CN104651008A

CN104651008A - 一种生物质流化床烘焙制备固体燃料的方法及制备系统

Info

Publication number: CN104651008A
Application number: CN201510046685.8A
Authority: CN
Inventors: 李辉; 曹亮; 李昌珠; 袁兴中; 肖志红; 黄忠良; 刘汝宽; 肖智华; 蒋龙波
Original assignee: Hunan Academy of Forestry
Current assignee: Hunan Academy of Forestry
Priority date: 2015-01-30
Filing date: 2015-01-30
Publication date: 2015-05-27

Abstract

本发明公开了一种生物质流化床烘焙制备固体燃料的方法及制备系统，包括生物质粉碎系统、流化床烘焙系统、生物质混合成型系统和生物质燃烧系统，所述生物质粉碎系统包括晾晒室、用于对生物质原料预热处理的干燥器和用于粉碎生物质原料的粉碎机；所述流化床烘焙系统包括气体加热装置、流化床反应器和旋风分离器；所述生物质混合成型系统包括用于将物料与添加剂混合的混合搅拌机、用于将混合原料挤压成型的环模成型机以及用于颗粒冷却的冷却装置；所述生物质燃烧系统包括生物质锅炉，通过上述一种运行稳定、节约能源和操作简便的生物质制备固体燃料的系统，实现一种可充分、快速的对生物质进行烘焙处理、可有效解决成型能耗高、颗粒强度低的问题的工艺方法。

Description

一种生物质流化床烘焙制备固体燃料的方法及制备系统

技术领域

本发明涉及一种木质素类生物质粉碎、烘焙和成型的方法和系统。

背景技术

21世纪以来，能源和环境问题成为当今世界面临的关系到国家可持续发展的中心问题。随着世界人口和人民生活水平的提高，各类的不可再生能源消耗日益增长，能源危机日益严重。另一方面，由于大量的化石燃料的燃烧，引发了酸雨、温室效应等一系列的环境问题，给自然环境和人类生活带来了巨大的危害。为缓解和逐步解决上述问题，世界各国都在积极的开发可再生能源。

生物质能源作为一种绿色环保的可再生资源得到世界各国的日益关注，然而生物质的大规模工业应用仍面临着巨大的挑战。目前，主要通过烘焙和成型等技术实现对生物质热值和密度的提高。烘焙技术使水分和有机挥发分从生物质中去除具有提高能量密度和改进生物质的易磨性和疏水性的作用，成型技术将生物质挤压致密使其密度提高降低储存和运输过程的成本。经过烘焙和成型的处理使生物质具有类似煤的燃烧特性并且实现对环境零污染。

该工艺在实际应用中仍存在诸多问题。首先，生物质在粉碎过程中存在对粉碎机磨损程度严重、粉碎效果不好和生物质含水率高导致原料易腐败的问题。其次，烘焙过程中存在烘焙不完全、烘焙效率低和烘焙能耗高的问题。最后，经过烘焙后的原料成型能耗高和产品强度低不利于连续生产、储存和运输。中国专利201410012856.0公开了一种秸秆类生物质粉碎成型系统，包括粉碎机、成型机、热风炉和鼓风机，采用热风炉对粉碎料进行干燥处理降低生物质的含水率。但由于生物质中木质素含高导致粉碎过程中粉碎设备磨损大和能耗高不利于设备的连续运行。中国专利201180039772.0公开了由于木质素材料烘焙的方法和系统，一种使用具有堆叠托盘的烘焙反应器容器对木质素生物质进行烘焙的方法，该方法可以使生物质经过多层、充分的烘焙处理。但该方法处理单位质量的生物质所需时间较长，难以实现工业中大规模的生物质烘焙处理。成型过程一般采用增大成型压力从而提高生物质颗粒的强度，但增大成型压力导致成型过程的能耗增加和成本增加，不利于工业生产的应用。中国专利201410097780.6公布了环保生物质材料及其制备方法，该方法通过添加淀粉等添加剂协同成型使生物质颗粒强度提高，但该方法成本较高，而且淀粉的粘结作用会导致生物质颗粒的粘壁效应增大成型过程中的能耗。因此，寻求更好的生物质粉碎、烘焙和成型的处理方法并探索出更加科学环保节能的配套处理系统受到了广泛的关注与重视。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可有效降低粉碎过程中摩擦损耗，可充分、快速的对生物质进行烘焙处理、可有效解决成型能耗高、颗粒强度低的问题的工艺方法，还应提供一种运行稳定、节约能源和操作简便的生物质制备固体燃料的系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为一种生物质流化床烘焙制备固体燃料的工艺方法，包括以下步骤：

