进行防水型对比研究,结果如表1所示;
表1 不同生物质成型燃料吸水率对比
在表1中,对比例1为常规方法没有进行防水处理的生物质成型燃料,对比例2为涂有背景技术油性防水涂层的生物质成型燃料,实施例1~3为依照本发明方法制备的生物质成型燃料。实施例1~3和对比例1、对比例2均采用同样同批次基础燃料层原料,在进行吸水率测试前实测统一进行烘干控制在含水量均为9.8%~10.1%。
在表1 中,吸水率的测试方法:将制备所得生物质成型燃料置于温度为 30℃、湿度为 90% 的恒温恒湿箱中,放置 48h 并测量其质量,其吸水性计算公式我:wt=(m 2 -m 1 )/ m 1 *100 ,其中,wt为吸水率,m 1吸水前生物质成型燃料的质量,m 2 为吸水后生物质成型燃料的质量。
从表1的结果可以看到,采用本发明方式制备的防水型生物质燃料的防水性能较没有采用防水层处理和采用油性防水涂层处理的生物质成型燃料均有显著提高,方式性能优异。
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 (10)
1.一种防水型生物质成型燃料,其特征在于:所述的生物质成型燃料为层状封边结构,包括基础燃料层和防水燃料层,所述基础燃料层为长方体块状,所述基础燃料层的上下表面和四周压合有防水燃料层,压合在基础燃料层四周的防水燃料层呈V字型,所述基础燃料层的生物质为农业废弃物,所述防水燃料层的生物质为木质素和/或油料作物废弃物。
2.根据权利要求1所述的防水型生物质成型燃料,其特征在于:所述防水燃料层包括木质素、油料作物废弃物和可溶性热固性树脂。
3.根据权利要求1所述的防水型生物质成型燃料,其特征在于:所述基础燃料层包括农业废弃物和纤维类粘合剂。
4.根据权利要求2所述的防水型生物质成型燃料,其特征在于:所述农业废弃物包括秸秆、玉米芯、甘蔗渣、藻类和水葫芦中的一种或一种以上的混合物。
5.根据权利要求3所述的防水型生物质成型燃料,其特征在于:所述木质素包括木块、木屑和树皮中的一种或一种以上的混合物,所述油料作物废弃物包括棉籽、麻籽和油桐中的一种或一种以上的混合物。
6.根据权利要求2所述的防水型生物质成型燃料,其特征在于:所述纤维类粘合剂为废纸浆和/水解纤维。
7.一种制备权利要求1~6任一项权利要求所述的防水型生物质成型燃料的方法,其特征在于包括如下步骤:
第一步、基础燃料层的制备,先把作为生物质原料的农业废弃物进行粉碎,自然风干或烘干后,加入一定配比的废纸浆和/或水解纤维作为纤维类粘结剂,搅拌均匀,加入一定含量的生石灰再次进行搅拌均匀,然后放入压型机中挤压成型,挤压成型所制得的基础燃料层为长方体方块状;
第二步、防水燃料层的制备,先把作为生物质原料的木质素和/或油料作物废弃物进行粉碎,自然风干或烘干后,加入一定配比的热固性树脂,搅拌均匀,放入压型机中加热挤压成型,挤压成型所制得防水燃料层为长方形薄片状,防水燃料层的长度大于基础燃料层的长度与基础燃料层的厚度之和,防水燃料层的宽度大于基础燃料层的宽度与基础燃料层的厚度之和;
第三步、初步压合成型,将第一步所得的基础燃料层的上下表面进行表面粗糙化处理,并在基础燃料层的上下表面涂上可溶性热固性树脂,把基础燃料层居中夹入两层防水燃料层之间,防水燃料层的边缘完全盖住基础燃料层,放入对辊机加热对辊,使基础燃料层被压合固定成为两防水燃料层之间的夹心层,得到初步压合成型的夹心层生物质成型燃料;
第四步、封边二次压合成型,分别在第三步所得的初步压合成型的夹心层生物质成型燃料的四边涂上可溶性热固性树脂,分别对夹心层生物质成型燃料的四边进行倾斜放入对辊机中,加热软化,以基础燃料层和防水燃料层的结合部为支点,缓慢弯折,通过单面分别弯折,使凸出基础燃料层上下表面边缘的防水燃料层相互靠近接触,最终使防水燃料层的边缘呈V字型互相压合封边,把基础燃料层完全封闭在防水燃料层形成的内部空间中,即可制备得到最终的防水型生物质成型燃料。
8.根据权利要求7所述的防水型生物质成型燃料制备方法,其特征在于:所述表面粗糙化处理包括磨砂打磨处理、热蚀刻处理或模具加入凹凸化纹路处理。
9.根据权利要求7所述的防水型生物质成型燃料制备方法,其特征在于:第三步所述的初步压合成型的加热对辊为一次或多次对辊。
10.根据权利要求7所述的防水型生物质成型燃料制备方法,其特征在于:所述基础燃料层与所述防水燃料层的厚度比值为10:1~50:1。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
CB02 | Change of applicant information |
Address after: Two building, 516200 Donghua Avenue, Huiyang District, Guangdong, Huizhou Applicant after: GUANGDONG TUOFENG INDUSTRIAL CO., LTD. Address before: Two building, 516200 Donghua Avenue, Huiyang District, Guangdong, Huizhou Applicant before: HUIZHOU TUOFENG INDUSTRIAL CO., LTD. |
|
CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Wang Zhixiong Inventor after: Zhang Qingchun Inventor before: Wang Zhixiong |
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COR | Change of bibliographic data | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |