CN105400556A - 一种基于海泡石助燃的生物质燃料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于海泡石助燃的生物质燃料及其制备方法，所述基于海泡石助燃的生物质燃料，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80-120份、碱式碳酸铜10-20份、重钙粉10-20份、硝酸钠10-20份、氯酸钾20-30份、氧化锰3-7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35%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
本发明涉及新能源领域，具体是一种基于海泡石助燃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基于海泡石助燃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：
一种基于海泡石助燃的生物质燃料，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80-120份、碱式碳酸铜10-20份、重钙粉10-20份、硝酸钠10-20份、氯酸钾20-30份、氧化锰3-7份。
作为本发明进一步的方案：所述基于海泡石助燃的生物质燃料，以干重计，按照重量份的组分为：农林废弃物50-60份、污泥14-16份、废橡胶25-35份、助燃剂14-16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：海泡石粉90-110份、碱式碳酸铜14-16份、重钙粉14-16份、硝酸钠14-16份、氯酸钾14-16份、氧化锰4-6份。
作为本发明进一步的方案：所述基于海泡石助燃的生物质燃料，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100份、碱式碳酸铜15份、重钙粉15份、硝酸钠15份、氯酸钾15份、氧化锰5份。
一种基于海泡石助燃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，得到粒径均不大于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%-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，即得到粒径不大于0.8mm的基于海泡石助燃的生物质燃料。
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）中得到的基于海泡石助燃的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1350-1400℃，燃烧效率相比普通生物质燃料提高了35%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）本基于海泡石助燃的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。
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
一种基于海泡石助燃的生物质燃料，以干重计，按照重量份的组分为：农林废弃物40份、污泥20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80份、碱式碳酸铜20份、重钙粉10份、硝酸钠20份、氯酸钾20份、氧化锰7份。
一种基于海泡石助燃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
一种基于海泡石助燃的生物质燃料，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100份、碱式碳酸铜15份、重钙粉15份、硝酸钠15份、氯酸钾15份、氧化锰5份。
一种基于海泡石助燃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
一种基于海泡石助燃的生物质燃料，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120份、碱式碳酸铜10份、重钙粉20份、硝酸钠10份、氯酸钾30份、氧化锰3份。
一种基于海泡石助燃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
一种基于海泡石助燃的生物质燃料，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：碱式碳酸铜15份、重钙粉15份、硝酸钠15份、氯酸钾15份、氧化锰5份。其制备方法与实施例2相同。
对比例2
一种基于海泡石助燃的生物质燃料，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15份、重钙粉15份、氯酸钾15份、氧化锰5份。其制备方法与实施例2相同。
对比例3
一种基于海泡石助燃的生物质燃料，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200份、硝酸钠15份、氯酸钾15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35%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。
（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)
1.一种基于海泡石助燃的生物质燃料，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80-120份、碱式碳酸铜10-20份、重钙粉10-20份、硝酸钠10-20份、氯酸钾20-30份、氧化锰3-7份。
2.根据权利要求1所述的基于海泡石助燃的生物质燃料，其特征在于，所述基于海泡石助燃的生物质燃料，以干重计，按照重量份的组分为：农林废弃物50-60份、污泥14-16份、废橡胶25-35份、助燃剂14-16份。
3.根据权利要求1所述的基于海泡石助燃的生物质燃料，其特征在于，所述助燃剂，按照重量份的组分为：海泡石粉90-110份、碱式碳酸铜14-16份、重钙粉14-16份、硝酸钠14-16份、氯酸钾14-16份、氧化锰4-6份。
4.根据权利要求1-3之一所述的基于海泡石助燃的生物质燃料，其特征在于，所述基于海泡石助燃的生物质燃料，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100份、碱式碳酸铜15份、重钙粉15份、硝酸钠15份、氯酸钾15份、氧化锰5份。
5.一种如权利要求1-4任一所述的基于海泡石助燃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，得到粒径均不大于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%-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，即得到粒径不大于0.8mm的基于海泡石助燃的生物质燃料。
6.根据权利要求5所述的基于海泡石助燃的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所述的基于海泡石助燃的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所述的基于海泡石助燃的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所述的基于海泡石助燃的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所述的基于海泡石助燃的生物质燃料的制备方法，其特征在于，步骤（5）中得到的基于海泡石助燃的生物质燃料的粒径大小为0.3-0.7mm。
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