（1）晾晒、预热和粉碎处理：将生物质原料置于热源为太阳能的玻璃温室晾晒5-10天；然后将晾晒后的生物质原料输送至干燥器中进行预热处理，干燥器的热源来自生物质燃料燃烧产生的高温废气，生物质原料的预热温度控制在100-180℃范围内，预热时间控制在10-30min；然后将预热处理后的生物质原料直接输送至粉碎机中进行粉碎处理，粉碎时温度控制在100-180℃范围内，经粉碎后，生物质原料的粒度不超过5mm；

（2）流化床烘焙处理：将经粉碎后的生物质原料输送至流化床反应器的内腔，烘焙气体温度控制在200-300℃范围内，烘焙时间为5-10min；经烘焙后的生物质原料通过旋风分离器进行分离和收集，得到生物质烘焙原料；

（3）成型：将生物质烘焙原料输送至混合搅拌机，将生物质烘焙原料和油料饼粕按干基质量比为1：0.1-0.3混合，并加入干基质量为油料饼粕干基质量的3-5%的脱硫防霉添加剂，经调节含水率和混合搅拌得到原料混合物，将上述原料混合物输送至环模成型机中挤压成型，成型压强控制在70-1300MPa，成型温度控制在90-130℃，挤压成型颗粒经冷却降温得到生物质混合燃料。

进一步地，步骤（1）中的生物质原料为硬木、软木或草本植物，其可通过以下方法得到：将同一类生物质的一种或几种混合，置于晾晒室晾晒，晾晒至含水率不超过25%，所述晾晒室为太阳能玻璃温室，所述高温废气为生物质燃料燃烧时产生的高温高压蒸汽和高温烟气，含氧量为2-6%，所述高温高压蒸汽的温度为180-240℃，所述高温高压蒸汽压强为0.5-2MPa，所述高温烟气的温度为150-210℃。

进一步地，步骤（2）先将所述高温废气通过气体加热装置加热至200-300℃，然后通过引风机进入流化床反应器，并在流化床内带动生物质原料形成循环气流，高温废气在流化床内经过热传导作用对生物质原料进行烘焙反应，其中气体分布板表面气体速度在0.2-1m/s的范围内。

进一步地，步骤（3）中所述油料饼粕为大豆、花生、芝麻、山苍子、蓖麻、光皮树、苏子、油用亚麻和大麻工业油料榨油过程中的固相残渣，所选油料饼粕为其中的一种或几种混合，其含水率不超过25%.

进一步地，步骤（3）中，所述脱硫防霉添加剂至少包括生石灰，还包括硫酸钠、亚硫酸钾或硫酸钾中的一种或多种，所述生石灰的质量分数为85-95%，所述硫酸钠为0-10%，所述亚硫酸钾为0-5%，所述硫酸钾为0-10%，各组分之和为100%。

