CN106190218A - 一种基于农林废弃物制备生物质液体燃料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于农林废弃物制备生物质液体燃料的方法，包括以下步骤：1）选料；2）物料粉碎；3）物料混合；4）物料干燥；5）物料汽爆；6）物料发酵；7）装罐、低温保存。本发明本发明的制备方法合理科学，成本低，产品质量好，节能环保，效率高，燃烧温度高，可达1400‑1450℃，热值可达5450‑5550千卡/千克，燃烧尾气均符合国家相关规定，且除硫率可达96.2%，除硝率可达92.3%；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、窑炉燃料等的温度要求等。

Description

一种基于农林废弃物制备生物质液体燃料的方法
技术领域
本发明涉及新能源领域，具体是一种基于农林废弃物制备生物质液体燃料的方法。
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。
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农林废弃物制备生物质液体燃料的方法，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：
一种基于农林废弃物制备生物质液体燃料的方法，包括以下步骤：
1）选料：以干重计，它包括以下按照重量份的组分：农林废弃物88份、污泥6-12份、有机硅废料14-18份、粘合剂3-7份、硫酸镁1-5份、助燃剂6-10份以及活性纤维素酶4-8份；所述助燃剂，按照重量份的组分为：活性炭70份、纳米级二氧化钛粉7份、五氧化二钒3份、异辛酸铈2-4份、高氯酸钾4-8份、海泡石粉3-7份、纳米级氧化镁粉4-8份、高锰酸钙1-3份；
2）物料粉碎：a、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；b 、将有机硅废料进行粗粉碎处理，得到粒径为2-5mm有机硅碎料；
3）物料混合：将粉碎后的植物碎料、有机硅碎料和污泥并加入粘合剂一起混合均匀，得到含水率62%-72%的混合浆料；
4）物料干燥：a、对混合浆料进行微波处理，微波处理的温度为110℃-120℃，时间为55-65 min，冷却至室温；
b、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9-11%的半成品；
5）物料汽爆：将上述半成品装入高压釜中，在饱和水蒸气压力为1.65-1.85MPa条件下蒸煮8-12min，再利用85℃热水抽提，滤渣在105℃下干燥得到残渣；
6）物料发酵：将上述残渣装入发酵罐中，添加硫酸镁和活性纤维素酶，加入稀盐酸调节PH值为4.8-5.2，在28-32℃下发酵24-36h后抽滤，所得滤液为一种基于农林废弃物制备的生物质液体燃料；
7）装罐、低温保存。
作为本发明进一步的方案：本发明包括以下步骤：
1）选料：以干重计，它包括以下按照重量份的组分：农林废弃物88份、污泥6份、有机硅废料14份、粘合剂3份、硫酸镁1份、助燃剂6份以及活性纤维素酶4份；所述助燃剂，按照重量份的组分为：活性炭70份、纳米级二氧化钛粉7份、五氧化二钒3份、异辛酸铈2份、高氯酸钾4份、海泡石粉3份、纳米级氧化镁粉4份、高锰酸钙1份；
2）物料粉碎：a、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；b 、将有机硅废料进行粗粉碎处理，得到粒径为2mm有机硅碎料；
3）物料混合：将粉碎后的植物碎料、有机硅碎料和污泥并加入粘合剂一起混合均匀，得到含水率62%的混合浆料；
4）物料干燥：a、对混合浆料进行微波处理，微波处理的温度为110℃，时间为55 min，冷却至室温；
b、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9%的半成品；
5）物料汽爆：将上述半成品装入高压釜中，在饱和水蒸气压力为1.65MPa条件下蒸煮8min，再利用85℃热水抽提，滤渣在105℃下干燥得到残渣；
6）物料发酵：将上述残渣装入发酵罐中，添加硫酸镁和活性纤维素酶，加入稀盐酸调节PH值为4.8，在28℃下发酵24h后抽滤，所得滤液为一种基于农林废弃物制备的生物质液体燃料；
