CN104745267B - 一种复合型生物质燃料颗粒 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及生物能源领域，具体涉及一种复合型生物质燃料颗粒。一种复合型生物质燃料颗粒，由如下重量份数的组分组成：秸秆40~80份；竹屑5~15份；树皮5~15份；无烟煤10~25份；脱硫剂0.5~2份。本发明的复合型生物质燃料颗粒含水率低，燃烧值高，与常规的生物质燃料颗粒相比，本发明利用新型的脱硫剂，不但能够有效吸附硫化物，还能通过与煤、生物质的协同燃烧作用，能够大大提高燃烧效率，有效降低着火温度，而且本发明的生物质燃料颗粒燃烧时间长，燃烧后并无有害气体、酸性气体的排放。

Description

一种复合型生物质燃料颗粒
技术领域
本发明涉及生物能源领域，具体涉及一种复合型生物质燃料颗粒。
背景技术
目前人们使用的燃料大部分是煤、石油、天然气等化石能源，是不可再生资源，在人类大规模的开采下将逐渐枯竭，并且在燃烧时会向空气中排放大量的有毒气体，给大气造成严重污染，为此人类在寻找可再生的清洁燃料来代替。
将生物质如木材或农林废弃物与煤混合燃烧，既可将废物高效利用，又能降低NOx的排放。因为生物质的含氮量比煤少，而且水分使燃烧过程冷却，减少了NOx的热形成。同时由于生物质的活性强，和煤混烧显示出良好的协同性。
现有的技术当中，往往是利用秸秆、锯末、甘蔗渣、竹屑等与煤直接混合形成一种复合型的生物质燃料；但是这种生物质燃料中秸秆等的着火点在300℃左右，而煤的着火点却在500℃以上。这样将容易造成秸秆完全燃烧后煤却还没有起燃，不能达到协同作用的效果。另外一个问题是当生物质燃料中添加有煤时，在燃烧的过程中容易产生硫化物污染环境。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有协同燃烧作用，并且能够控制硫化物排放的一种复合型生物质燃料颗粒。
本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：
一种复合型生物质燃料颗粒，由如下重量份数的组分组成：
秸秆40~80份；竹屑5~15份；树皮5~15份；无烟煤10~25份；脱硫剂0.5~2份，其中所述脱硫剂的分子式为C27H18O6N2Mn。
进一步的，所述脱硫剂为三斜晶系，P-1空间群，晶胞参数为a= 9.371(2) Å，b=12.957 (3) Å，c= 13.085 (3) Å，α=114.85(3) º，β=92.06(5)º，γ=110.37(5)º，V=1583.69(5) Å 3。
进一步的，所述秸秆为玉米秸秆、大麦秸秆中的至少一种。
进一步的，所述竹屑其木质素含量为23~32%。
进一步的，所述秸秆的含水率≦10%。
进一步的，所述竹屑和树皮的含水率≦6%。
进一步的，所述的一种复合型生物质燃料颗粒由如下重量份数的组分组成：
玉米秸秆20~35份；大麦秸秆25~35份；竹屑5~15份；树皮5~15份；无烟煤10~25份；脱硫剂0.5~2份。
本发明具有如下有益效果：
本发明的复合型生物质燃料颗粒含水率低，燃烧值高，与常规的生物质燃料颗粒相比，本发明利用新型的脱硫剂，不但能够有效吸附硫化物，还能通过与煤、生物质的协同燃烧作用，能够大大提高燃烧效率，有效降低着火温度，而且本发明的生物质燃料颗粒燃烧时间长，燃烧后并无有害气体、酸性气体的排放。
附图说明
图1为本发明的脱硫剂的热重曲线图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细的说明，实施例仅是本发明的优选实施方式，不是对本发明的限定。
本发明的脱硫剂如无特别说明，均按下述方法制备。
将0.1 mmol4,4'-亚甲基二-(氧代)二苯甲酸(4,4'-methylenebis-(oxy)dibenzoic acid)、0.1 mmol4,4-联吡啶和0.1 mmol的醋酸锰溶于5 mL甲醇和10 mL二甲基甲酰胺的混合溶剂当中，在室温下搅拌形成混合液A，用无机碱将混合液A的pH调节为8，然后将上述混合液A在30℃下静置5天得到混合液B。
然后将所述混合液B置入25 mL水热反应釜中在溶剂热160℃条件下加热反应48小时后以5℃/小时降至室温得到所述的脱硫剂。
然后将脱硫剂进行结构表征。
该脱硫剂的X射线衍射数据是在Bruker Smart Apex CCD面探衍射仪上，用MoKα辐射(λ = 0.71073 Å)，以ω扫描方式收集并进行Lp因子校正，吸收校正使用SADABS程序。用直接法解结构，然后用差值傅立叶法求出全部非氢原子坐标，并用理论加氢法得到氢原子位置(C−H 1.083 Å)，用最小二乘法对结构进行修正。计算工作在PC机上用SHELXTL程序包完成。
经测试解析可知，该脱硫剂化学分子式为C27H18O6N2Mn，为三斜晶系，P-1空间群，晶胞参数为a= 9.371(2) Å，b= 12.957 (3) Å，c= 13.085 (3) Å，α=114.85(3) º，β=92.06(5)º，γ=110.37(5)º，V=1583.69(5) Å 3，Z=2。
