CN104789291B - 一种生物质燃料颗粒 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生物能源领域，具体涉及一种生物质燃料颗粒。一种生物质燃料颗粒，由如下重量份数的组分组成：稻草45~65份；竹屑5~15份；树茎25~35份；甘蔗渣3~12份；脱氯剂0.5~1份。本发明的生物质燃料含水率低，木质素含量高，与常规生物质燃料颗粒相比，本发明的生物质颗粒通过添加新型的脱氯剂，能够控制氯元素的排放含量，并且该生物质燃料燃烧值高，燃烧时间长，燃烧后并无有害气体的排放，也不容易腐蚀锅炉。

Description

一种生物质燃料颗粒

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。

生物质燃料与煤的一个显著不同还在于生物质中的氯含量高，氯在生物质燃烧过程中的挥发及其与锅炉受热面的反应会引起锅炉的腐蚀。当生物质燃料含氯高(如稻草)时，将使壁温高于400℃的受热面发生高温氯腐蚀。生物质燃料锅炉的高温氯腐蚀比燃煤锅炉严重得多，应予以足够重视。

生物质燃料锅炉发生高温氯腐蚀的原因主要是生物质中的氯在燃烧过程中以HCl形式挥发出来，与锅炉的金属壁面发生反应，生成的FeCl₃熔点很低，仅为282℃，较易挥发，对保护膜的破坏较为严重；除了对Fe、Fe₂O₃的侵蚀外，氯与氯化物还可在一定条件下对Cr₂O₃保护膜构成腐蚀。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种采用新型脱氯剂，能够控制氯元素排放的生物质燃料颗粒。

一种生物质燃料颗粒，由如下重量份数的组分组成：

稻草45~65份；竹屑5~15份；树茎25~35份；甘蔗渣3~12份；脱氯剂0.5~1份，其中所述脱氯剂的分子式为C₂₃H₂₂O₆N₂Al。

进一步的，所述脱氯剂为三斜晶系，P -1空间群，晶胞参数为a = 7.425(8) Å，b =11.581(5) Å，c = 12.081(6) Å，α =85.49(3)º，β =80.63(5)º，γ =85.78(3)º，V=1038.83(5) Å ³。

进一步的，所述树茎为落叶松树茎、红橡木树茎中的至少一种。

进一步的，所述树茎的木质素含量为20~28%。在本发明当中，选所用的树茎木质素含量高，能够有效提高生物质燃料的燃烧值和增加燃烧时间。

进一步的，所述竹屑和甘蔗渣的含水率≦6%。

进一步的，所述一种生物质燃料颗粒由如下重量份数的组分组成：

稻草45~65份；竹屑5~15份；落叶松树茎15~25份；红橡木树茎10~18份；甘蔗渣3~12份；脱氯剂0.5~1份。

本发明具有如下有益效果：

本发明的生物质燃料含水率低，木质素含量高，与常规生物质燃料颗粒相比，本发明的生物质颗粒通过添加新型的脱氯剂，能够控制氯元素的排放含量，并且该生物质燃料燃烧值高，燃烧时间长，燃烧后并无有害气体的排放，也不容易腐蚀锅炉。

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。

本发明的脱氯剂如无特别说明，均按下述方法制备。

将0.1 mmol2-甲基丁二酸、0.1 mmol1,3-二(吡啶-3-基甲氧基)苯（1,3-bis(pyridine-3-ylmethoxy)benzene）和0.2 mmol的硝酸铝溶于10mL乙醇和5 mL二甲基乙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60℃下回流12h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120℃条件下加热反应24小时后以5℃/小时降至室温得到所述的脱氯剂。

然后将脱氯剂进行结构表征。

该脱氯剂的X射线衍射数据是在Bruker Smart Apex CCD面探衍射仪上，用MoK_α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，该脱氯剂化学分子式为C₂₃H₂₂O₆N₂Al，为三斜晶系，P-1空间群，晶胞参数为a = 7.425(8) Å，b = 11.581(5) Å，c = 12.081(6) Å，α =85.49(3)º，β =80.63(5)º，γ =85.78(3)º，V=1038.83(5) Å ³，Z=2。

