CN105238480A - 一种高效生物质燃料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效生物质燃料及其制备方法，所述一种高效生物质燃料，以干重计，按照重量份的组分为：农林废弃物60-80份、污泥5-15份、有机硅废料25-35份、粘合剂1-15份、助燃剂5-15份；所述助燃剂，按照重量份的组分为：凹凸棒石粘土80-100份、白云石粉10-20份、重钙粉5-10份、碳酰二胺1-8份、高氯酸钾5-15份、氧化锰2-8份、高锰酸钾6-12份、羧甲基纤维素1-8份。本生物质燃料的燃烧温度高，可达1350-1400℃，燃烧效率相比普通生物质燃料提高了32%左右；热值可达5100-5300千卡/千克，每吨生物质燃料相当于0.75吨标准煤；燃烧尾气均符合国家相关规定，且除硫率可达97.4%，除硝率可达93.2%。

Description

一种高效生物质燃料及其制备方法
技术领域
本发明涉及新能源领域，具体是一种高效生物质燃料及其制备方法。
背景技术
农林废弃物是农林作物收获和加工过程中产生大量的废弃物，例如，农作物收获时残留在农田里的秸秆，农业生产过程中剩余的稻壳、糠皮，林业生产过程中残留的树枝、树叶、木屑和木材加工的边角料等，以及食品加工工业排出的残渣。我国农林废弃物资源丰富，目前，农林废弃物松散地分散在大面积范围内，除少部分的农作物秸秆用于家畜饲料、做饭和取暖外，大部分被作为废弃物弃之于田野。农林废弃物的利用方式有很多，其中农林废弃物的直接燃烧是应用最多的利用方式。然而，长期以来由于农林废弃物直接燃烧能源利用效率低，燃烧温度低，限制了其应用范围。工业生产中的各种窑炉加热需要大量能源，是一个巨大的利用市场，然而对燃料的燃烧温度要求1100℃以上，而采用传统燃烧方法的温度只有600-700℃，农林废弃物的成型燃料的燃烧温度也难以超过1000℃，不能适应工业燃料品质的要求；对农林废弃物常规的气化和液化燃料成本高，不能适应工业燃料经济指标的要求。所以，我国每年产生的7亿吨秸秆和2亿吨林业废料，不能进入工业窑炉燃料这个正适合生物质分散性特点的市场。大多数秸秆在田野被焚烧，造成污染和事故，枯枝落叶和杂草更是任其腐烂。
海泡石是一种具层链状结构的含水富镁硅酸盐黏土矿物。斜方晶系或单斜晶系，一般呈块状、土状或纤维状集合体。颜色呈白色、浅灰色、暗灰、黄褐色、玫瑰红色、浅蓝绿色。新鲜面为珍珠光泽,风化后为土状光泽。硬度2～3,密度2～2.5g/cm3。具有滑感和涩感，粘舌。干燥状态下性脆。收缩率低,可塑性好，比表面大,吸附性强。溶于盐酸、质轻。海泡石还具有脱色、隔热、绝缘、抗腐蚀、抗辐射及热稳定等性能。主要产于海相沉积-风化改造型矿床中；亦出现于热液矿脉中。
如何有效回收利用农林废弃物，是当下一种热门的研究课题；其中，以将农林废弃物制备成生物质燃料最为突出。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效生物质燃料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高效生物质燃料，以干重计，按照重量份的组分为：农林废弃物60-80份、污泥5-15份、有机硅废料25-35份、粘合剂1-15份、助燃剂5-15份；所述助燃剂，按照重量份的组分为：凹凸棒石粘土80-100份、白云石粉10-20份、重钙粉5-10份、碳酰二胺1-8份、高氯酸钾5-15份、氧化锰2-8份、高锰酸钾6-12份、羧甲基纤维素1-8份。
作为本发明进一步的方案：农林废弃物65-75份、污泥8-12份、有机硅废料28-32份、粘合剂5-10份、助燃剂8-12份。
