CN106047440A - 一种复合生物质燃料的制备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合生物质燃料的制备，是将桑枝晒干后加入粉碎机粉碎至40‑60目，得桑枝粉；将桑枝粉、氧化镁、锰矿渣、珍珠岩和硝酸铈加入搅拌器，再加入适量水搅拌成糊状物；取上述糊状物放入马沸炉，在温度为600‑800℃下焙烧2‑3h，得炭化物；将炭化物与石油树脂和环氧沥青混合均匀后，得到的混合物料输送至成型机，在温度为120‑140℃，压力为80‑100Mpa下挤压成型，得成型燃料；将成型燃料烘干，冷却至室温，包装，即得生物质燃料。本发明方法具有制备工艺简单、耗能低、生产效率高、成型率高、成本低等优点，制得的生物质燃料密度小、热值高、灰分少、产品的内部空隙小、不松散、防潮性能好、能够长期保存，适用工业化生产。

Description

一种复合生物质燃料的制备
技术领域
本发明涉及生物质燃料加工技术领域，具体是一种复合生物质燃料的制备。
背景技术
长期以来，石油、天然气、煤炭等化石燃料一直是人类消耗的主要能源，并为人类经济的繁荣、社会的进步和生活水平的提高做出了很大的贡献。但由于煤、石油和天然气等矿物资源是不可再生的，资源是有限的，正面临着逐渐枯竭的危险。近年来，能源、环境问题日渐突出，能源价格持续上涨，全世界研发生物能源成为热点。我国是一个农业大国，生物质能资源十分丰富。但农作物下脚料的使用率仅达到20-30%，农作物废弃物约有一半弃于荒野未能利用甚至焚烧，不但不能得到综合利用，造成资源的严重浪费，且污染环境。生物质致密成型技术能够充分综合利用植物资源制备生物质成型燃料，能有效缓解当今的能源危机问题。
生物质成型燃料是利用致密成型技术将生物质加工成容易储藏和方便使用的生物质颗粒或棒状、块状燃料，具有体积小、容量大、热值高、燃烧火力旺、原料普遍易取、可再生等特性，燃烧过程中排渣少、烟尘和二氧化硫含量低、对环境污染小等优点，是煤和薪柴优秀的替代燃料。我国20世纪80年代引进国外技术开始研究开发生物质成型技术，目前已初具规模．经过不断的研究与开发，已经取得了较大的发展，全国研究生产成型设备的企业或科研单位已有几十家。但我国生物质成型燃料现在仍存在着较大问题，加工工艺复杂、难度大、能耗大、成本高；成型燃料实热值、含水率和灰分难以控制；成型燃料在燃烧过程中容易结渣、易积灰，从而使得燃料燃烧不充分，不仅污染环境还腐蚀了生产设备；由于加工制粒的原料是高纤维材料，原料松散、尺寸和材质多样化，在颗粒成型时难压制成密实颗粒状；成型的颗粒表面粗糙、形状多样也影响了销售量，这些问题严重的制约了生物质成型燃料的大规模生产。
发明内容
本发明的针对当前生物质燃料制备存在的问题，提供一种复合生物质燃料的制备方法。本方法制备得到的生物质燃料具有密度小、热值高、灰分少，产品的内部空隙小、不松散，防潮性能好、能够长期保存等优点。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案如下：
一种复合生物质燃料的制备，是以重量比为100:6-10:4-8:5-8:1-3:4-7:5-8的桑枝粉、氧化镁、锰矿渣、珍珠岩、硝酸铈、石油树脂和环氧沥青为原料，通过粉碎、成型、干燥等工序制得；具体操作步骤如下：
（1）将桑枝晒干后加入粉碎机粉碎至40-60目，得桑枝粉；
（2）将桑枝粉、氧化镁、锰矿渣、珍珠岩和硝酸铈加入搅拌器，再加入适量水搅拌成糊状物；
（3）取上述糊状物放入马沸炉，在温度为600-800℃下焙烧2-3h，得炭化物；