最后将上述所得的脱氯剂研磨成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。

以下实施例和对比例如无特别说明，均按照发明内容严格控制稻草、竹屑和甘蔗渣的含水率和树茎的木质素含量。

实施例1

一种生物质燃料颗粒，由如下重量份数的组分组成：

稻草60份；竹屑13份；落叶松树茎16份；红橡木树茎13份；甘蔗渣8份；脱氯剂1份。

本发明使用新型的脱氯剂将是由无机有机聚合物构成，其在加热的过程中能够原位煅烧转化成Al₂O₃，这种Al₂O₃具有比表面积大，形貌多孔等特性，能够有效的吸附游离的氯元素，大大减少对设备的腐蚀性。而且本发明的脱氯剂在煅烧过程中能够有效加速生物质燃烧，使得高木质素含量的树茎燃烧更充分，增加生物质燃料的燃烧值。

实施例2

一种生物质燃料颗粒，由如下重量份数的组分组成：

稻草55份；竹屑8份；落叶松树茎25份；红橡木树茎10份；甘蔗渣4份；脱氯剂0.7份。

实施例3

一种生物质燃料颗粒，由如下重量份数的组分组成：

稻草47份；竹屑10份；落叶松树茎15份；红橡木树茎10份；甘蔗渣12份；脱氯剂0.5份。

实施例4

一种生物质燃料颗粒，由如下重量份数的组分组成：

稻草65份；竹屑7份；落叶松树茎17份；红橡木树茎15份；甘蔗渣7份；脱氯剂0.5份。

对比例1

一种生物质燃料颗粒，由如下重量份数的组分组成：

稻草65份；竹屑7份；落叶松树茎17份；红橡木树茎15份；甘蔗渣7份。

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18.59 MJ/kg；实施例2的燃烧值为19.21 MJ/kg；实施例3的燃烧值为16.74 MJ/kg；实施例4的燃烧值为18.04 MJ/kg。对比例1的燃烧值为16.32MJ/kg。

将本发明的实施例4和对比例1的生物质燃料用于2台新的锅炉使用一个月，一个月后发现使用对比例1的生物质燃料的锅炉已经开始被腐蚀；而使用实施例4的锅炉没有明显的变化，说明本发明的生物质燃料颗粒通过添加新型的脱氯剂能够有效控制游离氯的含量，减少对锅炉的腐蚀。

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 (5)

1.一种生物质燃料颗粒，其特征在于由如下重量份数的组分组成：

稻草45~65份；竹屑5~15份；树茎25~35份；甘蔗渣3~12份；脱氯剂0.5~1份，其中所述脱氯剂的分子式为C₂₃H₂₂O₆N₂Al，所述脱氯剂为三斜晶系，P-1空间群，晶胞参数为a= 7.425(8)Å，b= 11.581(5) Å，c= 12.081(6) Å，α=85.49(3)º，β=80.63(5)º，γ=85.78(3)º，V=1038.83(5) Å ³；

所述脱氯剂按下述方法制备：将0.1mmol2-甲基丁二酸、0.1mmol1,3-二(吡啶-3-基甲氧基)苯和0.2mmol的硝酸铝溶于10mL乙醇和5mL二甲基乙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60℃下回流12h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120℃条件下加热反应24小时后以5℃/小时降至室温得到所述的脱氯剂。

2.根据权利要求1所述的一种生物质燃料颗粒，其特征在于：所述树茎为落叶松树茎、红橡木树茎中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的一种生物质燃料颗粒，其特征在于：所述树茎的木质素含量为20~28%。

4.根据权利要求3所述的一种生物质燃料颗粒，其特征在于：所述稻草、竹屑和甘蔗渣的含水率≦6%。

5.根据权利要求4所述的一种生物质燃料颗粒，其特征在于由如下重量份数的组分组成：

稻草45~65份；竹屑5~15份；落叶松树茎15~25份；红橡木树茎10~18份；甘蔗渣3~12份；脱氯剂0.5~1份。