作为本发明进一步的方案：所述助燃剂，按照重量份的组分为：凹凸棒石粘土85-95份、白云石粉12-18份、重钙粉6-8份、碳酰二胺3-6份、高氯酸钾8-12份、氧化锰4-6份、高锰酸钾8-10份、羧甲基纤维素3-7份。
作为本发明进一步的方案：所述一种高效生物质燃料，以干重计，按照重量份的组分为：农林废弃物70份、污泥10份、有机硅废料30份、粘合剂8份、助燃剂10份。
作为本发明进一步的方案：所述助燃剂，按照重量份的组分为：凹凸棒石粘土90份、白云石粉15份、重钙粉7份、碳酰二胺5份、高氯酸钾10份、氧化锰5份、高锰酸钾9份、羧甲基纤维素5份。
作为本发明进一步的方案：所述粘合剂为聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯的一种或多种。
本发明还提供一种高效生物质燃料的制备方法，具体步骤为：
（1）首先，将农林废弃物进行粗粉碎处理，得到粒径均不大于5mm的植物碎料；将有机硅废料进行粗粉碎处理，得到粒径为1.5-2.5mm有机硅碎料；
（2）然后，将植物碎料、有机硅碎料和污泥并加入粘合剂一起混合均匀，得到含水率65%-70%的混合浆料；
（3）其次，对混合浆料进行微波处理，微波处理的温度为100℃-105℃，时间为35min-45min；冷却至室温；
（4）接着，将向微波处理后的混合浆料中加入助燃剂，混合均匀后晾干，得到含水率为10%-15%的半成品；
（5）最后，将半成品进行精粉碎处理，即得到粒径不大于0.8mm的一种高效生物质燃料。
作为本发明进一步的方案：步骤（4）中得到的半成品的含水率为13%。
作为本发明进一步的方案：步骤（5）中得到的一种高效生物质燃料的粒径大小为0.3-0.5mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）本生物质燃料的燃烧温度高，可达1350-1400℃，燃烧效率相比普通生物质燃料提高了32%左右；热值可达5100-5300千卡/千克，每吨生物质燃料相当于0.75吨标准煤；燃烧尾气均符合国家相关规定，且除硫率可达97.4%，除硝率可达93.2%。
（2）本发明为国民经济生产提供了一种低成本的高温能源，能够满足大多数工业加热和窑炉燃料的温度要求，使得生物质燃料能广泛应用于工业能源领域，例如，火力发电、金属熔炼、海水淡化、城镇取暖、石灰烧制、热制空调、工业加热，其应用前景极为广阔。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种高效生物质燃料，以干重计，按照重量份的组分为：农林废弃物60份、污泥15份、有机硅废料35份、粘合剂15份、助燃剂5份；所述助燃剂，按照重量份的组分为：凹凸棒石粘土80份、白云石粉20份、重钙粉5份、碳酰二胺1份、高氯酸钾15份、氧化锰8份、高锰酸钾6份、羧甲基纤维素1份。
一种高效生物质燃料的制备方法，具体步骤为：
（1）首先，将农林废弃物进行粗粉碎处理，得到粒径均不大于5mm的植物碎料；将有机硅废料进行粗粉碎处理，得到粒径为2.5mm有机硅碎料；
（2）然后，将植物碎料、有机硅碎料和污泥并加入粘合剂一起混合均匀，得到含水率68%的混合浆料；
（3）其次，对混合浆料进行微波处理，微波处理的温度为100℃-105℃，时间为35min，冷却至室温；
（4）接着，将向微波处理后的混合浆料中加入助燃剂，混合均匀后晾干，得到含水率为15%的半成品；
（5）最后，将半成品进行精粉碎处理，即得到粒径为0.5mm的一种高效生物质燃料。
实施例2
