CN105542894A - 生物质固体燃料用胶黏剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物质固体燃料用胶黏剂，该胶黏剂为生物柴油生产过程得到的塔底重油。本发明的胶黏剂价廉易得、产量充足、低硫环保、无毒易降解、使用方便，能提高生产率、具有疏水性、高粘合力、高浸润能力、低灰分、高热值，适合用于生物质固体燃料加工工艺中，综合改善加工性能、储运性能和燃烧使用性能。

Description

生物质固体燃料用胶黏剂

技术领域

本发明涉及一种胶黏剂，特别涉及一种采用生物柴油生产过程得到的塔底重油作为生物质固体燃料的胶黏剂。

背景技术

普通燃煤由于硫含量较高，燃烧过程易造成二氧化硫超标排放。随着环保要求逐渐加强，普通燃煤使用逐渐受到限制，太阳能、风能、水能和生物能逐渐受到重视，不断提高能源补充和替代比重。

原有使用燃煤的领域，有些直接替换为电，有些则改用燃气或燃料油，有些则更换为生物质固体燃料。从使用成本来看，电能最高，燃料油或燃气次之，生物质固体燃料最低。从硬件设备变化来看，电加热彻底与燃煤锅炉不同，燃料油和燃气锅炉也不同于燃煤锅炉，生物质固体燃料则可直接应用于普通燃煤锅炉。元素分析来看，石油工业制得的燃料油仍含有一定量的硫元素。生物质固体燃料本身硫含量仅在0.1％(质量比)左右，远低于普通燃煤含硫量(0.6％～6％)。且生物质固体燃料含CaO、MgO、K₂O、Na₂O等碱金属矿物质，能够与SO₂反应生成硫酸盐，从而减少SO₂的排放。生物质固体燃料灰分中的碱土成分可部分捕获SO_x，其减排量可达到7％(质量比)。

秸秆、木屑等生物质表现为体积密度小、能量密度小，不耐打包储运，易于吸水发霉变质、储存易发热自燃等不利于工业化应用的特征。直接使用时锅炉入料不便，绞龙等易堵塞架桥缠绕，单烧能量密度低出力小，粉碎与煤流化床混合燃烧表现为飞灰严重，熔融腐蚀明显等不利状态。从使用角度看需要对此类生物质适度加工，制得易于储运和安全使用的生物质固体燃料。

生物质固体燃料行业由原饲料加工行业技术迁移逐渐形成，核心技术和设备在物料破碎和压块成型部分。专利CN102220177A《高效生物质固体燃料及其生产方法》描述了生物质固体燃料典型生产方法，即秸秆粉碎，加入增效剂搅拌之后压制成型，最后包装。专利CN203391346U《生物质固体燃料成型机》及一系列相关专利和市场相关成品加工设备体现了生物质固体燃料压制成型原理的成功应用。

压制成型过程中，木屑中木质素在热压状态体现一定粘性，有自粘接作用，对压制成型起关键作用。有些专利中描述掺加部分黏土、干燥活性污泥、干燥垃圾粉、白灰等，意图增加固结能力或附带固硫作用。生物质固体燃料碱金属本身即具备固硫作用，而典型弱点是热值低，大致相当于普通二类燃煤热值一半。掺加的非提供热值组分越多，则生物质固体燃料热值越低。且掺加物有些摩擦力增大，会显著增加压制成型过程中的能耗，降低生产效率，且燃烧时增加炉渣产量，造成一定的固体废物生成。有些掺加物料吸水性明显，在产品储存过程造成含水率上升，不利存储，燃烧使用性能也有下降。小麦杆、玉米杆、棉杆、木屑、废菌料等各种原材料物理化学特性差别较大，也需要适度混合调配，并使用低硫、提高热值、改善加工过程润滑性以降低摩擦力和产品疏水性、易燃性特征，并且尽量不增加炉渣产量、价廉易得，量充足品质稳定使用方便的添加剂尤为重要。

