CN105062609A

CN105062609A - 一种基于有机垃圾发酵残渣的衍生燃料及其制备方法

Info

Publication number: CN105062609A
Application number: CN201510521080.XA
Authority: CN
Inventors: 王春铭; 李子豪; 林康荣; 李芯韵
Original assignee: South China Agricultural University
Current assignee: South China Agricultural University
Priority date: 2015-08-24
Filing date: 2015-08-24
Publication date: 2015-11-18

Abstract

本发明公开了一种基于有机垃圾发酵残渣的衍生燃料及其制备方法。所述衍生燃料包括如下重量百分比的各组分：有机垃圾发酵残渣50～85%、无烟煤5～25%、木屑5～20%、氧化钙0.5～5%、粘结剂1～3%。所述衍生燃料的制备方法包括如下步骤：S1.将有机垃圾经微生物或/和酶发酵后，烘干得到所述有机垃圾发酵残渣；S2.将S1得到的有机垃圾发酵残渣与无烟煤、木屑、氧化钙粉末按比例混合均匀，静置一段时间后再按比例加入粘结剂，混合均匀；S3.将S2得到的混合物挤压成型制成衍生燃料。所述衍生燃料利用有机垃圾发酵后的剩余物生产高热值、低污染的再生燃料，实现有机垃圾的全量利用。

Description

一种基于有机垃圾发酵残渣的衍生燃料及其制备方法

技术领域

本发明属于生物质能领域，具体涉及一种基于有机垃圾发酵残渣的衍生燃料及其制备方法。

背景技术

目前，城市生活垃圾常被用于制造衍生燃料（RDF）。城市生活垃圾衍生燃料具有燃烧稳定、易于运输、易于储存、二次污染低等特点，广泛应用于供热工程、干燥工程和发电工程等领域。

城市生活垃圾中50%以上为有机垃圾，且逐年增长。有机垃圾主要包括餐厨垃圾、农林垃圾（如木质纤维素类物质、农贸市场废弃物）、城市污泥等。这些有机垃圾开发利用价值大，但其含水率高，不便收集运输，易腐并产生恶臭，处理不当容易产生渗沥液等二次污染物。由于有机垃圾可以做为碳源和氮源进行微生物发酵生产高值化产品，如甲烷、氢气、乙醇等，其发酵残渣如何进一步资源化利用已成为当前亟需解决的问题；因此，现亟需提供一种有效利用有机垃圾中的营养物质生产低污染、热值高的衍生燃料及其制备方法。

发明内容

本发明旨在提供一种基于有机垃圾发酵残渣的衍生燃料。所述衍生燃料是利用有机垃圾发酵后的剩余物生产高热值、低污染的再生燃料，实现有机垃圾的全量利用。

本发明的另一目的在于提供一种基于有机垃圾发酵残渣的衍生燃料的制备方法。所述方法将有机垃圾发酵，利用微生物或酶的代谢作用使其含水率降低，既可最大限度地利用有机垃圾中的营养物质，实现其资源化利用，又可提高有机垃圾发酵残渣的热值，利于制备衍生燃料，使废弃物真正实现循环利用。

本发明的上述目的是通过以下技术方案予以实现的。

一种基于有机垃圾发酵残渣的衍生燃料，所述衍生燃料包括如下重量百分比的各组分：有机垃圾发酵残渣50～85%、无烟煤5～25%、木屑5～20%、氧化钙0.5～5%、粘结剂1～3%。

优选地，所述衍生燃料由如下重量百分比的各组分组成：有机垃圾发酵残渣75%、无烟煤15%、木屑5%、氧化钙3%、粘结剂2%。

优选地，所述粘结剂由羧甲基纤维素钠、石灰石和膨润土组成。

优选地，所述粘结剂中的羧甲基纤维素钠和石灰石分别占所述衍生燃料的重量百分比为：羧甲基纤维素钠0.2～0.8%，石灰石0.5～1%；余量为膨润土。

更优选地，所述粘结剂中的羧甲基纤维素钠、石灰石和膨润土分别占所述衍生燃料的重量百分比为：羧甲基纤维素钠0.2～0.8%，石灰石0.5～1%、膨润土0.3～1.2%。

