CN105969447A - 一种以玉米秸秆为基材的生物质型煤及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种以玉米秸秆为基材的生物质型煤，添加了固硫助燃剂，该助燃剂的各组分之间相互配合，将型煤燃烧过程中产生的烟气变成煤气，使火焰巨增，减少了大量烟尘与有害气体的排放；同时本发明将发酵产生的生物质经氢氧化钠溶液改性处理，碱液释放出‑OH进入生物质细胞壁的木质素中，破坏木质素之中的吡喃环，拆开与木质素相互缠结的纤维素和半纤维素，解除了木质素与半纤维素的空间立体交联网状结构，经重组形成复杂的空间网状结构，提高了自身粘结性，进而降低成型压力，设备磨损现象得到缓解，利用本发明制得的生物质型煤具有成本低、燃点低、燃尽率高和防水于一体化的优点，对于节能环保有重大意义。

Description

一种以玉米秸秆为基材的生物质型煤及其制作方法
技术领域
本发明涉及洁净煤应用技术领域，具体涉及一种以玉米秸秆为基材的生物质型煤及其制作方法。
背景技术
生物质如秸秆是我国农业生产的主要固体废弃物，堆放处理侵占了大量农业耕地，焚烧秸秆会造成空气污染，堆肥的减量化程度低。为了实现废弃物的资源化利用，加大消化农业秸秆的力度，有人将秸秆作为粘结剂加入洁净型煤中。
生物质型煤是把一次性能源煤和可再生生物能源生物质有机结合在一起，是一种新型复合燃料，是能源技术、减排技术和洁净煤技术相结合的新产品，加快生物质型煤产业化，为农业、工业有机废弃物能源化开辟了有效新途径，对节能减排、保护生态环境具有重要的意义，符合国家减排增效长期发展规划。但是现有技术中生产的生物质型煤由于生物质自身刚性的缺陷，与煤粉挤压成型后容易膨胀开裂，且纯生物质型煤易燃、燃烧持久性差等，因而采取有效技术方案将生物质加以改性或者添加有效添加剂改善现有生物质型煤的功能，实现减排CO2、SO2，减少烟尘及PM2.5，节约煤炭资源的多重效应。
《生物质型煤的制备及微观结构分析》一文为解决生物质刚性造成生物质型煤膨胀开裂的难题，利用微生物发酵技术处理生物质秸秆，将发酵改性后的生物质作为添加剂与粉煤按一定比例掺混，冷压成型制得生物质型煤。结果表明：发酵改性后生物质质地密实，膨胀压缩性能得到改善，活化后大粒径为互相缠绕、团聚的丝状物，小粒径铺展效果较好，且具有包覆性；发酵使秸秆组织变得疏松，有利于煤粒与生物质结合，避免了生物质具有刚性造成型煤膨胀开裂；改性前后发热量变化较小，为0.07kJ/g。生物质型煤最佳配比为：煤炭80%，发酵生物质15%，膨润土5%；制得型煤的抗压强度达到1.4MPa，落下强度高达98.65%，热稳定性达88.4%。
然而文中对生物质的利用率不高，成型压力大设备磨损现象严重，改性后的制得的型煤抗压强度和落下强度较低不利于长期保存和运输，煤炭用量比例过大显然不利于实现节约煤炭资源和减排CO2、SO2，减少烟尘及PM2.5的燃烧要求，盲目增加生物质的含量又必然会导致型煤的烟雾大、燃烧效率低、热值小无法满足放热量要求高的场所使用，因此需要对现有型煤生产工艺加以改性以获得节能、高效、清洁的生物质型煤燃料。
发明内容
本发明的目的就是提供一种以玉米秸秆为基材的生物质型煤及其制作方法，以克服现有技术的不足。
本发明的目的是这样实现的：
一种以玉米秸秆为基材的生物质型煤，其特征在于，由下列重量份的原料制成：煤粉50-52、玉米秸秆25-27、桑树木屑粉末17-19、石灰石粉11-13、烟道灰10-12、活性炭6-8、二氧化锰1.4-1.6、纳米碳化硅2.2-2.5、醋丙乳液9-11、焦油3-5、硝酸铵0.5-0.7、碳酸锰0.4-0.6、镁粉0.01-0.02、罗布麻纤维13-15、1wt%的氢氧化钠溶液适量。
所述的一种以玉米秸秆为基材的生物质型煤的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将硝酸铵加水搅拌至完全溶解，加入活性炭浸渍10-12小时，取出于105℃烘箱中烘干研磨成粉，加入纳米碳化硅、镁粉、焦油、罗布麻纤维混匀，升温至80-90℃，超声研磨10-15分钟，喷雾干燥制得固硫助燃剂；
（2）将桑树木屑粉末、醋丙乳液搅拌成糊状，边加热边搅拌，烘干，加入烟道灰、二氧化锰高速搅拌混匀，于605-710℃下高温煅烧2-3小时，得接枝改性的活化烟道灰；
（3）将玉米秸秆用60-70℃的热水浸泡10-12小时，过滤投入发酵池内，厌氧发酵20-30小时，加入石灰石粉混匀隔绝空气继续发酵7-10天，过滤，放入1wt%的氢氧化钠溶液中浸泡1-2天，洗涤至中性烘干，粉碎至60-80目；
（4）将煤粉研磨至粒度为3mm左右，加入步骤（3）反应物料搅拌混匀，升温至90-100℃保温30-40分钟，自然冷却加入固硫助燃剂、活化烟道灰、适量水及其他剩余成分搅拌混匀，放入模具中在6MPa压力下压制成型，自然养护7-8天出料。
本发明有以下有益效果：本发明为了避免出现盲目增加生物质含量导致型煤的烟雾大、燃烧效率低、热值小的缺陷，本发明添加了固硫助燃剂，该助燃剂的各组分之间相互配合，将型煤燃烧过程中产生的烟气变成煤气，使火焰巨增，减少了大量烟尘与有害气体的排放；同时本发明将发酵产生的生物质经氢氧化钠溶液改性处理，碱液释放出-OH进入生物质细胞壁的木质素中，破坏木质素之中的吡喃环，拆开与木质素相互缠结的纤维素和半纤维素，解除了木质素与半纤维素的空间立体交联网状结构，经重组形成复杂的空间网状结构，提高了自身粘结性，进而降低成型压力，设备磨损现象得到缓解，利用本发明制得的生物质型煤具有成本低、燃点低、燃尽率高和防水于一体化的优点，对于节能环保有重大意义。
具体实施方式
所述的一种以玉米秸秆为基材的生物质型煤，其特征在于，由下列重量份的原料制成：煤粉50、玉米秸秆25、桑树木屑粉末17、石灰石粉11、烟道灰10、活性炭6、二氧化锰1.4、纳米碳化硅2.2、醋丙乳液9、焦油3、硝酸铵0.5、碳酸锰0.4、镁粉0.01、罗布麻纤维13、1wt%的氢氧化钠溶液适量。
制作方法包括以下步骤：
（1）将硝酸铵加水搅拌至完全溶解，加入活性炭浸渍10-12小时，取出于105℃烘箱中烘干研磨成粉，加入纳米碳化硅、镁粉、焦油、罗布麻纤维混匀，升温至80-90℃，超声研磨10-15分钟，喷雾干燥制得固硫助燃剂；
（2）将桑树木屑粉末、醋丙乳液搅拌成糊状，边加热边搅拌，烘干，加入烟道灰、二氧化锰高速搅拌混匀，于605-710℃下高温煅烧2-3小时，得接枝改性的活化烟道灰；
（3）将玉米秸秆用60-70℃的热水浸泡10-12小时，过滤投入发酵池内，厌氧发酵20-30小时，加入石灰石粉混匀隔绝空气继续发酵7-10天，过滤，放入1wt%的氢氧化钠溶液中浸泡1-2天，洗涤至中性烘干，粉碎至60-80目；
（4）将煤粉研磨至粒度为3mm左右，加入步骤（3）反应物料搅拌混匀，升温至90-100℃保温30-40分钟，自然冷却加入固硫助燃剂、活化烟道灰、适量水及其他剩余成分搅拌混匀，放入模具中在6MPa压力下压制成型，自然养护7-8天出料。
经检测该生物质型煤的抗压强度达到2.5MPa，落下强度高达99.45%，热稳定性达89.54%。