7）装罐、低温保存。
作为本发明进一步的方案：本发明包括以下步骤：
1）选料：以干重计，它包括以下按照重量份的组分：农林废弃物88份、污泥9份、有机硅废料16份、粘合剂5份、硫酸镁3份、助燃剂8份以及活性纤维素酶6份；所述助燃剂，按照重量份的组分为：活性炭70份、纳米级二氧化钛粉7份、五氧化二钒3份、异辛酸铈3份、高氯酸钾6份、海泡石粉5份、纳米级氧化镁粉6份、高锰酸钙2份；
2）物料粉碎：a、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；b 、将有机硅废料进行粗粉碎处理，得到粒径为3mm有机硅碎料；
3）物料混合：将粉碎后的植物碎料、有机硅碎料和污泥并加入粘合剂一起混合均匀，得到含水率67%的混合浆料；
4）物料干燥：a、对混合浆料进行微波处理，微波处理的温度为115℃，时间为60min，冷却至室温；
b、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10%的半成品；
5）物料汽爆：将上述半成品装入高压釜中，在饱和水蒸气压力为1.75MPa条件下蒸煮10min，再利用85℃热水抽提，滤渣在105℃下干燥得到残渣；
6）物料发酵：将上述残渣装入发酵罐中，添加硫酸镁和活性纤维素酶，加入稀盐酸调节PH值为5，在30℃下发酵30h后抽滤，所得滤液为一种基于农林废弃物制备的生物质液体燃料；
7）装罐、低温保存。
作为本发明进一步的方案：本发明包括以下步骤：
1）选料：以干重计，它包括以下按照重量份的组分：农林废弃物88份、污泥12份、有机硅废料18份、粘合剂7份、硫酸镁5份、助燃剂10份以及活性纤维素酶8份；所述助燃剂，按照重量份的组分为：活性炭70份、纳米级二氧化钛粉7份、五氧化二钒3份、异辛酸铈4份、高氯酸钾8份、海泡石粉7份、纳米级氧化镁粉8份、高锰酸钙3份；
2）物料粉碎：a、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；b 、将有机硅废料进行粗粉碎处理，得到粒径为5mm有机硅碎料；
3）物料混合：将粉碎后的植物碎料、有机硅碎料和污泥并加入粘合剂一起混合均匀，得到含水率72%的混合浆料；
4）物料干燥：a、对混合浆料进行微波处理，微波处理的温度为120℃，时间为65 min，冷却至室温；
b、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11%的半成品；
5）物料汽爆：将上述半成品装入高压釜中，在饱和水蒸气压力为1.85MPa条件下蒸煮12min，再利用85℃热水抽提，滤渣在105℃下干燥得到残渣；
6）物料发酵：将上述残渣装入发酵罐中，添加硫酸镁和活性纤维素酶，加入稀盐酸调节PH值为5.2，在32℃下发酵36h后抽滤，所得滤液为一种基于农林废弃物制备的生物质液体燃料；
7）装罐、低温保存。
作为本发明进一步的方案：所述步骤5）中物料汽爆的温度为140-400℃。
作为本发明进一步的方案：所述步骤6）中物料发酵的温度为200-400℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）本生物质液体燃料的燃烧温度高，可达1400-1450℃，燃烧效率相比普通生物质燃料提高了25-32%左右；热值可达5450-5550千卡/千克，每吨生物质燃料相当于1.1吨标准煤；燃烧尾气均符合国家相关规定，且除硫率可达96.2%，除硝率可达92.3%；
（2）本发明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、窑炉燃料等的温度要求，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；
（3）本发明的制备方法合理科学，成本低，产品质量好，节能环保，效率高等。
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
一种基于农林废弃物制备生物质液体燃料的方法，包括以下步骤：
1）选料：以干重计，它包括以下按照重量份的组分：农林废弃物88份、污泥6份、有机硅废料14份、粘合剂3份、硫酸镁1份、助燃剂6份以及活性纤维素酶4份；所述助燃剂，按照重量份的组分为：活性炭70份、纳米级二氧化钛粉7份、五氧化二钒3份、异辛酸铈2份、高氯酸钾4份、海泡石粉3份、纳米级氧化镁粉4份、高锰酸钙1份；