一种高效生物质燃料，以干重计，按照重量份的组分为：农林废弃物70份、污泥10份、有机硅废料30份、粘合剂8份、助燃剂10份；所述助燃剂，按照重量份的组分为：凹凸棒石粘土90份、白云石粉15份、重钙粉7份、碳酰二胺5份、高氯酸钾10份、氧化锰5份、高锰酸钾9份、羧甲基纤维素5份。
一种高效生物质燃料的制备方法，具体步骤为：
（1）首先，将农林废弃物进行粗粉碎处理，得到粒径均不大于5mm的植物碎料；将有机硅废料进行粗粉碎处理，得到粒径为1.5mm有机硅碎料；
（2）然后，将植物碎料、有机硅碎料和污泥并加入粘合剂一起混合均匀，得到含水率68%的混合浆料；
（3）其次，对混合浆料进行微波处理，微波处理的温度为102℃，时间为35min，冷却至室温；
（4）接着，将向微波处理后的混合浆料中加入助燃剂，混合均匀后晾干，得到含水率为13%的半成品；
（5）最后，将半成品进行精粉碎处理，即得到粒径为0.4mm的一种高效生物质燃料。
实施例3
一种高效生物质燃料，以干重计，按照重量份的组分为：农林废弃物80份、污泥10份、有机硅废料35份、粘合剂15份、助燃剂10份；所述助燃剂，按照重量份的组分为：凹凸棒石粘土100份、白云石粉20份、重钙粉10份、碳酰二胺8份、高氯酸钾15份、氧化锰8份、高锰酸钾12份、羧甲基纤维素8份。
一种高效生物质燃料的制备方法，具体步骤为：
（1）首先，将农林废弃物进行粗粉碎处理，得到粒径均不大于5mm的植物碎料；将有机硅废料进行粗粉碎处理，得到粒径为2mm有机硅碎料；
（2）然后，将植物碎料、有机硅碎料和污泥并加入粘合剂一起混合均匀，得到含水率70%的混合浆料；
（3）其次，对混合浆料进行微波处理，微波处理的温度为105℃，时间为40min，冷却至室温；
（4）接着，将向微波处理后的混合浆料中加入助燃剂，混合均匀后晾干，得到含水率为14%的半成品；
（5）最后，将半成品进行精粉碎处理，即得到粒径为0.5mm的一种高效生物质燃料。对比例1
一种高效生物质燃料，以干重计，按照重量份的组分为：农林废弃物70份、污泥10份、有机硅废料30份、粘合剂8份、助燃剂10份；所述助燃剂，按照重量份的组分为：白云石粉15份、重钙粉7份、碳酰二胺5份、高氯酸钾10份、氧化锰5份、高锰酸钾9份、羧甲基纤维素5份。其制备方法与实施例2相同。
对比例2
一种高效生物质燃料，以干重计，按照重量份的组分为：农林废弃物70份、污泥10份、有机硅废料30份、粘合剂8份、助燃剂10份；所述助燃剂，按照重量份的组分为：凹凸棒石粘土15份、白云石粉15份、重钙粉7份、碳酰二胺5份、高氯酸钾10份、氧化锰5份、高锰酸钾9份、羧甲基纤维素5份。其制备方法与实施例2相同。
对比例3
一种高效生物质燃料，以干重计，按照重量份的组分为：农林废弃物70份、污泥10份、有机硅废料30份、粘合剂8份、助燃剂10份；所述助燃剂，按照重量份的组分为：凹凸棒石粘土150份、白云石粉15份、重钙粉7份、碳酰二胺5份、高氯酸钾10份、氧化锰5份、高锰酸钾9份、羧甲基纤维素5份。其制备方法与实施例2相同。
检测实验
（1）以实施例1-3和对比例1-3制备的产品为燃料，利用燃料流态化的特点和粉尘爆炸的原理，将燃料通过气体输送实现燃料和成比例的空气炉外均匀混合，实现生物质的流态化喂入生物质燃料燃烧炉中燃烧。
（1.1）经检测燃烧温度发现：实施例1-3制备的生物质燃料的燃烧温度可达1350-1400℃；对比例1和对比例2制备的生物质燃料的燃烧温度仅能达到900℃，但其升温速度显著高于实施例1-3；对比例3制备的生物质燃料的燃烧温度仅能达到850℃，且升温速度显著低于实施例1-3；与对比例1-3制备的生物质燃料相比，实施例1-3制备的生物质燃料的利用率提高了32%左右。
