CN105296046A - 一种含钙质页岩的生物质燃料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含钙质页岩的生物质燃料，组分为：农林废弃物40-70份、污泥10-20份、废橡胶20-40份、助燃剂10-20份；助燃剂，按照重量份的组分为：海泡石粉80-100份、钙质页岩10-25份、碳酸氢钠10-16份、磷酸二铵5-15份、碳酸镁8-16份、氯化钙5-20份、二茂铁7-18份、氧化锌2-10份、氧化铜2-10份、高锰酸钾8-25份、活性炭5-10份、钠米镍粉2-5份。本发明的生物质燃料燃烧温度可达1250-1300℃，燃烧效率相比普通生物质燃料提高了28%左右；热值可达4550-4900千卡/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。

Description

一种含钙质页岩的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，具体是一种含钙质页岩的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含钙质页岩的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：

一种含钙质页岩的生物质燃料，以干重计，按照重量份的组分为：农林废弃物40-70份、污泥10-20份、废橡胶20-40份、助燃剂10-20份；所述助燃剂，按照重量份的组分为：海泡石粉80-100份、钙质页岩10-25份、碳酸氢钠10-16份、磷酸二铵5-15份、碳酸镁8-16份、氯化钙5-20份、二茂铁7-18份、氧化锌2-10份、氧化铜2-10份、高锰酸钾8-25份、活性炭5-10份、钠米镍粉2-5份。

进一步，所述助燃剂，按照重量份的组分为：海泡石粉80-90份、钙质页岩15-20份、碳酸氢钠12-16份、磷酸二铵5-10份、碳酸镁10-16份、氯化钙8-16份、二茂铁10-16份、氧化锌5-10份、氧化铜5-10份、高锰酸钾10-20份、活性炭5-10份、钠米镍粉2-5份。

进一步，所述的含钙质页岩的生物质燃料，以干重计，按照重量份的组分为：农林废弃物55份、污泥15份、废橡胶30份、助燃剂15份；所述助燃剂，按照重量份的组分为：海泡石粉90份、钙质页岩16份、碳酸氢钠13份、磷酸二铵6份、碳酸镁12份、氯化钙10份、二茂铁12份、氧化锌6份、氧化铜8份、高锰酸钾15份、活性炭8份、钠米镍粉3份。

一种含钙质页岩的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；将废橡胶进行粗粉碎处理，得到粒径2-4mm橡胶碎料；

（2）然后，将植物碎料、橡胶碎料和污泥一起混合均匀，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0.3-0.7mm的生物质燃料。

本发明的生物质燃料燃烧温度高，可达1250-1300℃，燃烧效率相比普通生物质燃料提高了28%左右；热值可达4550-4900千卡/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97%，除硝率可达94%。

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、污泥20份、废橡胶40份、助燃剂10份；所述的助燃剂为,海泡石粉85份、钙质页岩16份、碳酸氢钠12份、磷酸二铵8份、碳酸镁9份、氯化钙13份、二茂铁14份、氧化锌7份、氧化铜6份、高锰酸钾15份、活性炭5份、钠米镍粉3份。

制备方法为：

（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、橡胶碎料和污泥一起混合均匀，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的基于海泡石助燃的生物质燃料。

实施例2

一种生物质燃料，以干重计，按照重量份的组分为：农林废弃物55份、污泥15份、废橡胶30份、助燃剂15份；所述助燃剂，按照重量份的组分为：海泡石粉90份、钙质页岩16份、碳酸氢钠13份、磷酸二铵6份、碳酸镁12份、氯化钙10份、二茂铁12份、氧化锌6份、氧化铜8份、高锰酸钾15份、活性炭8份、钠米镍粉3份。

制备方法为：

（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、橡胶碎料和污泥一起混合均匀，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的基于海泡石助燃的生物质燃料。

实施例3

一种生物质燃料，以干重计，按照重量份的组分为：农林废弃物70份、污泥10份、废橡胶40份、助燃剂10份；所述助燃剂，按照重量份的组分为：海泡石粉96份、钙质页岩22份、碳酸氢钠15份、磷酸二铵10份、碳酸镁11份、氯化钙12份、二茂铁9份、氧化锌7份、氧化铜4份、高锰酸钾16份、活性炭6份、钠米镍粉4份。

制备方法为：

（1）废弃物进行粗粉碎处理，得到粒径均为3mm的植物碎料；将废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、橡胶碎料和污泥一起混合均匀，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的基于海泡石助燃的生物质燃料。

对比例1

一种生物质燃料，以干重计，按照重量份的组分为：农林废弃物55份、污泥15份、废橡胶30份、助燃剂15份；所述助燃剂为无锡市鲲鹏科工贸有限公司生产的WL103型助燃剂。

对比例2

一种生物质燃料，以干重计，按照重量份的组分为：农林废弃物70份、污泥10份、废橡胶40份、助燃剂10份；所述助燃剂为无锡市鲲鹏科工贸有限公司生产的WL103型助燃剂。

检测实验

（1）以实施例1-3和对比例1-2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1250-1300℃℃；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800℃；与对比例1-2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28%左右。

（1.2）经检测燃烧尾气发现：实施例1-3制备的生物质燃料的燃烧尾气均符合国家相关规定，且除硫率可达97%，除硝率可达94%；对比例1、2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4550-4900千卡/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；

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 (4)

1.一种含钙质页岩的生物质燃料，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、污泥10-20份、废橡胶20-40份、助燃剂10-20份；所述助燃剂，按照重量份的组分为：海泡石粉80-100份、钙质页岩10-25份、碳酸氢钠10-16份、磷酸二铵5-15份、碳酸镁8-16份、氯化钙5-20份、二茂铁7-18份、氧化锌2-10份、氧化铜2-10份、高锰酸钾8-25份、活性炭5-10份、钠米镍粉2-5份。

2.根据权利要求1所述的含钙质页岩的生物质燃料，其特征在于，所述助燃剂，按照重量份的组分为：海泡石粉80-90份、钙质页岩15-20份、碳酸氢钠12-16份、磷酸二铵5-10份、碳酸镁10-16份、氯化钙8-16份、二茂铁10-16份、氧化锌5-10份、氧化铜5-10份、高锰酸钾10-20份、活性炭5-10份、钠米镍粉2-5份。

3.根据权利要求1或2所述的含钙质页岩的生物质燃料，其特征在于，以干重计，按照重量份的组分为：农林废弃物55份、污泥15份、废橡胶30份、助燃剂15份；所述助燃剂，按照重量份的组分为：海泡石粉90份、钙质页岩16份、碳酸氢钠13份、磷酸二铵6份、碳酸镁12份、氯化钙10份、二茂铁12份、氧化锌6份、氧化铜8份、高锰酸钾15份、活性炭8份、钠米镍粉3份。

4.一种如权利要求3所述的含钙质页岩的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；将废橡胶进行粗粉碎处理，得到粒径2-4mm橡胶碎料；

（2）然后，将植物碎料、橡胶碎料和污泥一起混合均匀，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0.3-0.7mm的生物质燃料。