进一步地，步骤（3）中，所述原料混合物的含水率为5-15%，原料混合时的温度控制在90-130℃。

一种生物质流化床烘焙制备固体燃料的系统，包括生物质粉碎系统、流化床烘焙系统、生物质混合成型系统和生物质燃烧系统，所述生物质粉碎系统包括晾晒室、用于对生物质原料预热处理的干燥器和用于粉碎生物质原料的粉碎机，所述晾晒室为与干燥器连接的通风玻璃温室，所述干燥器的物料输出口与粉碎机连接；所述流化床烘焙系统包括气体加热装置、流化床反应器和旋风分离器，所述气体加热装置进气口与所述生物质燃烧系统的出气口连接，所述气体加热装置的出气口与流化床反应器进气口连接，所述流化床反应器的进料口与粉碎机的出料口相连接，所述旋风分离器与流化床反应器的输料口连接；所述生物质混合成型系统包括用于将物料与添加剂混合的混合搅拌机、用于将混合原料挤压成型的环模成型机以及用于颗粒冷却的冷却装置；所述生物质燃烧系统包括生物质锅炉、第一输气管道、第二输气管道以及气体输出管道，所述第一输气管道用于将空气输送至生物质锅炉，第二输气管道与旋风分离器的气体输出口连接，用于将烘焙后的废气输送至生物质锅炉，所述气体输出管道用于将高温废气输送至干燥器和气体加热装置。

进一步地，所述生物质粉碎系统还包括设于干燥器上用于气体降温的气体冷却器和用于除尘的除尘装置，所述干燥器设有第一、第二和第三气体输入口与所述生物质锅炉气体输出口连接，所述粉碎机下层设有用于筛选颗粒的孔径为5mm的筛子。

进一步地，所述流化床烘焙系统还包括气体储存装置和气体测温仪，所述气体储存装置与气体加热装置输出口连接，所述气体测温仪设于气体储存装置上，用于控制气体储存装置中气体的温度，所述流化床反应器设有气体分布板，可形成循环气流用于气体和生物质充分接触。

进一步地，所述生物质混合成型系统还包括称量装置，所述称量装置的物料输出口与混合搅拌机连接，所述混合搅拌机内设有湿度调节装置和温湿度测定仪用于调节物料湿度。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1. 本发明首先采用玻璃温室对生物质原料进行晾晒和储存，将晾晒后的生物质原料输送进干燥器中进行预热处理，经预热处理后的生物质输送入粉碎机中进行粉碎，粉碎后颗粒粒径不超过5mm。该过程玻璃温室的主要热源为太阳能，干燥器的热源主要来自生物质燃烧时产生的高温烟气（最终的生物质固体燃料一部分进入成品仓库，一部分用来燃烧发热）。整个过程包括了储存、晾晒、预热处理和粉碎并且充分利用了太阳能和燃料燃烧时产生的高温烟气，极大的降低了生物质的预热处理成本。本发明的优点在于利用预热处理将生物质中的木质素软化使粉碎过程中生物质与粉碎机磨损减少，极大的提高了生物质粉碎程度并降低了粉碎机的粉碎程度，而传统粉碎过程未对生物质进行预热处理，所需能耗高且生产不稳定。

2. 本发明将粉碎后的生物质输送进高温气体流化床进行烘焙，整个烘焙过程的保护气体为固体燃料燃烧时产生的高温废气，该过程的热源主要为固体燃料燃烧时产生的热量和高温烟气。该方法不仅节约能源，而且解决了传统烘焙能耗高、效率低和烘焙不完全等缺点，该方法简单易行、处理速度快、能耗低、效率和产量高，便于大规模工业化生产。

3. 本发明将烘焙后的生物质与油料饼粕混合成型制备固体燃料，将油料饼粕加入烘焙后的生物质可明显降低成型过程中的能耗，提高生物质颗粒的强度。本发明利用烘焙后生物质的易磨性、疏水性和油料饼粕的润滑性、粘结性和固有热值，实现了生物质颗粒性质的提高和固体废物资源化利用，解决了传统生物质颗粒生产能耗高、颗粒强度低等问题，并为日以增量的油料废物提供了深层次综合利用的途径。

4. 本发明制备的固体燃料性质均一，具有能量密度高、吸湿性低、强度高、热效率高、燃烧稳定、高热值等特点。本发明不仅可以减少固体燃料燃烧过程中SO₂、NO_x的排放，减少二次污染，也可以防止固体燃料在运输与储存过程中发生霉变，对环境友好，适用范围广且便于储存。