（4）将炭化物与石油树脂和环氧沥青混合均匀后，得到的混合物料输送至成型机，在温度为120-140℃，压力为80-100Mpa下挤压成型，得成型燃料；
（5）将成型燃料烘干，冷却至室温，包装，即得生物质燃料。
优选的，以上步骤（1）是将桑枝晒干至含水量为12%。
优选的，以上步骤（2）所述搅拌是在转速为300-500r/min下搅拌20-30min。
优选的，以上步骤（3）所述焙烧的升温速率为5-10℃/min。
优选的，以上步骤（5)所述烘干是将成型燃料在温度为80-100℃下烘干至含水量为5-8%。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果为：
1、本发明以农作物废弃物桑枝作为主要原料，原料来源广泛、价格低廉，不仅综合利用了废弃物，减少环境污染，实现资源的可持续发展，还能有效地缓解当今的能源危机问题，同时固体成型燃料燃烧后炭灰又可用作肥料，延长了桑树的产业链。
2、本发明通过锰矿渣、珍珠岩和硝酸铈的共同作用，可降低成型燃料的燃点，提高燃料灰分的熔点，解决当前生物质燃料在燃烧过程中易结渣、易积灰、燃烧不充分的问题。
3、本发明在生物质燃料中加入石油树脂和环氧沥青，由于石油树脂和环氧沥青具有较强的粘结性和吸附性，从而使得到的产品致密、不松散，不易潮解，能长期保存，同时能够吸附燃料在燃烧过程中产生的有害气体。
4、本发明在生物质燃料中加入氧化镁，在燃料燃烧过程中能起到助燃作用，使生物质燃料的反应活性得到提高，能够达到充分完全燃烧的效果；氧化镁在燃烧过程中起到固硫的作用，使二氧化硫反应生成硫酸镁，从而减少二氧化硫废气的排放；同时还具有粘结、防水及增强的效果。
5、本发明制备的生物质燃料产品的热值控制为20-25MJ/kg,灰分含量为3.0-4.5%，吸水率为8-10%，各项性能优于当前市售的产品。
6、本发明方法具有制备工艺简单、耗能低、生产效率高、成型率高、成本低等优点，制得的生物质燃料密度小、热值高、灰分少、产品的内部空隙小、不松散、防潮性能好、能够长期保存，适用于工业化生产。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明进一步说明，但不限于本发明的保护范围。
实施例1
一种复合生物质燃料的制备，具体操作步骤如下：
（1）将桑枝晒干至含水量为12%，加入粉碎机粉碎至40目，得桑枝粉；
（2）将桑枝粉100kg、氧化镁7kg、锰矿渣4kg、珍珠岩6kg和硝酸铈1kg加入搅拌器，再加入150kg水,在转速为300r/min下搅拌30min,得糊状物；
（3）取上述糊状物放入马沸炉，在温度为600℃下焙烧3h，得炭化物；
（4）将炭化物与石油树脂和环氧沥青混合均匀后，得到的混合物料输送至成型机，在温度为120℃，压力为80Mpa下挤压成型，得成型燃料；
（5）将成型燃料在温度为100℃下烘干至含水量为5%，冷却至室温，包装，即得生物质燃料。
实施例2
一种复合生物质燃料的制备，具体操作步骤如下：
（1）将桑枝晒干至含水量为12%，加入粉碎机粉碎至40目，得桑枝粉；
（2）将桑枝粉100kg、氧化镁8kg、锰矿渣6kg、珍珠岩8kg和硝酸铈2kg加入搅拌器，再加入150kg水,在转速为500r/min下搅拌20min,得糊状物；
（3）取上述糊状物放入马沸炉，在温度为700℃下焙烧2.5h，得炭化物；
（4）将炭化物与石油树脂和环氧沥青混合均匀后，得到的混合物料输送至成型机，在温度为130℃，压力为100Mpa下挤压成型，得成型燃料；