优选地，所述衍生燃料的含水率低于20%。

本发明还提供一种基于有机垃圾发酵残渣的衍生燃料的制备方法，包括如下步骤：

S1.将有机垃圾经微生物或/和酶发酵后，烘干得到所述有机垃圾发酵残渣；

S2.将S1得到的有机垃圾发酵残渣与无烟煤、木屑、氧化钙粉末按比例混合均匀，静置一段时间后再按比例加入粘结剂，混合均匀；

S3.将S2得到的混合物挤压成型制成衍生燃料。

优选地，S1所述有机垃圾是从有机垃圾中分选出杂物后进行破碎得到。

优选地，S1所述烘干是将有机垃圾发酵残渣置于100～300℃下烘至恒重。

优选地，S2所述无烟煤的粒径为2～8mm。

优选地，S2所述木屑的粒径为10～15mm。

优选地，S2所述静置时间为15～45min。

优选地，S3将所述混合物挤压成型后于100～300℃烘干。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明充分利用有机垃圾发酵后的残渣生产再生燃料，实现有机垃圾的全量利用，这些残渣具有高热值，无臭味的特点，所得衍生燃料的热值在22900～28900kJ/kg之间，燃烧稳定，易于储存和运输。

（2）本发明在衍生燃料中添加了氧化钙，使其具有固硫固氯的效果；同时在粘结剂中添加石灰石（主要成分为CaCO₃），除加强衍生燃料各成分间粘结效果外，石灰石燃烧后生成的氯化钙可进一步强化固硫和固氯的效果，有效控制燃烧废气中污染物的排放。

（3）所述方法将有机垃圾发酵，利用微生物的代谢作用使其含水率降低，既可最大限度地利用有机垃圾中的营养物质，实现其资源化利用，又可提高有机垃圾发酵残渣的热值，利于制备衍生燃料，使废弃物真正实现循环利用。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。

实施例1

本实施例提供一种基于有机垃圾发酵残渣的衍生燃料，其组份和重量百分比配比是：有机垃圾发酵残渣75%、无烟煤15%、木屑5%、氧化钙3%、粘结剂2%；其中，粘结剂按羧甲基纤维素钠0.3%，石灰石0.7%、膨润土1%进行配制。

上述衍生燃料的制备方法包括如下步骤：

S1.在餐厨垃圾中投加重量比1%的乳酸发酵菌和0.5%的糖化酶后，30℃发酵10天，然后分离发酵产物乳酸，将剩余残渣置于105℃下烘至恒重。

S2.将无烟煤破碎到粒径为2～8mm，木屑破碎至10～15mm；然后将S1得到的有机垃圾发酵残渣、无烟煤、木屑、氧化钙粉末按上述配比混合，搅拌均匀，静置30分钟；再按配比加入所述粘结剂，搅拌均匀得到混合物料。

S3.将S2得到的混合物料采用衍生燃料压块成型机挤压成尺寸为Φ10mm×20mm的圆柱状衍生燃料，在105℃下烘干制好的衍生燃料，使其含水率低于20%。

按上述方法制备得到的基于有机垃圾发酵残渣的衍生燃料的热值为28900kJ/kg。

实施例2

本实施例提供一种基于有机垃圾发酵残渣的衍生燃料，其组份和重量百分比配比是：有机垃圾发酵残渣50%、无烟煤25%、木屑20%、氧化钙2%、粘结剂3%；其中，粘结剂按羧甲基纤维素钠0.8%，石灰石1%、膨润土1.2%进行配制。

上述衍生燃料的制备方法基本与实施例1相同，不同之处在于：S1中有机垃圾为农贸市场废弃菜叶和水果，在40℃下厌氧发酵20天，产生甲烷后取其发酵残渣于200℃下烘至恒重；S2中所述静置的时间为15分钟；S3中烘干的温度为200℃。

按上述方法制备得到的基于有机垃圾发酵残渣的衍生燃料的热值为27868.7kJ/kg。

实施例3

本实施例提供一种基于有机垃圾发酵残渣的衍生燃料，其组份和重量百分比配比是：有机垃圾发酵残渣85%、无烟煤5%、木屑5%、氧化钙2%、粘结剂3%；其中，粘结剂按羧甲基纤维素钠0.2%，石灰石0.5%、膨润土2.3%进行配制。