2）物料粉碎：a、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；b 、将有机硅废料进行粗粉碎处理，得到粒径为2mm有机硅碎料；
3）物料混合：将粉碎后的植物碎料、有机硅碎料和污泥并加入粘合剂一起混合均匀，得到含水率62%的混合浆料；
4）物料干燥：a、对混合浆料进行微波处理，微波处理的温度为110℃，时间为55 min，冷却至室温；
b、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9%的半成品；
5）物料汽爆：将上述半成品装入高压釜中，在饱和水蒸气压力为1.65MPa条件下蒸煮8min，再利用85℃热水抽提，滤渣在105℃下干燥得到残渣；
6）物料发酵：将上述残渣装入发酵罐中，添加硫酸镁和活性纤维素酶，加入稀盐酸调节PH值为4.8，在28℃下发酵24h后抽滤，所得滤液为一种基于农林废弃物制备的生物质液体燃料；
7）装罐、低温保存。
作为本发明的优选方案，本发明的步骤5）中物料汽爆的温度为140-400℃。
作为本发明的优选方案，本发明的步骤6）中物料发酵的温度为200-400℃。
实施例2
一种基于农林废弃物制备生物质液体燃料的方法，包括以下步骤：
1）选料：以干重计，它包括以下按照重量份的组分：农林废弃物88份、污泥9份、有机硅废料16份、粘合剂5份、硫酸镁3份、助燃剂8份以及活性纤维素酶6份；所述助燃剂，按照重量份的组分为：活性炭70份、纳米级二氧化钛粉7份、五氧化二钒3份、异辛酸铈3份、高氯酸钾6份、海泡石粉5份、纳米级氧化镁粉6份、高锰酸钙2份；
2）物料粉碎：a、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；b 、将有机硅废料进行粗粉碎处理，得到粒径为3mm有机硅碎料；
3）物料混合：将粉碎后的植物碎料、有机硅碎料和污泥并加入粘合剂一起混合均匀，得到含水率67%的混合浆料；
4）物料干燥：a、对混合浆料进行微波处理，微波处理的温度为115℃，时间为60min，冷却至室温；
b、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10%的半成品；
5）物料汽爆：将上述半成品装入高压釜中，在饱和水蒸气压力为1.75MPa条件下蒸煮10min，再利用85℃热水抽提，滤渣在105℃下干燥得到残渣；
6）物料发酵：将上述残渣装入发酵罐中，添加硫酸镁和活性纤维素酶，加入稀盐酸调节PH值为5，在30℃下发酵30h后抽滤，所得滤液为一种基于农林废弃物制备的生物质液体燃料；
7）装罐、低温保存。
作为本发明的优选方案，本发明的步骤5）中物料汽爆的温度为140-400℃。
作为本发明的优选方案，本发明的步骤6）中物料发酵的温度为200-400℃。
实施例3
一种基于农林废弃物制备生物质液体燃料的方法，包括以下步骤：
1）选料：以干重计，它包括以下按照重量份的组分：农林废弃物88份、污泥12份、有机硅废料18份、粘合剂7份、硫酸镁5份、助燃剂10份以及活性纤维素酶8份；所述助燃剂，按照重量份的组分为：活性炭70份、纳米级二氧化钛粉7份、五氧化二钒3份、异辛酸铈4份、高氯酸钾8份、海泡石粉7份、纳米级氧化镁粉8份、高锰酸钙3份；
2）物料粉碎：a、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；b 、将有机硅废料进行粗粉碎处理，得到粒径为5mm有机硅碎料；
3）物料混合：将粉碎后的植物碎料、有机硅碎料和污泥并加入粘合剂一起混合均匀，得到含水率72%的混合浆料；
4）物料干燥：a、对混合浆料进行微波处理，微波处理的温度为120℃，时间为65 min，冷却至室温；
b、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11%的半成品；
5）物料汽爆：将上述半成品装入高压釜中，在饱和水蒸气压力为1.85MPa条件下蒸煮12min，再利用85℃热水抽提，滤渣在105℃下干燥得到残渣；
6）物料发酵：将上述残渣装入发酵罐中，添加硫酸镁和活性纤维素酶，加入稀盐酸调节PH值为5.2，在32℃下发酵36h后抽滤，所得滤液为一种基于农林废弃物制备的生物质液体燃料；