（1.2）经检测燃烧尾气发现：实施例1-3制备的生物质燃料，以及对比例1制备的生物质燃料的燃烧尾气均符合国家相关规定，且除硫率可达97.4%，除硝率可达93.2%；对比例2和对比例3制备的生物质燃料的燃烧尾气均不能满足国家相关规定。
（1.3）经检测燃料热值发现：实施例1-3制备的生物质燃料的热值为5100-5300千卡/千克，每吨生物质燃料相当于0.75吨标准煤；对比例1和对比例2制备的生物质燃料的热值不足3600千卡/千克；对比例3制备的生物质燃料的热值不足4000千卡/千克。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (9)

1.一种高效生物质燃料，以干重计，按照重量份的组分为：农林废弃物60-80份、污泥5-15份、有机硅废料25-35份、粘合剂1-15份、助燃剂5-15份；所述助燃剂，按照重量份的组分为：凹凸棒石粘土80-100份、白云石粉10-20份、重钙粉5-10份、碳酰二胺1-8份、高氯酸钾5-15份、氧化锰2-8份、高锰酸钾6-12份、羧甲基纤维素1-8份。
2.根据权利要求1所述的一种高效生物质燃料，其特征在于，农林废弃物65-75份、污泥8-12份、有机硅废料28-32份、粘合剂5-10份、助燃剂8-12份。
3.根据权利要求1所述的一种高效生物质燃料，其特征在于，所述助燃剂，按照重量份的组分为：凹凸棒石粘土85-95份、白云石粉12-18份、重钙粉6-8份、碳酰二胺3-6份、高氯酸钾8-12份、氧化锰4-6份、高锰酸钾8-10份、羧甲基纤维素3-7份。
4.根据权利要求1-3之一所述的一种高效生物质燃料，其特征在于，所述一种高效生物质燃料，以干重计，按照重量份的组分为：农林废弃物70份、污泥10份、有机硅废料30份、粘合剂8份、助燃剂10份。
5.根据权利要求1-4之一所述的一种高效生物质燃料，其特征在于，所述助燃剂，按照重量份的组分为：凹凸棒石粘土90份、白云石粉15份、重钙粉7份、碳酰二胺5份、高氯酸钾10份、氧化锰5份、高锰酸钾9份、羧甲基纤维素5份。
6.根据权利要求1所述的一种高效生物质燃料，其特征在于，所述粘合剂为聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯的一种或多种。
7.一种如权利要求1-5任一所述的一种高效生物质燃料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
（1）首先，将农林废弃物进行粗粉碎处理，得到粒径均不大于5mm的植物碎料；将有机硅废料进行粗粉碎处理，得到粒径为1.5-2.5mm有机硅碎料；
（2）然后，将植物碎料、有机硅碎料和污泥并加入粘合剂一起混合均匀，得到含水率65%-70%的混合浆料；
（3）其次，对混合浆料进行微波处理，微波处理的温度为100℃-105℃，时间为35min-45min；冷却至室温；
（4）接着，将向微波处理后的混合浆料中加入助燃剂，混合均匀后晾干，得到含水率为10%-15%的半成品；
（5）最后，将半成品进行精粉碎处理，即得到粒径不大于0.8mm的一种高效生物质燃料。
8.根据权利要求7所述的一种高效生物质燃料的制备方法，其特征在于，步骤（4）中得到的半成品的含水率为13%。
9.根据权利要求7所述的一种高效生物质燃料的制备方法，其特征在于，步骤（5）中得到的一种高效生物质燃料的粒径大小为0.3-0.5mm。
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