5. 本发明的系统运行稳定，通过工艺的改进降低了对易损件的磨损，提高了设备易损件的使用时长，例如，该工艺中成型设备的工作时长可达到1000h以上，能耗为50~80kwh/t，而传统单生物质成型工艺的能耗为80~120 kwh/t，主要工作部件的工作时长不超过500h。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的工艺流程图；

图3为处理后杉木的燃烧性质图；

图4为处理后樟树的燃烧性质图；

图5为处理后稻草的燃烧性质图。

1-1、第一玻璃晾晒室；1-2、第二玻璃晾晒室；2、干燥器；3、第一粉碎机；4、流化床反应器；5、旋风分离器；6、生物质称量天平；7、第二粉碎机；8、油料称量天平；9、混合搅拌机；10、喷水头；11、温湿度测定仪；12、环模成型机；13、干燥冷却室；14成品仓库；15、生物质锅炉；16、第一鼓风机；17、气体加热装置；18、第二鼓风机；19、气体冷却器；20、袋式除尘器；21、气体储存室；22、气体测温仪；23、第三鼓风机；24、流量调机器。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述,但并不因此而限制本发明的保护范围。

实施例1：

如图1、2所示，一种生物质流化床烘焙制备固体燃料的系统，包括生物质粉碎系统、流化床烘焙系统、生物质混合成型系统和生物质燃烧系统，生物质粉碎系统包括第一玻璃晾晒室1-1（即晾晒室）、干燥器2、第二鼓风机18、气体冷却器19、袋式除尘器20和用于粉碎生物质原料的粉碎机3，在生物质粉碎系统中，玻璃温室设有物料输出口，干燥器2设有物料输入口、物料输出口、气体输入口和气体输出口，温室1-1物料输出口与干燥器2物料输入口由皮带机连接，干燥器2物料输出口与粉碎机3输入口由管道皮带机连接，干燥器2气体输入口与第二鼓风机18通过管道连接，干燥器2气体输出口与气体冷却器19连接。

流化床烘焙系统包括流化床反应器4、旋风分离器5、气体加热装置17、第三鼓风机23、气体储存室21、气体测温仪22和流量调机器24。流化床反应器4设有物料输入口、物料输出口、气体输入口和气体输出口，第一粉碎机3物料输出口与流化床反应器4物料输入口由管道皮带机连接，流化床反应器4上端气体输出口与旋风分离器5由管道连接，旋风分离器5下端物料输出口与流化床反应器4由管道连接，旋风分离器5上端气体输出口与生物质锅炉15由管道连接。流化床反应器4气体输入口与第三鼓风机23通过管道连接，并且流化床反应器4气体输入口与第三鼓风机23之间设有流量调机器24，第三鼓风机23进气口与气体加热装置17通过管道连接，其之间设有气体储存室21，气体储存室21与气体加热装置17输出口连接，气体测温仪22设于气体储存室21上。

生物质混合成型系统包括第二粉碎机7、生物质称量天平6、油料称量天平8、混合搅拌机9、环模成型机12、干燥冷却室13和成品仓库14。生物质称量天平6物料输入口与流化床反应器4物料输出口由管道皮带机连接，第二粉碎机7物料输入口与第二玻璃晾晒室1-2由管道连接，第二粉碎机7物料输出口连接油料称量天平8，生物质称量天平6和油料称量天平8分别用于称量来自流化床反应器4的生物质烘焙原料和来自第二粉碎机7的油料饼粕原料，油料称量天平8还用于称量脱硫防霉添加剂，混合搅拌机9用于将称量后的生物质烘焙原料、油料饼粕和脱硫防霉添加剂进行混合与搅拌，并用喷水头10调节混合生物质含水率，温湿度测定仪11用于测定混合后生物质温度和湿度，混合搅拌机9所设的物料输出口与环模成型机12所设的物料输入口由管道皮带机连接，环模成型机12所设物料输出口与干燥冷却室13输入口由皮带机连接，干燥冷却室13输出口与成品仓库14由皮带机连接。