7）装罐、低温保存。
作为本发明的优选方案，本发明的步骤5）中物料汽爆的温度为140-400℃。
作为本发明的优选方案，本发明的步骤6）中物料发酵的温度为200-400℃。
检测实验
（1）以实施例1-3制备的燃料和普通农林废弃物如松树树枝，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制备的生物质液体燃料的燃烧温度可达1400-1450℃；普通农林废弃物如松树树枝的燃烧温度仅能达到880℃，且升温速度显著低于实施例1-3；
（1.2）经检测燃烧尾气发现：实施例1-3制备的生物质液体燃料的燃烧尾气均符合国家相关规定，且除硫率可达96.2%，除硝率可达92.3%；普通农林废弃物如松树树枝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制备的生物质液体燃料的热值为5450-5550千卡/千克，每吨生物质液体燃料相当于1.1吨标准煤；普通农林废弃物如松树树枝的热值不足3200千卡/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 (6)

1.一种基于农林废弃物制备生物质液体燃料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）选料：以干重计，它包括以下按照重量份的组分：农林废弃物88份、污泥6-12份、有机硅废料14-18份、粘合剂3-7份、硫酸镁1-5份、助燃剂6-10份以及活性纤维素酶4-8份；所述助燃剂，按照重量份的组分为：活性炭70份、纳米级二氧化钛粉7份、五氧化二钒3份、异辛酸铈2-4份、高氯酸钾4-8份、海泡石粉3-7份、纳米级氧化镁粉4-8份、高锰酸钙1-3份；
2）物料粉碎：a、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；b 、将有机硅废料进行粗粉碎处理，得到粒径为2-5mm有机硅碎料；
3）物料混合：将粉碎后的植物碎料、有机硅碎料和污泥并加入粘合剂一起混合均匀，得到含水率62%-72%的混合浆料；
4）物料干燥：a、对混合浆料进行微波处理，微波处理的温度为110℃-120℃，时间为55-65 min，冷却至室温；
b、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9-11%的半成品；
5）物料汽爆：将上述半成品装入高压釜中，在饱和水蒸气压力为1.65-1.85MPa条件下蒸煮8-12min，再利用85℃热水抽提，滤渣在105℃下干燥得到残渣；
6）物料发酵：将上述残渣装入发酵罐中，添加硫酸镁和活性纤维素酶，加入稀盐酸调节PH值为4.8-5.2，在28-32℃下发酵24-36h后抽滤，所得滤液为一种基于农林废弃物制备的生物质液体燃料；
7）装罐、低温保存。
2.根据权利要求1所述的一种基于农林废弃物制备生物质液体燃料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）选料：以干重计，它包括以下按照重量份的组分：农林废弃物88份、污泥6份、有机硅废料14份、粘合剂3份、硫酸镁1份、助燃剂6份以及活性纤维素酶4份；所述助燃剂，按照重量份的组分为：活性炭70份、纳米级二氧化钛粉7份、五氧化二钒3份、异辛酸铈2份、高氯酸钾4份、海泡石粉3份、纳米级氧化镁粉4份、高锰酸钙1份；
2）物料粉碎：a、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；b 、将有机硅废料进行粗粉碎处理，得到粒径为2mm有机硅碎料；
3）物料混合：将粉碎后的植物碎料、有机硅碎料和污泥并加入粘合剂一起混合均匀，得到含水率62%的混合浆料；
4）物料干燥：a、对混合浆料进行微波处理，微波处理的温度为110℃，时间为55 min，冷却至室温；
b、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9%的半成品；
5）物料汽爆：将上述半成品装入高压釜中，在饱和水蒸气压力为1.65MPa条件下蒸煮8min，再利用85℃热水抽提，滤渣在105℃下干燥得到残渣；
