CN105238481A - 一种复合生物质燃料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合生物质燃料及其制备方法,所述复合生物质燃料,以干重计,按照重量份的组分为:农林废弃物40-70份、腐殖质层土壤10-20份、废弃轮胎橡胶20-40份、活性炭2-5份、复合助燃剂10-20份;所述复合助燃剂,按照重量份的组分为:海泡石粉80-120份、聚乙二醇10-20份、硅藻土10-20份、硝酸钠10-20份、黑色页岩20-30份、废氰化物残渣1-3份、氧化锰3-7份。本生物质燃料的燃烧温度高,可达1550-1600℃,燃烧效率相比普通生物质燃料提高了40%左右;热值可达4900-5300千卡/千克,每吨生物质燃料相当于0.7吨标准煤;燃烧尾气均符合国家相关规定,且除硫率可达98%,除硝率可达95%。
Description
技术领域
本发明涉及新能源技术领域,具体是一种复合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复合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:
一种复合生物质燃料,以干重计,按照重量份的组分为:农林废弃物40-70份、腐殖质层土壤10-20份、废弃轮胎橡胶20-40份、活性炭2-5份、复合助燃剂10-20份;所述复合助燃剂,按照重量份的组分为:海泡石粉80-120份、聚乙二醇10-20份、硅藻土10-20份、硝酸钠10-20份、黑色页岩20-30份、废氰化物残渣1-3份、氧化锰3-7份。
作为本发明进一步的方案:所述复合生物质燃料,以干重计,按照重量份的组分为:农林废弃物50-60份、腐殖质层土壤14-16份、废弃轮胎橡胶25-35份、活性炭3-4份、复合助燃剂14-16份。
作为本发明进一步的方案:所述复合助燃剂,按照重量份的组分为:海泡石粉90-110份、聚乙二醇14-16份、硅藻土14-16份、硝酸钠14-16份、黑色页岩14-16份、废氰化物残渣1-2份、氧化锰4-6份。
作为本发明进一步的方案:所述复合生物质燃料,以干重计,按照重量份的组分为:农林废弃物55份、腐殖质层土壤15份、废弃轮胎橡胶30份、活性炭4份、复合助燃剂15份;所述复合助燃剂,按照重量份的组分为:海泡石粉100份、聚乙二醇15份、硅藻土15份、硝酸钠15份、黑色页岩15份、废氰化物残渣2份、氧化锰5份。
一种复合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;将废弃轮胎橡胶进行粗粉碎处理,得到粒径均不大于5mm橡胶碎料;
(2)然后,将植物碎料、橡胶碎料、腐殖质层土壤和活性炭一起混合均匀,得到含水率50%-80%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90℃-110℃,时间为20min-40min;冷却至室温;
(4)接着,将向微波处理后的混合浆料中加入复合助燃剂,混合均匀后晾干,得到含水率为8%-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的复合生物质燃料。
作为本发明进一步的方案:步骤(1)中植物碎料、橡胶碎料的粒径大小为2-4mm。
作为本发明进一步的方案:步骤(2)中得到的混合浆料的含水率为60%-70%。
作为本发明进一步的方案:步骤(3)为对混合浆料进行微波处理,微波处理的温度为100℃,时间为30min。
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12%。
作为本发明进一步的方案:步骤(5)中得到的复合生物质燃料的粒径大小为0.3-0.7mm。
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1550-1600℃,燃烧效率相比普通生物质燃料提高了40%左右;热值可达4900-5300千卡/千克,每吨生物质燃料相当于0.7吨标准煤;燃烧尾气均符合国家相关规定,且除硫率可达98%,除硝率可达95%。
(2)本复合生物质燃料的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。
(3)同时可以对工业废弃轮胎橡胶进行回收利用,降低了工业污染,合理回收了能源,同时还可以对金属表面处理的废弃物废氰化物残渣进行处理,产生的微量有害气体和杂质通过活性炭进行吸附,危害性大大降低。
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
一种复合生物质燃料,以干重计,按照重量份的组分为:农林废弃物40份、腐殖质层土壤20份、废弃轮胎橡胶40份、活性炭3份、复合助燃剂10份;所述复合助燃剂,按照重量份的组分为:海泡石粉80份、聚乙二醇20份、硅藻土10份、硝酸钠20份、黑色页岩20份、废氰化物残渣2份、氧化锰7份。
一种复合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,得到粒径均为5mm的植物碎料;将废弃轮胎橡胶进行粗粉碎处理,得到粒径均为5mm橡胶碎料;
(2)然后,将植物碎料、橡胶碎料、腐殖质层土壤和活性炭一起混合均匀,得到含水率50%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110℃,时间为20min;冷却至室温;
(4)接着,将向微波处理后的混合浆料中加入复合助燃剂,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0.8mm的复合生物质燃料。
实施例2
一种复合生物质燃料,以干重计,按照重量份的组分为:农林废弃物55份、腐殖质层土壤15份、废弃轮胎橡胶30份、活性炭4份、复合助燃剂15份;所述复合助燃剂,按照重量份的组分为:海泡石粉100份、聚乙二醇15份、硅藻土15份、硝酸钠15份、黑色页岩15份、废氰化物残渣2份、氧化锰5份。
一种复合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,得到粒径均为4mm的植物碎料;将废弃轮胎橡胶进行粗粉碎处理,得到粒径均为4mm橡胶碎料;
(2)然后,将植物碎料、橡胶碎料、腐殖质层土壤和活性炭一起混合均匀,得到含水率65%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℃,时间为30min;冷却至室温;
(4)接着,将向微波处理后的混合浆料中加入复合助燃剂,混合均匀后晾干,得到含水率为12%的半成品;
(5)最后,将半成品进行精粉碎处理,即得到粒径为0.6mm的复合生物质燃料。
