CN105861094A

CN105861094A - 环保型生物质燃料及其制备方法

Info

Publication number: CN105861094A
Application number: CN201610296538.0A
Authority: CN
Inventors: 俞春华
Original assignee: Suzhou Mitian Environmental Protection Technology Co Ltd
Current assignee: Suzhou Mitian Environmental Protection Technology Co Ltd
Priority date: 2016-05-07
Filing date: 2016-05-07
Publication date: 2016-08-17

Abstract

本发明公开了一种环保型生物质燃料，包括以下质量份的组分：

Description

环保型生物质燃料及其制备方法

技术领域

本发明涉及生物能源领域，特别涉及一种环保型生物质燃料及其制备方法。

背景技术

目前人们使用的燃料大部分是煤、石油、天然气等化石能源，是不可再生资源，在人类大规模的开采下将逐渐枯竭，并且在燃烧时会向空气中排放大量的有毒气体，给大气造成严重污染；在我国农村仍大量存在着采用焚烧的方式处理废弃生物质，直接焚烧严重污染了大气环境，为此人类在寻找可再生的清洁燃料来代替。

近年来，新兴的区别于化石燃料的清洁燃料非生物质燃料莫属，一般是指农林废弃物，例如秸秆、锯末、甘蔗渣、稻糠等作为原材料采用一定的加工方式—粉碎、混合、挤压、烘干等工艺，制成颗粒状、棒状、块状等且可直接燃烧的新型清洁燃料。

目前，现有技术中申请公布号为CN103666628A的中国专利公开了一种复合型生物质燃料颗粒及其制备方法，包括秸秆、树茎、竹屑、无烟煤、氧化剂等，该复合型生物质燃料虽然降低了含水率，燃烧热值升高，与常规的秸秆压缩成型的生物质燃料颗粒相比，提高了燃烧效率。

但是，这种生物质颗粒在实际操作中由于含水率很低，提高了成型过程的技术要求，导致燃料成型后的结构不够紧密，容易掉屑掉渣。

发明内容

本发明的目的是提供一种含水量较低且颗粒成型致密的环保型生物质燃料及其制备方法。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种环保型生物质燃料，包括以下质量份的组分：

秸秆 70~80质量份；

稻谷 1~10质量份；

木屑 1~10质量份；

鸡蛋壳 1~5质量份；

工业污泥 1~5质量份；

酸性纤维素酶 0.5~1质量份。

通过采用上述技术方案，秸秆是成熟农作物在收获籽实后的剩余部分，秸秆富含氮、磷、钾、钙等多种有机质且秸秆中含有高含量的木质素，具有一定的耐燃烧性；稻谷是没有去除稻壳的子实；木屑采用木材的边角料粉碎而成；鸡蛋壳以及工业污泥均取自人们生活而产生的垃圾，是废物的二次利用；通过以上组分制备而成的生物质燃料含水量能达到25%~35%之间，含水量适中且成型加工容易。

本发明进一步设置为：所述秸秆包括芦苇、小麦、玉米、薯类、棉花中至少一种。

通过采用上述技术方案，秸秆包括芦苇、小麦、玉米、薯类、棉花作物在收获籽实后的剩余部分，小麦、玉米、薯类、棉花都属于人们日常生活的必需品，，所以需求量很大，芦苇在湿地中也是大量繁殖的植物，所以原料来源广泛，方便易得。

本发明进一步设置为：所述木屑的粒径为20~40目，含水量为20%~25%。

通过采用上述技术方案，选取粒径为20~40目且含水量在20%~25%的木屑为原材料，粒径尺寸小，容易填充进其他组质量份之间的间隙内，增加生物质燃料整体的硬度，有利于生物质燃料的长时间燃烧；木屑的含水量为20%~25%，保证木屑具有较低的含水量，可以提高生物质燃料燃烧的热值，使生物质燃料燃烧更持续、更稳定。

本发明进一步设置为：所述工业污泥中的活性成分占干基的30%~40%。

通过采用上述技术方案，工业污泥中有30%~40%的活性成分，活性成分可以对其他干基组分进行活化、分解等，消耗工业污泥内的氧，使工业污泥内的干基成分向无机物转变，由这种工业污泥制备的生物质燃料的燃烧时间更长，可在空气环境中较长时间燃烧。