6）物料发酵：将上述残渣装入发酵罐中，添加硫酸镁和活性纤维素酶，加入稀盐酸调节PH值为4.8，在28℃下发酵24h后抽滤，所得滤液为一种基于农林废弃物制备的生物质液体燃料；
7）装罐、低温保存。
3.根据权利要求1所述的一种基于农林废弃物制备生物质液体燃料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）选料：以干重计，它包括以下按照重量份的组分：农林废弃物88份、污泥9份、有机硅废料16份、粘合剂5份、硫酸镁3份、助燃剂8份以及活性纤维素酶6份；所述助燃剂，按照重量份的组分为：活性炭70份、纳米级二氧化钛粉7份、五氧化二钒3份、异辛酸铈3份、高氯酸钾6份、海泡石粉5份、纳米级氧化镁粉6份、高锰酸钙2份；
2）物料粉碎：a、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；b 、将有机硅废料进行粗粉碎处理，得到粒径为3mm有机硅碎料；
3）物料混合：将粉碎后的植物碎料、有机硅碎料和污泥并加入粘合剂一起混合均匀，得到含水率67%的混合浆料；
4）物料干燥：a、对混合浆料进行微波处理，微波处理的温度为115℃，时间为60min，冷却至室温；
b、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10%的半成品；
5）物料汽爆：将上述半成品装入高压釜中，在饱和水蒸气压力为1.75MPa条件下蒸煮10min，再利用85℃热水抽提，滤渣在105℃下干燥得到残渣；
6）物料发酵：将上述残渣装入发酵罐中，添加硫酸镁和活性纤维素酶，加入稀盐酸调节PH值为5，在30℃下发酵30h后抽滤，所得滤液为一种基于农林废弃物制备的生物质液体燃料；
7）装罐、低温保存。
4.根据权利要求1所述的一种基于农林废弃物制备生物质液体燃料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）选料：以干重计，它包括以下按照重量份的组分：农林废弃物88份、污泥12份、有机硅废料18份、粘合剂7份、硫酸镁5份、助燃剂10份以及活性纤维素酶8份；所述助燃剂，按照重量份的组分为：活性炭70份、纳米级二氧化钛粉7份、五氧化二钒3份、异辛酸铈4份、高氯酸钾8份、海泡石粉7份、纳米级氧化镁粉8份、高锰酸钙3份；
2）物料粉碎：a、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；b 、将有机硅废料进行粗粉碎处理，得到粒径为5mm有机硅碎料；
3）物料混合：将粉碎后的植物碎料、有机硅碎料和污泥并加入粘合剂一起混合均匀，得到含水率72%的混合浆料；
4）物料干燥：a、对混合浆料进行微波处理，微波处理的温度为120℃，时间为65 min，冷却至室温；
b、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11%的半成品；
5）物料汽爆：将上述半成品装入高压釜中，在饱和水蒸气压力为1.85MPa条件下蒸煮12min，再利用85℃热水抽提，滤渣在105℃下干燥得到残渣；
6）物料发酵：将上述残渣装入发酵罐中，添加硫酸镁和活性纤维素酶，加入稀盐酸调节PH值为5.2，在32℃下发酵36h后抽滤，所得滤液为一种基于农林废弃物制备的生物质液体燃料；
7）装罐、低温保存。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种基于农林废弃物制备生物质液体燃料的方法，其特征在于：所述步骤5）中物料汽爆的温度为140-400℃。
6.根据权利要求1-4任一所述的一种基于农林废弃物制备生物质液体燃料的方法，其特征在于：所述步骤6）中物料发酵的温度为200-400℃。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN101148682A (zh) * 2006-09-19 2008-03-26 中国科学院过程工程研究所 汽爆秸秆固态发酵制备微生物油脂的方法
CN105400556A (zh) * 2015-10-17 2016-03-16 安徽昌信生物质能源有限公司 一种基于海泡石助燃的生物质燃料及其制备方法

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