上述衍生燃料的制备方法基本与实施例1相同，不同之处在于：S1中利用农林废弃物秸秆在投加纤维素分解菌和纤维素酶后于30℃下乙醇发酵7天，蒸馏得到乙醇后，将剩余残渣于300℃下烘至恒重；S2中所述静置的时间为45分钟；S3中烘干的温度为200℃。按上述方法制备得到的基于有机垃圾发酵残渣的衍生燃料的热值为25769.5kJ/kg。

实施例4

本实施例提供一种基于有机垃圾发酵残渣的衍生燃料，其组份和重量百分比配比是：有机垃圾发酵残渣85%、无烟煤5%、木屑7%、氧化钙2%、粘结剂1%；其中，粘结剂按羧甲基纤维素钠0.2%，石灰石0.5%、膨润土0.3%进行配制。

上述衍生燃料的制备方法与实施例3基本相同。不同之处在于：S1中有机垃圾发酵残渣是指在城市污泥中投加EM菌后堆制20天，经过二次升温发酵的剩余物，按上述方法制备得到基于有机垃圾发酵残渣的衍生燃料的热值为26352.6kJ/kg。

对比例1

本对比例提供一种基于生活垃圾的衍生燃料，其组份和重量百分比配比是：生活垃圾可燃物75%、无烟煤20%、氧化钙3%、粘结剂2%；其中，粘结剂按羧甲基纤维素钠0.3%，石灰石0.7%、膨润土1%进行配制。

上述衍生燃料的制备包括如下步骤：

S1.分选出生活垃圾中的可燃组分，105℃烘干至恒重，破碎；

S2.将无烟煤破碎到粒径为2～8mm，然后将S1得到的生活垃圾可燃组分、无烟煤、氧化钙粉末按上述配比混合，搅拌均匀，静置30分钟；再按配比加入所述粘结剂，搅拌均匀得到混合物料；

按上述方法制备得到的衍生燃料的热值为21689.3kJ/kg。本对比例所得衍生燃料的组分不包括木屑，其热值较低。另外，衍生燃料组分中由生活垃圾可燃物代替有机垃圾发酵残渣；由于生活垃圾中可燃物包括塑料类物质，其成分主要为聚氯乙烯，所制成的衍生燃料在燃烧后产生的废气中易含有二噁英；而且重金属物质常随着生活垃圾可燃物混入衍生燃料中，燃烧后产生的含有重金属的飞灰难以处理。

目前，有分选出生活垃圾中的废纸和废纺织物用于制备衍生燃料的方法，其热值虽较高，但该方法未涉及有机垃圾，更未涉及有机垃圾发酵后残渣。本发明针对有机垃圾提出通过发酵实现其资源化利用，并明确发酵后残渣制备衍生燃料的方法，形成高值化产品，充分实现有机垃圾的资源化利用，具有积极的节能减排作用。

Claims

1.一种基于有机垃圾发酵残渣的衍生燃料，其特征在于，所述衍生燃料包括如下重量百分比的各组分：有机垃圾发酵残渣50～85%、无烟煤5～25%、木屑5～20%、氧化钙0.5～5%、粘结剂1～3%。

2.根据权利要求1所述的衍生燃料，其特征在于，所述衍生燃料由如下重量百分比的各组分组成：有机垃圾发酵残渣75%、无烟煤15%、木屑5%、氧化钙3%、粘结剂2%。

3.根据权利要求1所述的衍生燃料，其特征在于，所述粘结剂由羧甲基纤维素钠、石灰石和膨润土组成。

4.根据权利要求3所述的衍生燃料，其特征在于，所述粘结剂中的羧甲基纤维素钠和石灰石分别占所述衍生燃料的重量百分比为：羧甲基纤维素钠0.2～0.8%，石灰石0.5～1%；余量为膨润土。

5.根据权利要求1所述的衍生燃料，其特征在于，所述衍生燃料的含水率低于20%。

6.一种权利要求1所述基于有机垃圾发酵残渣的衍生燃料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S3.将S2得到的混合物挤压成型制成衍生燃料。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，S1所述烘干是将有机垃圾发酵残渣置于100～300℃下烘至恒重。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，S2所述无烟煤的粒径为2～8mm。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，S2所述木屑的粒径为10～15mm。

10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，S2所述静置时间为15～45min。