生物质燃烧系统包括第一鼓风机16、和生物质锅炉15。生物质锅炉15物料输入口与干燥冷却室13输出口由皮带机连接，生物质锅炉15气体输入口与第一鼓风机16由管道连接，生物质锅炉15所设的气体输出口与生物质粉碎系统和流化床烘焙系统所设的气体输入口由管道连接。

一种生物质流化床烘焙制备固体燃料的工艺方法，该方法通过上述实施例的制备系统实现，具体包括以下步骤：

（1）生物质晾晒、预热和粉碎处理：将杉木原料输送至生物质晾晒室内通过太阳能进行晾晒5天，将晾晒后的生物质原料送至生物质干燥器内，通过燃烧时产生的高温废气对生物质进行20min预热处理，将预热后的生物质输送至粉碎机内进行粉碎过筛，粉碎过筛后的生物质原料粒径不超过5mm。

上述过程中，对生物质进行预热处理的高温废气被输送至除尘器中进行除尘处理；

（2）流化床烘焙处理：将粉碎后生物质原料输送至流化床反应器的内腔，利用气体加热装置将高温废气加热至270^oC，经加热的高温废气输送至流化床反应器的内腔。流化床反应器中的高温烟气的流向与生物质原料的流向相同，高温烟气通过与生物质原料的接触将热量传递给生物质原料，使得生物质原料在流动的过程中进行烘焙反应，烘焙反应后得到的生物质通过旋风分离器进行分离，分离后的高温气体通过管道输送至生物质锅炉中进行燃烧。流化床反应器中的高温气体控制在270^oC范围以内，高温烘焙气体的氧气含量为2-6%，生物质原料在流化床反应器中的停留时间为10min，其中气体分布板表面气体速度在0.4-0.6m/s范围内。

上述过程中，生物质经高温烘焙后产生的挥发性有机物包括甲烷、乙炔等；经过旋风分离后的生物质输送入流化床反应器内腔继续进行烘焙处理。

（3）生物质混合成型：通过生物质称量天平、油料饼粕秤和脱硫防霉添加剂秤分别对上述生物质烘焙原料、蓖麻饼粕和防霉添加剂进行自动配料，其中生物质原料和蓖麻饼粕按干基质量比为1：0.1混合，脱硫防霉添加剂的干基质量为蓖麻饼粕干基质量的5%，配料完成后，秤门自动打开放料到混合搅拌机中使生物质烘焙原料、油料饼粕和防霉添加剂均匀混合，并调节含水率得到原料混合物，所述混合原料的含水率为10%，混合原料温度控制在110^oC。将上述混合原料输送至环模成型机中挤压成型，成型压强控制在130MPa，成型温度控制在110^oC，挤压成型颗粒经冷却降温得到生物质混合燃料。将得到的成型燃料输送至冷却室内晶型冷却处理，冷却至固体燃料温度高于室温10-20^oC即可。将冷却后的固体燃料进行打包称重，并将打包好的燃料输送至成品仓库，最终将成品输送给客户；将另一部分冷却后的固体燃料输送至生物质锅炉进行燃烧。

生物质燃烧：在生物质锅炉中，生物质燃烧会产生高温高压废气，其中高温蒸汽的温度为150^oC，压力为0.7MPa，高温烟气的温度为180^oC；高温废气经过输气管道输送至干燥器中以提供热源，并且通过输气管道输送至流化床反应器以提供热源和保护气体。

本实施例中获得的固体燃料Meyer强度为3.5N/mm²，密度为1076kg/m³，吸水率在温度30^oC、湿度90%的条件下为10.45%，热值为5250大卡，SO₂的排放浓度为10mg/m³，NO_x的排放浓度小于5mg/m³，燃烧性能稳定（如图3所示）。利用本实施例的方法制备生物质固体燃料的产量为1.5吨/小时，日产15吨，年产5000吨。目前可参照《生物质固体成型燃料技术条件》（NY/T1878-2010）的要求，生物质颗粒的含水率不超过13%，密度大于1000kg/m³，主要原料为木本类固体成型燃料热值≥4000大卡。根据要求，本实施例中的固体燃料可以在生产、运输和储存过程中满足现有规定的要求，并且本实施例中的固体燃料的燃烧性能与煤的燃烧性能更为接近，提供了一种良好的可燃性燃料。

