CN104987908A - 一种固体生物质燃料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种固体生物质燃料的制备方法，由秸秆、树叶、稻壳、稻糠和玉米糠中的一种或多种按任意比例混合，粉碎并通过搅拌，进行无氧发酵，所得产物自然晾干；经过硬化→炭化→硬化→炭化的工艺，利用压缩机进行硬化，第一次硬化密度为0.20-0.30g/m3，第二次硬化密度为0.40-0.50g/m3；第一次炭化含水率控制在2.00-3.00%，第二次炭化含水率控制在0.01-0.03%，炭化后的产物通过水雾降温，温度达到80-90℃时，再次加湿，控制含水率5.00-8.00%；本发明生产的固体生物质燃料，可以作为发电、供暖煤炭的燃料，能够实现能源方面的低成本，高收益。

Description

一种固体生物质燃料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种新型固体生物质燃料的方法，特别是通过控制硬化压力和炭化温度制备固体生物质燃料的方法。
背景技术
农作物秸秆是一种宝贵的可再生资源，但是长期以来由于受消费观念和生活方式的影响，我国农村秸秆资源完全处于高消耗、高污染、低产出的状况，相当多的一部分农作物秸秆被弃置或者进行焚烧，没有得到合理开发利用。据调查，目前我国秸秆利用率约为33%，其中大部分未加处理，经过技术处理后利用的仅约占2.6%。因此，综合利用农作物秸秆资源对于节约资源、保护环境、增加农民收入、促进农业的可持续发展都具有重要的现实意义。
现在对秸秆处理的主流技术是秸秆固化成型技术，即采用稻草秸秆、麦秸秆、玉米秸秆等农业废弃物作为原材料，通过专用设备秸秆压块机经过粉碎处理、压缩处理等工艺，压制成一种可直接燃烧的固体生物质燃料。这种技术得到的固体生物质燃料，其燃烧热值偏低，热值为3000-3500 kcal/kg，且燃烧时会产生大量浓烟。尤其，在大量使用该技术处理的秸秆燃烧时，其燃烧产生的颗粒物，对人的呼吸系统有较大危害。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提出了一种固体生物质燃料的制备方法：
由黄色垃圾为原料加工制作，具体步骤如下：
（1）将黄色垃圾烘干，粉碎至80-100目；
（2）将步骤（1）所得物进行一次硬化，即将步骤（1）所得物投入压缩机，使压缩后的物质密度为0.20-0.30g/m3；
（3）将步骤（2）所得物进行一次炭化，即在缺氧或贫氧条件下，,将步骤（2）所得物进行预热处理，温度控制在60-70℃，待温度稳定，迅速升温至110-120℃保持稳定，含水率控制在2.00-3.00%，制备相应的炭材；
（4）将步骤（3）所得物进行二次硬化，即将步骤（3）所得物投入压缩机，使压缩后的物质密度为0.40-0.50g/ m3；
（5）将步骤（4）所得物进行二次炭化，即在缺氧或贫氧条件下，将步骤（4）所得物进行预热处理，温度控制在80-90℃，待温度稳定，迅速升温至180-210℃保持稳定，含水率控制在0.01-0.03%，制备相应的炭材；
（6）将步骤（5）所得物通过喷水装置产生的水雾进行降温，温度达到80-90℃时，再次加湿，使其含水率控制在5.00-8.00%。
所述黄色垃圾，包括秸秆、树叶、稻壳、稻糠和玉米糠中的一种或多种按任意比例混合而成。
本发明的有益效果是，制备的固体生物质燃料具有燃烧热值高，燃烧过程中产生的烟雾明显减少，燃烧后的灰分少。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的方法和效果进一步说明。
实施例1
原料：秸秆30kg、树叶10kg、稻壳20kg、稻糠20kg、玉米糠20kg，利用粉碎机，进行粉碎至80-100目，通过搅拌机混合均匀制成黄色垃圾。
由黄色垃圾为原料加工制作，具体步骤如下：
（1）将黄色垃圾烘干，粉碎至80-100目；
（2）将步骤（1）所得物进行一次硬化，即将步骤（1）所得物投入压缩机，使压缩后的物质密度为0.20g/m3；
（3）将步骤（2）所得物进行一次炭化，即在缺氧或贫氧条件下，,将步骤（2）所得物进行预热处理，温度控制在60℃，待温度稳定，迅速升温至110℃保持稳定，含水率控制在2.00%左右，制备相应的炭材；
（4）将步骤（3）所得物进行二次硬化，即将步骤（3）所得物投入压缩机，使压缩后的物质密度为0.45g/ m3；