Claims (2)

1.一种以玉米秸秆为基材的生物质型煤，其特征在于，由下列重量份的原料制成：煤粉50-52、玉米秸秆25-27、桑树木屑粉末17-19、石灰石粉11-13、烟道灰10-12、活性炭6-8、二氧化锰1.4-1.6、纳米碳化硅2.2-2.5、醋丙乳液9-11、焦油3-5、硝酸铵0.5-0.7、碳酸锰0.4-0.6、镁粉0.01-0.02、罗布麻纤维13-15、1wt%的氢氧化钠溶液适量。
2.根据权利要求1所述的一种以玉米秸秆为基材的生物质型煤的制作方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将硝酸铵加水搅拌至完全溶解，加入活性炭浸渍10-12小时，取出于105℃烘箱中烘干研磨成粉，加入纳米碳化硅、镁粉、焦油、罗布麻纤维混匀，升温至80-90℃，超声研磨10-15分钟，喷雾干燥制得固硫助燃剂；
（2）将桑树木屑粉末、醋丙乳液搅拌成糊状，边加热边搅拌，烘干，加入烟道灰、二氧化锰高速搅拌混匀，于605-710℃下高温煅烧2-3小时，得接枝改性的活化烟道灰；
（3）将玉米秸秆用60-70℃的热水浸泡10-12小时，过滤投入发酵池内，厌氧发酵20-30小时，加入石灰石粉混匀隔绝空气继续发酵7-10天，过滤，放入1wt%的氢氧化钠溶液中浸泡1-2天，洗涤至中性烘干，粉碎至60-80目；
（4）将煤粉研磨至粒度为3mm左右，加入步骤（3）反应物料搅拌混匀，升温至90-100℃保温30-40分钟，自然冷却加入固硫助燃剂、活化烟道灰、适量水及其他剩余成分搅拌混匀，放入模具中在6MPa压力下压制成型，自然养护7-8天出料。
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