生物柴油是由动植物油脂与醇(例如甲醇或乙醇)经酯交换制得的脂肪酸单烷基酯，最典型的为脂肪酸甲酯，以BD100表示，执行国家标准GB/T20828-2015。生物柴油生产过程中为确保产品品质，一般都会有蒸馏工序，通过沸点差异分离轻组分和重组分。轻组分主要为混合的脂肪酸甲酯和少量脂肪酸，为色浅清澈透明油状液体，用于生产国标生物柴油。重组分即塔底重油主要为分子量大、沸点高的甘三酯、甘二酯、甘一酯及少量油脂的聚合物、油溶性杂质等，黑色不透明，黏度较大，常温可流动的粘稠油状液体，可定义为生物重油。生物重油可制作生物沥青或作为沥青组分制作道路沥青等沥青产品、防水剂等，也可单独或与石化渣油混合做燃料油等作为燃料使用。生物重油硫含量低于0.05％(质量比)，热值超过普通0#柴油，燃烧过程充分，尾气排放清洁，具有良好的燃料性能。伴随生物柴油生产，大量生物重油可不断同时生产，价廉易得。生物重油闪点高于180℃，便于安全储运。生物重油来源于动植物油脂，无生物毒性和环境危害，可安全使用。

作为生物能源研究开发和生产单位，我公司在生物质固体燃料生产实践过程中，应用成熟的生物质固体生产设备和技术，兼顾使用生物柴油生产线副产品生物重油取得了良好效果。

根据产品直径长度等外形规格要求，将植物秸秆、树枝木块、废菌料等不同原料干燥后破碎至适当粒度，再根据产品热值要求混合复配。综合考虑不同原料对生物重油的吸收能力和产品热值要求，喷洒搅拌一定比例的生物重油，之后压制成型，冷却后包装入库存放。由于秸秆类表普遍存在植物蜡层以及纤维之间多孔疏松和大比表面积状态都特别适合与生物重油的浸润吸纳粘接。生物重油受热和高压易发生交联固化形成胶体或树脂状物质，压缩成型时的局部高压和摩擦升温强化此固化成型反应。生物重油本身具有一定润滑性，压缩成型时物料与机械之间摩擦显著降低，生产效率显著升高。生物重油具有疏水性，成型产品外观光滑带光泽，长期储存不潮解、不发霉。生物重油的易燃烧和热值高使生物质固体燃料产品易于引火，火力旺，火焰明亮清洁、无飞灰、析碳，使用效果优良。由于没有加入石灰等物质，燃烧灰烬极少，且不出现渣熔融固化现象，对固废减排也有明显促进意义。

生物重油掺加量过少则粘接力弱，润滑性差，造成加工困难，成产成本上升，产品热值外观、密实程度等综合品质下降。掺加量过多，超过最大吸收能力则存在浪费生物重油，产品较软现象。实际应用中不同原料有相应适宜的最佳比例范围。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种价廉易得、产量充足、低硫环保、无毒易降解、使用方便，能提高生产率、具有疏水性、高粘合力、高浸润能力、低灰分、高热值的胶黏剂。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

生物柴油生产过程得到的塔底重油用于生物质固体燃料加工工艺中的胶黏剂的用途。

在本发明中，所述塔底重油为通过脂肪酸甲酯经过真空蒸馏得到的塔底重油。不得含有粗甘油、废甲醇、地沟油、酸化油、轻油、石化渣油非纯粹本物质的其他成分。

在本发明中，所述塔底重油包括分子量大、沸点高的甘三酯、甘二酯、甘一酯及少量油脂的聚合物、油溶性杂质。进一步，所述塔底重油为黑色不透明，黏度较大，常温可流动的粘稠油状液体。