实施例2：

一种生物质流化床烘焙制备固体燃料的工艺方法，该方法通过上述本实施例的生物质烘焙和成型的系统实现，具体包括以下步骤：

（1）生物质晾晒、预热和粉碎处理：将樟树原料输送至生物质晾晒室内通过太阳能进行晾晒10天，将晾晒后的生物质原料送至生物质干燥器内，通过燃烧时产生的高温废气对生物质进行30min预热处理，将预热后的生物质输送至粉碎机内进行粉碎过筛，粉碎后的生物质原料粒径不超过5mm。

（2）生物质烘焙处理：将粉碎后生物质原料输送至流化床反应器的内腔，利用气体加热装置将燃烧废气加热至300^oC，经加热的高温废气从烘焙装置的底端进气口和第二进气口输送至流化床反应器的内腔。流化床反应器中的高温烟气的流向与生物质原料的流向相同，高温烟气通过与生物质原料的接触将热量传递给生物质原料，使得生物质原料在流动的过程中进行烘焙反应，烘焙反应后得到的生物质通过旋风分离器进行分离，分离后的高温气体通过管道输送至生物质锅炉中进行燃烧。烘焙反应器中的高温气体控制在300^oC范围以内，高温气体的氧气在2-6%范围内，生物质原料在流化床反应器中的停留时间为15min，其中气体分布板表面气体速度在0.8-1m/s范围内。

上述过程中，生物质经高温烘焙后产生的挥发性有机物包括甲烷、乙炔等；经过旋风分离后的生物质输送入流化床内腔继续进行烘焙处理。

（3）生物质混合成型：通过生物质秤、油料饼粕秤和添加剂秤分别对上述生物质烘焙原料、油料饼粕和防霉添加剂进行自动配料，其中生物质原料和光皮树饼粕按干基质量比为1：0.3混合，脱硫防霉添加剂的干基质量为油料饼粕干基质量的5%，配料完成后，秤门自动打开放料到混合搅拌机中使生物质烘焙原料、油料饼粕和防霉添加剂均匀混合，并调节含水率得到原料混合物，所述混合原料的含水率为10%，混合原料温度控制在130^oC。将上述混合原料输送至环模成型机中挤压成型，成型压强控制在110MPa，成型温度控制在130^oC，挤压成型颗粒经冷却降温得到生物质混合燃料。将得到的成型燃料输送至冷却室内晶型冷却处理，冷却至固体燃料温度高于室温10-20^oC即可。将冷却后的固体燃料进行打包称重，并将打包好的燃料输送至成品仓库，最终将成品输送给客户；将另一部分冷却后的固体燃料输送至生物质锅炉进行燃烧。

本实施例中获得的固体燃料Meyer强度为6.3N/mm²，密度为1089kg/m³，吸水率在温度30^oC、湿度90%的条件下为9.21%，热值为5180大卡，SO₂的排放浓度小于10mg/m³，NO_x的排放浓度小于5mg/m³，燃烧性能稳定（如图4所示）。利用本实施例的方法制备生物质固体燃料的产量为1.5吨/小时，日产15吨，年产5000吨。目前可参照《生物质固体成型燃料技术条件》（NY/T1878-2010）的要求，生物质颗粒的含水率不超过13%，密度大于1000kg/m³，主要原料为木本类固体成型燃料热值≥4000大卡。根据要求，本实施例中的固体燃料可以在生产、运输和储存过程中满足现有规定的要求，并且本实施例中的固体燃料的燃烧性能与煤的燃烧性能更为接近，提供了一种良好的可燃性燃料

实施例3：

一种生物质流化床烘焙制备固体燃料的工艺方法，该方法通过上述实施例1介绍的系统实现，具体包括以下步骤：

（1）生物质晾晒、预热和粉碎处理：将稻草原料输送至生物质晾晒室内通过太阳能进行晾晒5天，将晾晒后的生物质原料送至生物质干燥器内，通过燃烧时产生的高温废气对生物质进行10min预热处理，将预热后的生物质输送至粉碎机内进行粉碎过筛，粉碎后的生物质原料粒径不超过5mm。