最后将上述所得的脱硫剂研磨成200-300目的粉末后待用。
本发明的生物质燃料颗粒利用为本技术领域常用的制备方法均可实现本发明，在此不再详细描述。
以下实施例如无特别说明，均按照发明内容严格控制秸秆、竹屑、树皮的含水率和竹屑的木质素含量。
实施例1
一种复合型生物质燃料颗粒，由如下重量份数的组分组成：
玉米秸秆25份；大麦秸秆32份；竹屑10份；树皮8份；无烟煤20份；脱硫剂1份。
本发明使用新型的脱硫剂，其有两个特点：第一是在加热的过程中能够原位转化成MnO2，而且其是由无机有机聚合物煅烧而成，具有比表面积大，形貌多孔等特性，能够有效的吸附煤煅烧时产生的SO2等硫化物，大大减少对环境的破坏；第二是本发明的脱硫剂为无机有机聚合物，其热重失重放热温度为400度左右（如图1所示），这将有利于降低煤的着火点，使得煤、生物质产生协同燃烧作用，能够大大提高燃烧效率，有效降低本发明的生物质燃料的着火点。
实施例2
一种复合型生物质燃料颗粒，由如下重量份数的组分组成：
玉米秸秆32份；大麦秸秆26份；竹屑5份；树皮14份；无烟煤13份；脱硫剂0.8份。
实施例3
一种复合型生物质燃料颗粒，由如下重量份数的组分组成：
玉米秸秆22份；大麦秸秆29份；竹屑15份；树皮15份；无烟煤25份；脱硫剂2份。
实施例4
一种复合型生物质燃料颗粒，由如下重量份数的组分组成：
玉米秸秆31份；大麦秸秆32份；竹屑8份；树皮5份；无烟煤18份；脱硫剂1.5份。
对比例1
一种复合型生物质燃料颗粒，由如下重量份数的组分组成：
玉米秸秆31份；大麦秸秆32份；竹屑8份；树皮5份；无烟煤18份。
对比例2
一种复合型生物质燃料颗粒，由如下重量份数的组分组成：
玉米秸秆32份；大麦秸秆26份；竹屑5份；树皮14份；无烟煤13份。
对比例3
一种复合型生物质燃料颗粒，由如下重量份数的组分组成：
玉米秸秆31份；大麦秸秆32份；竹屑8份；树皮5份；无烟煤18份；脱硫剂1.5份。挑选的竹屑木质素含量＜20%。
燃烧值的测试
燃烧值的测试采用GB 213—2008
标准煤的燃烧值为29.26 MJ/kg。
经检测，实施例1的燃烧值为23.49MJ/kg；实施例2的燃烧值为22.67 MJ/kg；实施例3的燃烧值为24.51 MJ/kg；实施例4的燃烧值为23.04MJ/kg。
对比例1的燃烧值为18.51MJ/kg；对比例2的燃烧值为17.36 MJ/kg；对比例3的燃烧值为19.92 MJ/kg
着火温度的测定
着火温度通过TG检测，该热重分析在NETZSCH TG-209热重分析仪上进行，样品空气中室温下以10℃/min的速度上升到800℃，失重峰所在温度为着火温度。
经检测，实施例1着火温度395℃，实施例2着火温度为397℃，实施例3着火温度为383℃，实施例4着火温度为392℃，对比例1着火温度为437℃，对比例2着火温度为428℃，对比例3着火温度为422℃。
从以上数据可知，本发明的脱硫剂不但能够降低复合型生物质燃料的硫化合物的释放量，而且能够降低燃料的着火点和有效增加燃烧值。这是由于本发明选择的生物质原料、脱硫剂、煤等能够起到一种协同燃烧的作用。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种复合型生物质燃料颗粒，其特征在于由如下重量份数的组分组成：
秸秆40~80份；竹屑5~15份；树皮5~15份；无烟煤10~25份；脱硫剂0.5~2份，其中所述脱硫剂的分子式为C27H18O6N2Mn；所述脱硫剂为三斜晶系，P-1空间群，晶胞参数为a= 9.371(2)Å，b= 12.957 (3) Å，c= 13.085 (3) Å，α=114.85(3)º，β=92.06(5)º，γ=110.37(5)º，V=1583.69(5) Å 3；
所述脱硫剂按下述方法制备：将0.1mmol4,4'-亚甲基二-(氧代)二苯甲酸、0.1mmol4,4-联吡啶和0.1mmol的醋酸锰溶于5mL甲醇和10mL二甲基甲酰胺的混合溶剂当中，在室温下搅拌形成混合液A，用无机碱将混合液A的pH调节为8，然后将上述混合液A在30℃下静置5天得到混合液B；然后将所述混合液B置入25mL水热反应釜中在溶剂热160℃条件下加热反应48小时后以5℃/小时降至室温得到所述的脱硫剂。
2.根据权利要求1所述的一种复合型生物质燃料颗粒，其特征在于：所述秸秆为玉米秸秆、大麦秸秆中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的一种复合型生物质燃料颗粒，其特征在于：所述竹屑其木质素含量为23~32%。
4.根据权利要求3所述的一种复合型生物质燃料颗粒，其特征在于：所述秸秆的含水率≦10%。
5.根据权利要求4所述的一种复合型生物质燃料颗粒，其特征在于：所述竹屑和树皮的含水率≦6%。
6.根据权利要求5所述的一种复合型生物质燃料颗粒，其特征在于由如下重量份数的组分组成：
玉米秸秆20~35份；大麦秸秆25~35份；竹屑5~15份；树皮5~15份；无烟煤10~25份；脱硫剂0.5~2份。
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