（5）将步骤（4）所得物进行二次炭化，即在缺氧或贫氧条件下，将步骤（4）所得物进行预热处理，温度控制在80℃，待温度稳定，迅速升温至180℃保持稳定，含水率控制在0.02%左右，制备相应的炭材；
（6）将步骤（5）所得物通过喷水装置产生的水雾进行降温，温度达到80℃时，再次加湿，使其含水率控制在5.00%。
得到的固体生物质燃料经过热工实验，其燃烧产生的热值为5100-5400kcal/kg，燃烧温度达到800-900℃；每吨固体生物质燃料，在标准条件下燃烧，产生二氧化碳2550-2590kg，二氧化硫7.9-8.3kg，氮氧化合物6.8-7.1kg。
实施例2
原料：秸秆30kg、树叶10kg、稻壳20kg、稻糠20kg、玉米糠20kg，利用粉碎机，进行粉碎至80-100目，通过搅拌机混合均匀制成黄色垃圾。
由黄色垃圾为原料加工制作，具体步骤如下：
（1）将黄色垃圾烘干，粉碎至80-100目；
（2）将步骤（1）所得物进行一次硬化，即将步骤（1）所得物投入压缩机，使压缩后的物质密度为0.25g/m3；
（3）将步骤（2）所得物进行一次炭化，即在缺氧或贫氧条件下，,将步骤（2）所得物进行预热处理，温度控制在65℃，待温度稳定，迅速升温至115℃保持稳定，含水率控制在2.00%左右，制备相应的炭材；
（4）将步骤（3）所得物进行二次硬化，即将步骤（3）所得物投入压缩机，使压缩后的物质密度为0.40g/ m3；
（5）将步骤（4）所得物进行二次炭化，即在缺氧或贫氧条件下，将步骤（4）所得物进行预热处理，温度控制在85℃，待温度稳定，迅速升温至200℃保持稳定，含水率控制在0.02%左右，制备相应的炭材；
（6）将步骤（5）所得物通过喷水装置产生的水雾进行降温，温度达到85℃时，再次加湿，使其含水率控制在7.00%。
得到的固体生物质燃料经过热工实验，其燃烧产生的热值为6100-6400kcal/kg，燃烧温度达到900-1100℃；每吨固体生物质燃料，在标准条件下燃烧，产生二氧化碳2510-2560kg，二氧化硫7.6-8.1kg，氮氧化合物6.6-6.9kg。
实施例3
原料：秸秆30kg、树叶10kg、稻壳20kg、稻糠20kg、玉米糠20kg，利用粉碎机，进行粉碎至80-100目，通过搅拌机混合均匀制成黄色垃圾；
由黄色垃圾为原料加工制作，具体步骤如下：
（1）将黄色垃圾烘干，粉碎至80-100目；
（2）将步骤（1）所得物进行一次硬化，即将步骤（1）所得物投入压缩机，使压缩后的物质密度为0.30g/m3；
（3）将步骤（2）所得物进行一次炭化，即在缺氧或贫氧条件下，,将步骤（2）所得物进行预热处理，温度控制在70℃，待温度稳定，迅速升温至120℃保持稳定，含水率控制在2.00%左右，制备相应的炭材；
（4）将步骤（3）所得物进行二次硬化，即将步骤（3）所得物投入压缩机，使压缩后的物质密度为0.50g/ m3；
（5）将步骤（4）所得物进行二次炭化，即在缺氧或贫氧条件下，将步骤（4）所得物进行预热处理，温度控制在85℃，待温度稳定，迅速升温至200℃保持稳定，含水率控制在0.02%左右，制备相应的炭材；
（6）将步骤（5）所得物通过喷水装置产生的水雾进行降温，温度达到80-90℃时，再次加湿，使其含水率控制在8.00%。
得到的固体生物质燃料经过热工实验，其燃烧产生的热值为5600-5900kcal/kg，燃烧温度达到1100-1200℃；每吨固体生物质燃料，在标准条件下燃烧，产生二氧化碳2580-2620kg，二氧化硫7.8-8.2kg，氮氧化合物6.9-7.2kg。
实施例4
原料：秸秆40kg、稻壳20kg、稻糠20kg、玉米糠20kg，利用粉碎机，进行粉碎至80-100目，通过搅拌机混合均匀制成黄色垃圾。
由黄色垃圾为原料加工制作，具体步骤如下：
（1）将黄色垃圾烘干，粉碎至80-100目；
（2）将步骤（1）所得物进行一次硬化，即将步骤（1）所得物投入压缩机，使压缩后的物质密度为0.20g/m3；
（3）将步骤（2）所得物进行一次炭化，即在缺氧或贫氧条件下，,将步骤（2）所得物进行预热处理，温度控制在60℃，待温度稳定，迅速升温至110℃保持稳定，含水率控制在2.00%左右，制备相应的炭材；
（4）将步骤（3）所得物进行二次硬化，即将步骤（3）所得物投入压缩机，使压缩后的物质密度为0.45g/ m3；
（5）将步骤（4）所得物进行二次炭化，即在缺氧或贫氧条件下，将步骤（4）所得物进行预热处理，温度控制在80℃，待温度稳定，迅速升温至180℃保持稳定，含水率控制在0.02%左右，制备相应的炭材；
（6）将步骤（5）所得物通过喷水装置产生的水雾进行降温，温度达到80℃时，再次加湿，使其含水率控制在5.00%。