（2）生物质烘焙处理：将粉碎后生物质原料输送至流化床反应器的内腔，利用气体加热装置将燃烧废气加热至240^oC，经加热的高温废气从烘焙装置的底端进气口和第二进气口输送至流化床反应器的内腔。流化床中的高温烟气的流向与生物质原料的流向相同，高温烟气通过与生物质原料的接触将热量传递给生物质原料，使得生物质原料在流动的过程中进行烘焙反应，烘焙反应后得到的生物质通过旋风分离器进行分离，分离后的高温气体通过管道输送至生物质锅炉中进行燃烧。流化床反应器中的高温气体控制在240^oC范围以内，高温气体的氧气在2-6%范围内，生物质原料在流化床反应器中的停留时间为5min，其中气体分布板表面气体速度在0.2-0.4m/s范围内。

（3）生物质混合成型：通过生物质秤、油料饼粕秤和添加剂秤分别对上述生物质烘焙原料、油料饼粕和防霉添加剂进行自动配料，其中生物质原料和油料饼粕按干基质量比为1：0.2混合，脱硫防霉添加剂的干基质量为油料饼粕干基质量的3-5%，配料完成后，秤门自动打开放料到混合搅拌机中使生物质烘焙原料、油料饼粕和防霉添加剂均匀混合，并调节含水率得到原料混合物，所述混合原料的含水率为5%，混合原料温度控制在90^oC。将上述混合原料输送至环模成型机中挤压成型，成型压强控制在70MPa，成型温度控制在90^oC，挤压成型颗粒经冷却降温得到生物质混合燃料。将得到的成型燃料输送至冷却室内晶型冷却处理，冷却至固体燃料温度高于室温10-20^oC即可。将冷却后的固体燃料进行打包称重，并将打包好的燃料输送至成品仓库，最终将成品输送给客户；将另一部分冷却后的固体燃料输送至生物质锅炉进行燃烧。

本实施例中获得的固体燃料Meyer强度为4.5N/mm²，密度为1012kg/m³，吸水率在温度30^oC、湿度90%的条件下为11.02%，热值为4100大卡，SO₂的排放浓度小于10mg/m³，NO_x的排放浓度小于5mg/m³，燃烧性能稳定（如图5所示）。利用本实施例的方法制备生物质固体燃料的产量为1.5吨/小时，日产15吨，年产5000吨。目前可参照《生物质固体成型燃料技术条件》（NY/T1878-2010）的要求，生物质颗粒的含水率不超过13%，密度大于1000kg/m³，主要原料为草本类固体成型燃料热值≥3200大卡。根据要求，本实施例中的固体燃料可以在生产、运输和储存过程中满足现有规定的要求，并且本实施例中的固体燃料的燃烧性能与煤的燃烧性能更为接近，提供了一种良好的可燃性燃料。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种生物质流化床烘焙制备固体燃料的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：

（3）成型：将生物质烘焙原料输送至混合搅拌机，将生物质烘焙原料和油料饼粕按干基质量比为1：0.1-0.3混合，并加入干基质量为油料饼粕干基质量的3-5%的脱硫防霉添加剂，经调节含水率和混合搅拌得到原料混合物，将上述原料混合物输送至环模成型机中挤压成型，成型压强控制在70-130MPa，成型温度控制在90-130℃，挤压成型颗粒经冷却降温得到生物质混合燃料。

2.根据权利要求1所述的生物质流化床烘焙制备固体燃料的工艺方法，其特征在于，步骤（1）中的生物质原料为硬木、软木或草本植物，其可通过以下方法得到：将同一类生物质的一种或几种混合，置于晾晒室晾晒，晾晒至含水率不超过25%，所述晾晒室为太阳能玻璃温室，所述高温废气为生物质燃料燃烧时产生的高温高压蒸汽和高温烟气，含氧量为2-6%，所述高温高压蒸汽的温度为180-240℃，所述高温高压蒸汽压强为0.5-2MPa，所述高温烟气的温度为150-210℃。