本发明进一步设置为：所述活性成分为球菌、杆菌、链球菌或者螺旋菌中至少一种。

通过采用上述技术方案，活性成分为球菌、杆菌、链球菌或者螺旋菌中至少一种，这些活性菌是常见的活性菌种，来源广泛易得，活性菌种作用在工业污泥上，可将工业污泥内的有机组分吞噬，可使该工业污泥具有较好的沉降性能，并且逐渐向无机物进行转化，提高该工业污泥的耐燃烧性。

一种环保型生物质燃料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）工业污泥预处理：将工业污泥放置在污泥处理槽内，并加入酸性纤维素酶进行分解，脱水晾晒待其含水量为40%以内；

（2）除工业污泥外其余成分的预处理：将秸秆、稻谷、木屑与鸡蛋壳采用鼓风干燥机进行干燥，待含水量降至35%以下；

（3）粉碎：将步骤（2）干燥后的组分经粉碎机粉碎，待粉碎到粒径为30~50目；

（4）混料：将经步骤（3）与步骤（1）处理后的组分进行混合，采用球磨机进行共混24h；

（5）压缩：将步骤（4）得到的混合物采用环模制粒机进行加工成型成圆柱状颗粒。

通过采用上述技术方案，分别将工业污泥干燥至含水量为40%以下，秸秆、稻谷、木屑、鸡蛋壳干燥至35%以下并进行粉碎，将粉碎后的混合物与干燥后的污泥共混，再将共混后的产物采用环模制粒机进行压缩成圆柱状颗粒成型，这种方法制备的颗粒状生物质燃料能在保证较好地成型前提下具有较低的含水量。

本发明进一步设置为：所述环模制粒机的电机功率为110~130kw。

通过采用上述技术方案，将环模制粒机的电机功率开到110kw以上，不超过130kw，为制备颗粒状的生物质燃料提供较大的动力，使环模制粒机的环模压缩比达到1：5.5，从而保证所制备的颗粒体体积相近、质地均匀，性能优异。

本发明进一步设置为：所述圆柱状颗粒的长为1~2mm，直径为0.5~0.7mm。

通过采用上述技术方案，所制得的生物质燃料为圆柱状的颗粒体，长度为1~2mm，直径为0.5mm~0.7mm，当整批次生产时规格相近、质地均匀，燃烧热值也较均匀，使资源利用率达到最大，更加节能环保。

本发明进一步设置为：所述环保型生物质燃料的密度为1~1.3g/cm³。

通过采用上述技术方案，该环保型生物质燃料的密度为1~1.3g/cm³，在此密度范围的生物质燃料的结构比较紧凑，迎风面积小，不容易被吹起；而且该密度范围的生物质燃料组成较致密，具有一定的硬度，可耐火焰的长时间燃烧。

本发明进一步设置为：所述环保型生物质燃料的含水量为25%~35%。

通过采用上述技术方案，该环保型生物质燃料的含水量为25~35%，投入到环模制粒机前的物料的含水量均为40%以下，在环模制粒机较大电机功率的压缩下，将工业污泥以及其他组质量份中的水分进一步压缩，待其水分尽可能地排除，在不影响成型的情况下将含水量降至最低，为25%~35%，且成型的颗粒体质地坚硬，能较好地耐火焰长时间的燃烧；如果继续降低含水量，则会影响生物质燃料的成型。

综上所述，本发明具有以下有益效果：1、燃烧时间长：木屑的粒径较小可填充进其他组分的空隙内；同时鸡蛋壳质硬，稻谷与工业污泥属于软质材料，两类材料结合在一起增加了混合物的硬度且具有一定柔性，通过以上各组分混合制备的生物质燃料结构致密，燃烧时间较长；2、含水量低：所制备的生物质燃料具有较低的含水量，且成型后的颗粒体质地均匀，性能均一；3、成型密度大：采用环模制粒机，将其电机功率开到110kw~130kw，动力增大，使其环模压缩比达到1:5.5，所制备的生物质燃料成型致密性较高，不易掉渣。

具体实施方式

以下结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

制备方法:

（2）除工业污泥外其余成分的预处理：将秸秆、稻谷、木屑与鸡蛋壳采用鼓风干燥机进行干燥，干燥温度为100℃~110℃，待含水量降至35%以下；

（4）混料：将经步骤（3）与步骤（1）处理后的组分进行混合，采用球磨机进行共混24h，转速为250r/min~300r/min；

（5）压缩：将步骤（4）得到的混合物采用环模制粒机进行加工成型成圆柱状颗粒，电机功率调到110kw~130kw，环模压缩比为1：5.4~5.5。

以下结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明;

	秸秆（质量份）	稻谷（质量份）	木屑（质量份）	鸡蛋壳（质量份）	工业污泥（质量份）	酸性纤维素酶（质量份）
							实施例一	70	1	1	1	1	0.5
实施例二	75	5	5	3	3	0.8
							实施例三	80	10	10	5	5	1
对比例一	50	20	10	5	5	1
							对比例二	50	10	20	5	5	1
对比例三	75	20	10	10	5	1
							对比例四	75	10	10	5	10	2

检测方法:

（1）含水量：采用气相色谱仪按照GB/T28733-2012标准测试；

（2）成型率：成型体的总质量/原料总质量；

（3）燃烧热值：按照GB213-87标准测试；

得到的检测结果如下表所示：

	含水量	成型率	燃烧热值（Kcal/kg）
				实施例一	28%	95%	4580
实施例二	25%	96%	6020
				实施例三	30%	96%	5268
对比例一	35%	80%	5230
				对比例二	37%	76%	4787
对比例三	36%	81%	4256
				对比例四	40%	79%	4436

由表可知，按照实施例一~实施例三的重量百分比制备的生物质燃料含水量为25%~30%，成型率能达到95%~96%，而对比例所制得的生物质燃料的含水量均为35%以上，含水量很高，而且成型率在80%左右；由实施例制得的生物质燃料的燃烧热值最高可达6020 Kcal/kg，而对比例制得的生物质燃料则燃烧热值较低。

综上所述，随着稻谷、木屑、鸡蛋壳的重量百分比的增加，生物质燃料的成型难度加大，成型后的生物质燃料质地疏松柔软，成型率较低；随着秸秆的重量百分比的增加，生物质燃料成型率提高，成型后的致密性逐渐增加，燃烧热值增加；随着工业污泥的重量百分比的增加，生物质燃料的含水量显著增加，且重量百分比含量过大导致不易成型；可见，由本专利制备的生物质燃料含水量较低，成型率较高且成型后的颗粒体质地均匀致密，可较长时间燃烧，燃烧热值较高。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims

1.一种环保型生物质燃料，其特征在于，包括以下质量份的组分：

秸秆 70~80质量份；

稻谷 1~10质量份；

木屑 1~10质量份；

鸡蛋壳 1~5质量份；

工业污泥 1~5质量份；

酸性纤维素酶 0.5~1质量份。

2.根据权利要求1所述的环保型生物质燃料，其特征在于：所述秸秆包括芦苇、小麦、玉米、薯类、棉花中至少一种。

3.根据权利要求1所述的环保型生物质燃料，其特征在于：所述木屑的粒径为20~40目，含水量为25%~35%。

4.根据权利要求1所述的环保型生物质燃料，其特征在于：所述工业污泥中的活性成分占干基的30%~40%。

5.根据权利要求4所述的环保型生物质燃料，其特征在于：所述活性成分为球菌、杆菌、链球菌或者螺旋菌中至少一种。

6.如权利要求1~5任意一项所述的环保型生物质燃料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的环保型生物质燃料的制备方法，其特征在于：所述环模制粒机的电机功率为110~130kw。

8.根据权利要求6所述的环保型生物质燃料的制备方法，其特征在于：所述圆柱状颗粒的长为1~2mm，直径为0.5~0.7mm。

9.根据权利要求6所述的环保型生物质燃料的制备方法，其特征在于：所述环保型生物质燃料的密度为1~1.3g/cm³。

10.根据权利要求6所述的环保型生物质燃料的制备方法，其特征在于：所述环保型生物质燃料的含水量为25%~35%。