一种生物质固体燃料加工工艺，包括加入生物质固体、调整湿度、进行破碎、喷洒胶黏剂并混合均匀，其特征在于，所述胶黏剂为通过脂肪酸甲酯经过真空蒸馏得到的塔底重油。

进一步，所述胶黏剂加入时温度为45℃～65℃。

进一步，所述胶黏剂添加量质量比为1％～15％。

本发明的胶黏剂价廉易得、产量充足、低硫环保、无毒易降解、使用方便，能提高生产率、具有疏水性、高粘合力、高浸润能力、低灰分、高热值，适合用于生物质固体燃料加工工艺中，综合改善加工性能、储运性能和燃烧使用性能。

本发明的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。

附图说明

图1为生物质固体燃料加工工艺中加入本发明的胶黏剂的示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例进一步阐述本发明。

参见图1，生物质固体燃料加工工艺中的胶黏剂为生物柴油生产过程得到的塔底重油。该塔底重油为在生物柴油生产过程中，通过脂肪酸甲酯经过真空蒸馏得到塔底重油。不得含有粗甘油、废甲醇、地沟油、酸化油、轻油、石化渣油等非纯粹本物质的其他成分。塔底重油包括分子量大、沸点高的甘三酯、甘二酯、甘一酯及少量油脂的聚合物、油溶性杂质。塔底重油为黑色不透明状，黏度较大，常温可流动的粘稠油状液体。塔底重油硫含量低于0.05％(质量比)，热值超过普通0#柴油，燃烧过程充分，尾气排放清洁，具有良好的燃料性能。伴随生物柴油生产，大量生物重油可不断生产，价廉易得。生物重油闪点高于180℃，便于安全储运。生物重油来源于动植物油脂，无生物毒性和环境危害，可安全使用。

生物柴油生产过程蒸馏工段制得的塔底重油通过专用储罐存储，根据生产使用量转运至符合安全要求的生物质固体燃料生产线专用在线储罐，作为胶黏剂使用。玉米杆、小麦杆等农作物秸秆和树枝、木块、废菌料等晾晒干燥，破碎至∮≤20mm粒度，混合均匀。若生产小粒径产品，粉碎度适宜加大。

胶黏剂经电加热器加热至50℃，冬季温度可加热至60℃。在粉碎的物料进入压块机入口处，按比例喷洒加入胶黏剂。根据出料表面光洁程度和硬度调整加入添加剂的比例，使之达到最佳值。粉碎度越大，胶黏剂使用比例越高，一般在5％～12％(质量比)之间。

胶黏剂带入热量和压块机压制成型时摩擦产热，使制得的生物质块状燃料带有一定热量，温度较高。为避免热料堆积自燃，经自然通风降至常温后即可包装入库，袋装或散装均可。根据最终产品热值测定，分级销售。也可委托检验。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.生物柴油生产过程得到的塔底重油用于生物质固体燃料加工工艺中的胶黏剂的用途。

2.根据权利要求1所述的生物质固体燃料用胶黏剂，其特征在于：所述塔底重油为通过脂肪酸甲酯经过真空蒸馏得到的塔底重油。

3.根据权利要求1所述的生物质固体燃料用胶黏剂，其特征在于：所述塔底重油包括分子量大、沸点高的甘三酯、甘二酯、甘一酯及少量油脂的聚合物、油溶性杂质。

4.根据权利要求3所述的生物质固体燃料用胶黏剂，其特征在于：所述塔底重油为黑色不透明，黏度较大，常温可流动的粘稠油状液体。

5.一种生物质固体燃料加工工艺，包括加入生物质固体、调整湿度、进行破碎、喷洒胶黏剂并混合均匀，其特征在于，所述胶黏剂为权利要求1-3中任意项所述的胶黏剂。

6.根据权利要求5所述的生物质固体燃料加工工艺，其特征在于：所述胶黏剂加入时温度为45℃～65℃。

7.根据权利要求5所述的生物质固体燃料加工工艺，其特征在于：所述胶黏剂添加量质量比为1％～15％。