3.根据权利要求1所述的生物质流化床烘焙制备固体燃料的工艺方法，其特征在于，步骤（2）先将所述高温废气通过气体加热装置加热至200-300℃，然后通过引风机进入流化床反应器，并在流化床内带动生物质原料形成循环气流，高温废气在流化床内经过热传导作用对生物质原料进行烘焙反应，其中气体分布板表面气体速度在0.2-1m/s的范围内。

4.根据权利要求1所述的生物质流化床烘焙制备固体燃料的工艺方法，其特征在于，步骤（3）中所述油料饼粕为大豆、花生、芝麻、山苍子、蓖麻、光皮树、苏子、油用亚麻和大麻工业油料榨油过程中的固相残渣，所选油料饼粕为其中的一种或几种混合，其含水率不超过25%。

5.根据权利要求1所述的生物质流化床烘焙制备固体燃料的工艺方法，其特征在于，步骤（3）中，所述脱硫防霉添加剂至少包括生石灰，还包括硫酸钠、亚硫酸钾或硫酸钾中的一种或多种，所述生石灰的质量分数为85-95%，所述硫酸钠为0-10%，所述亚硫酸钾为0-5%，所述硫酸钾为0-10%，各组分之和为100%。

6.根据权利要求1或5或6所述的生物质流化床烘焙制备固体燃料的工艺方法，其特征在于，步骤（3）中，所述原料混合物的含水率为5-15%，原料混合时的温度控制在90-130℃。

7.一种生物质流化床烘焙制备固体燃料的系统，其特征在于，包括生物质粉碎系统、流化床烘焙系统、生物质混合成型系统和生物质燃烧系统，所述生物质粉碎系统包括晾晒室、用于对生物质原料预热处理的干燥器和用于粉碎生物质原料的粉碎机，所述晾晒室为与干燥器连接的通风玻璃温室，所述干燥器的物料输出口与粉碎机连接；所述流化床烘焙系统包括气体加热装置、流化床反应器和旋风分离器，所述气体加热装置进气口与所述生物质燃烧系统的出气口连接，所述气体加热装置的出气口与流化床反应器进气口连接，所述流化床反应器的物料输入口与粉碎机的物料输出口相连接，所述旋风分离器与流化床反应器连接；所述生物质混合成型系统包括用于将物料与添加剂混合的混合搅拌机、用于将混合原料挤压成型的环模成型机以及用于颗粒冷却的冷却装置；所述生物质燃烧系统包括生物质锅炉、第一输气管道、第二输气管道以及气体输出管道，所述第一输气管道用于将空气输送至生物质锅炉，第二输气管道与旋风分离器的气体输出口连接，用于将烘焙后的废气输送至生物质锅炉，所述气体输出管道用于将高温废气输送至干燥器和气体加热装置。

8.根据权利要求7所述的生物质流化床烘焙制备固体燃料的系统，其特征在于，所述生物质粉碎系统还包括设于干燥器上用于气体降温的气体冷却器和用于除尘的除尘装置，所述干燥器设有第一、第二和第三气体输入口与所述生物质锅炉气体输出口连接，所述粉碎机下层设有用于筛选颗粒的孔径为5mm的筛子。

9.根据权利要求7所述的生物质流化床烘焙制备固体燃料的系统，其特征在于，所述流化床烘焙系统还包括气体储存装置、气体测温仪和流量调机器，所述气体储存装置与气体加热装置输出口连接，所述气体测温仪设于气体储存装置上，用于控制气体储存装置中气体的温度，所述流化床反应器设有气体分布板，可形成循环气流用于气体和生物质充分接触。

10.根据权利要求7所述的生物质流化床烘焙制备固体燃料的系统，其特征在于，所述生物质混合成型系统还包括称量装置，所述称量装置的物料输出口与混合搅拌机连接，所述混合搅拌机内设有湿度调节装置和温湿度测定仪用于调节物料湿度。