实施例3
一种复合生物质燃料,以干重计,按照重量份的组分为:农林废弃物70份、腐殖质层土壤10份、废弃轮胎橡胶40份、活性炭5份、复合助燃剂10份;所述复合助燃剂,按照重量份的组分为:海泡石粉120份、聚乙二醇10份、硅藻土20份、硝酸钠10份、黑色页岩30份、废氰化物残渣3份、氧化锰3份。
一种复合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,得到粒径均为3mm的植物碎料;将废弃轮胎橡胶进行粗粉碎处理,得到粒径均为3mm橡胶碎料;
(2)然后,将植物碎料、橡胶碎料、腐殖质层土壤和活性炭一起混合均匀,得到含水率80%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90℃,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复合助燃剂,混合均匀后晾干,得到含水率为8%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的复合生物质燃料。
对比例1
一种复合生物质燃料,以干重计,按照重量份的组分为:农林废弃物55份、腐殖质层土壤15份、废弃轮胎橡胶30份、活性炭6份、复合助燃剂15份;所述复合助燃剂,按照重量份的组分为:聚乙二醇15份、硅藻土15份、硝酸钠15份、黑色页岩15份、废氰化物残渣5份、氧化锰5份。其制备方法与实施例2相同。
对比例2
一种复合生物质燃料,以干重计,按照重量份的组分为:农林废弃物55份、腐殖质层土壤15份、废弃轮胎橡胶30份、活性炭8份、复合助燃剂15份;所述复合助燃剂,按照重量份的组分为:海泡石粉15份、硅藻土15份、黑色页岩15份、废氰化物残渣4份、氧化锰5份。其制备方法与实施例2相同。
对比例3
一种复合生物质燃料,以干重计,按照重量份的组分为:农林废弃物55份、腐殖质层土壤15份、废弃轮胎橡胶30份、活性炭2份、复合助燃剂15份;所述复合助燃剂,按照重量份的组分为:海泡石粉200份、硝酸钠15份、黑色页岩15份、废氰化物残渣1份、氧化锰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1550-1600℃;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850℃;单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950℃,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40%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98%,除硝率可达95%;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,而且废氰化物残渣没有残留,利用率为最大,尾气中没有异味。
(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4900-5300千卡/千克,每吨生物质燃料相当于0.7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3500千卡/千克;对比例3制备的生物质燃料的热值不足3900千卡/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 (10)
1.一种复合生物质燃料,其特征在于,以干重计,按照重量份的组分为:农林废弃物40-70份、腐殖质层土壤10-20份、废弃轮胎橡胶20-40份、活性炭2-5份、复合助燃剂10-20份;所述复合助燃剂,按照重量份的组分为:海泡石粉80-120份、聚乙二醇10-20份、硅藻土10-20份、硝酸钠10-20份、黑色页岩20-30份、废氰化物残渣1-3份、氧化锰3-7份。
2.根据权利要求1所述的复合生物质燃料,其特征在于,所述复合生物质燃料,以干重计,按照重量份的组分为:农林废弃物50-60份、腐殖质层土壤14-16份、废弃轮胎橡胶25-35份、活性炭3-4份、复合助燃剂14-16份。
3.根据权利要求1所述的复合生物质燃料,其特征在于,所述复合助燃剂,按照重量份的组分为:海泡石粉90-110份、聚乙二醇14-16份、硅藻土14-16份、硝酸钠14-16份、黑色页岩14-16份、废氰化物残渣1-2份、氧化锰4-6份。
4.根据权利要求3所述的复合生物质燃料,其特征在于,所述复合生物质燃料,以干重计,按照重量份的组分为:农林废弃物55份、腐殖质层土壤15份、废弃轮胎橡胶30份、活性炭4份、复合助燃剂15份;所述复合助燃剂,按照重量份的组分为:海泡石粉100份、聚乙二醇15份、硅藻土15份、硝酸钠15份、黑色页岩15份、废氰化物残渣2份、氧化锰5份。
5.一种如权利要求1-4任一所述的复合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;将废弃轮胎橡胶进行粗粉碎处理,得到粒径均不大于5mm橡胶碎料;
(2)然后,将植物碎料、橡胶碎料、腐殖质层土壤和活性炭一起混合均匀,得到含水率50%-80%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90℃-110℃,时间为20min-40min;冷却至室温;
(4)接着,将向微波处理后的混合浆料中加入复合助燃剂,混合均匀后晾干,得到含水率为8%-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的复合生物质燃料。
6.根据权利要求5所述的复合生物质燃料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中植物碎料、橡胶碎料的粒径大小为2-4mm。
7.根据权利要求5所述的复合生物质燃料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中得到的混合浆料的含水率为60%-70%。
8.根据权利要求5所述的复合生物质燃料的制备方法,其特征在于,步骤(3)为对混合浆料进行微波处理,微波处理的温度为100℃,时间为30min。
9.根据权利要求5所述的复合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12%。
10.根据权利要求5所述的复合生物质燃料的制备方法,其特征在于,步骤(5)中得到的复合生物质燃料的粒径大小为0.3-0.7mm。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160113 |