得到的固体生物质燃料经过热工实验，其燃烧产生的热值为5400-5700kcal/kg，燃烧温度达到900-1000℃；每吨固体生物质燃料，在标准条件下燃烧，产生二氧化碳2550-2580kg，二氧化硫7.8-8.2kg，氮氧化合物6.5-6.8kg。
实施例5
原料：秸秆40kg、稻壳20kg、稻糠20kg、玉米糠20kg，利用粉碎机，进行粉碎至80-100目，通过搅拌机混合均匀制成黄色垃圾。
由黄色垃圾为原料加工制作，具体步骤如下：
（1）将黄色垃圾烘干，粉碎至80-100目；
（2）将步骤（1）所得物进行一次硬化，即将步骤（1）所得物投入压缩机，使压缩后的物质密度为0.25g/m3；
（3）将步骤（2）所得物进行一次炭化，即在缺氧或贫氧条件下，,将步骤（2）所得物进行预热处理，温度控制在65℃，待温度稳定，迅速升温至115℃保持稳定，含水率控制在2.00%左右，制备相应的炭材；
（4）将步骤（3）所得物进行二次硬化，即将步骤（3）所得物投入压缩机，使压缩后的物质密度为0.40g/ m3；
（5）将步骤（4）所得物进行二次炭化，即在缺氧或贫氧条件下，将步骤（4）所得物进行预热处理，温度控制在85℃，待温度稳定，迅速升温至200℃保持稳定，含水率控制在0.02%左右，制备相应的炭材；
（6）将步骤（5）所得物通过喷水装置产生的水雾进行降温，温度达到85℃时，再次加湿，使其含水率控制在7.00%。
得到的固体生物质燃料经过热工实验，其燃烧产生的热值为6300-6500kcal/kg，燃烧温度达到1100-1200℃；每吨固体生物质燃料，在标准条件下燃烧，产生二氧化碳2580-2620kg，二氧化硫7.7-8.1kg，氮氧化合物6.7-6.9kg。
实施例6
原料：秸秆40kg、稻壳20kg、稻糠20kg、玉米糠20kg，利用粉碎机，进行粉碎至80-100目，通过搅拌机混合均匀制成黄色垃圾。
由黄色垃圾为原料加工制作，具体步骤如下：
（1）将黄色垃圾烘干，粉碎至80-100目；
（2）将步骤（1）所得物进行一次硬化，即将步骤（1）所得物投入压缩机，使压缩后的物质密度为0.30g/m3；
（3）将步骤（2）所得物进行一次炭化，即在缺氧或贫氧条件下，,将步骤（2）所得物进行预热处理，温度控制在70℃，待温度稳定，迅速升温至120℃保持稳定，含水率控制在2.00%左右，制备相应的炭材；
（4）将步骤（3）所得物进行二次硬化，即将步骤（3）所得物投入压缩机，使压缩后的物质密度为0.50g/ m3；
（5）将步骤（4）所得物进行二次炭化，即在缺氧或贫氧条件下，将步骤（4）所得物进行预热处理，温度控制在85℃，待温度稳定，迅速升温至200℃保持稳定，含水率控制在0.02%左右，制备相应的炭材；
（6）将步骤（5）所得物通过喷水装置产生的水雾进行降温，温度达到80-90℃时，再次加湿，使其含水率控制在8.00%。
得到的固体生物质燃料经过热工实验，其燃烧产生的热值为5800-6100kcal/kg，燃烧温度达到1100-1200℃；每吨固体生物质燃料，在标准条件下燃烧，产生二氧化碳2610-2640kg，二氧化硫8.1-8.3kg，氮氧化合物6.8-7.2kg。

Claims (1)

1.一种固体生物质燃料的制备工艺，其特征是：由黄色垃圾为原料加工制作，具体步骤如下：
（1）将黄色垃圾烘干，粉碎至80-100目；
（2）将步骤（1）所得物进行一次硬化，即将步骤（1）所得物投入压缩机，使压缩后的物质密度为0.20-0.30g/m3；
（3）将步骤（2）所得物进行一次炭化，即在缺氧或贫氧条件下，将步骤（2）所得物进行预热处理，温度控制在60-70℃，待温度稳定，迅速升温至110-120℃保持稳定，含水率控制在2.00-3.00%，制备相应的炭材；
（4）将步骤（3）所得物进行二次硬化，即将步骤（3）所得物投入压缩机，使压缩后的物质密度为0.40-0.50g/ m3；
（5）将步骤（4）所得物进行二次炭化，即在缺氧或贫氧条件下，将步骤（4）所得物进行预热处理，温度控制在80-90℃，待温度稳定，迅速升温至180-210℃保持稳定，含水率控制在0.01-0.03%，制备相应的炭材；
（6）将步骤（5）所得物通过喷水装置产生的水雾进行降温，温度达到80-90℃时，再次加湿，使其含水率控制在5.00-8.00%；
所述的黄色垃圾，包括秸秆、树叶、稻壳、稻糠和玉米糠中的一种或多种按任意比例混合。
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