（5）将成型燃料在温度为80℃下烘干至含水量为8%，冷却至室温，包装，即得生物质燃料。
实施例3
一种复合生物质燃料的制备，具体操作步骤如下：
（1）将桑枝晒干至含水量为12%，加入粉碎机粉碎至60目，得桑枝粉；
（2）将桑枝粉100kg、氧化镁10kg、锰矿渣5kg、珍珠岩6kg和硝酸铈2kg加入搅拌器，再加入180kg水,在转速为500r/min下搅拌30min,得糊状物；
（3）取上述糊状物放入马沸炉，在温度为800℃下焙烧2.5h，得炭化物；
（4）将炭化物与石油树脂和环氧沥青混合均匀后，得到的混合物料输送至成型机，在温度为140℃，压力为100Mpa下挤压成型，得成型燃料；
（5）将成型燃料在温度为100℃下烘干至含水量为5%，冷却至室温，包装，即得生物质燃料。
实施例4
一种复合生物质燃料的制备，具体操作步骤如下：
（1）将桑枝晒干至含水量为12%，加入粉碎机粉碎至60目，得桑枝粉；
（2）将桑枝粉100kg、氧化镁6kg、锰矿渣8kg、珍珠岩5kg和硝酸铈3kg加入搅拌器，再加入150kg水,在转速为500r/min下搅拌20min,得糊状物；
（3）取上述糊状物放入马沸炉，在温度为700℃下焙烧3h，得炭化物；
（4）将炭化物与石油树脂和环氧沥青混合均匀后，得到的混合物料输送至成型机，在温度为140℃，压力为80Mpa下挤压成型，得成型燃料；
（5）将成型燃料在温度为90℃下烘干至含水量为8%，冷却至室温，包装，即得生物质燃料。
经过检测以上实施例1-4制备的生物质成型燃料，产品的热值、灰分含量及吸水性能如下表所示：
样品 热值（MJ/kg) 灰分含量（%） 吸水率（%）
实施例1 21.4 4.26 9.4
实施例2 22.8 3.99 8.9
实施例3 24.1 3.42 8.2
实施例4 20.9 2.87 9.7
从检测结果得出，本发明制生物质成型燃料产品的热值控制为20-25MJ/kg,灰分含量为3.0-4.5%，吸水率为8-10%，各项性能优于当前市售的产品。
以上内容不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (5)

1.一种复合生物质燃料的制备，其特征在于：是以重量比为100:6-10:4-8:5-8:1-3:4-7:5-8的桑枝粉、氧化镁、锰矿渣、珍珠岩、硝酸铈、石油树脂和环氧沥青为原料，通过粉碎、成型、干燥等工序制得；具体操作步骤如下：
将桑枝晒干后加入粉碎机粉碎至40-60目，得桑枝粉；
将桑枝粉、氧化镁、锰矿渣、珍珠岩和硝酸铈加入搅拌器，再加入适量水搅拌成糊状物；
取上述糊状物放入马沸炉，在温度为600-800℃下焙烧2-3h，得炭化物；
将炭化物与石油树脂和环氧沥青混合均匀后，得到的混合物料输送至成型机，在温度为120-140℃，压力为80-100Mpa下挤压成型，得成型燃料；
将成型燃料烘干，冷却至室温，包装，即得生物质燃料。
2.根据权利要求1所述复合生物质燃料的制备，其特征在于：步骤（1）是将桑枝晒干至含水量为12%。
3.根据权利要求1所述复合生物质燃料的制备，其特征在于：步骤（2）所述搅拌是在转速为300-500r/min下搅拌20-30min。
4.根据权利要求1所述复合生物质燃料的制备，其特征在于：步骤（3）所述焙烧的升温速率为5-10℃/min。
5.根据权利要求1所述复合生物质燃料的制备，其特征在于：步骤（5)所述烘干是将成型燃料在温度为80-100℃下烘干至含水量为5-8%。
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