CN107099353A - 一种复合型生物质燃料制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于燃料粘合剂技术领域，提出了一种复合型生物质燃料制作方法，包括步骤一：生物质原料与兰炭粉末搅拌均匀配成生物质兰炭原料；步骤二：生物质兰炭原料添加干粉粘合剂并混合均匀，得到原料干粉粘合剂混合物；步骤三：液体粘合剂添加热水搅拌均匀至溶解，得到液体粘合剂溶解液；步骤四：液体粘合剂溶解液加至原料干粉粘合剂混合物并搅拌均匀，得到燃料半成品；步骤五：燃料半成品压型得到燃料成品。本发明解决了现有技术中复合型生物质燃料冷压成型生产工艺复杂，成本高的技术问题。

Description

一种复合型生物质燃料制作方法
技术领域
本发明属于生物质燃料技术领域，涉及一种复合型生物质燃料制作方法。
背景技术
在我国许多地区雾霾日益严重的今天，以煤炭为主体的能源结构及广大农村地区秋冬季秸秆和其他农林废弃物的无序焚烧成为了雾霾形成的两大重要因素。生物质燃料技术是将生物质燃料按一定比例与农作物秸秆等可燃生物质和添加剂混合后压制成固体燃料的技术。因此，发展新型的生物质洁净燃料技术是实现燃料清洁化利用及农林剩余物资资源规模化利用，以达到节约能源，改善我国空气环境的现实途径，可以改变我国以煤为主题的能源结构，适应生物质原料收集难度大的实际情况。生物质燃料具有挥发份高，易着火和点燃，固硫和烟尘排放量低的特点，考虑到生物质资源的代煤作用，生物质燃料的总节能率可达20％～24％，总减硫率大于65％，碳的减排潜力可达当年总量的10％，其环保、节能效益十分明显。
生物质燃料成型工艺主要有粉碎、烘干、混合、成型四部分组成。其中成型可分为冷压成型、混合成型和热压成型3类。但成型方式不同其制得的生物质燃料物理性能和燃烧特性有较大不同，冷压成型制得的生物质燃料燃烧性能和物理强度较高，但相关粘合剂大多生产工艺复杂，成本较高。热压成型可不用任何添加剂即可制出高强度生物质燃料，降低了加工成本，但其设备成本及设备维护成本高，且用电量大，而用生物质制备粘结剂混合成型可制得强度高，燃烧性能好的工业燃料，但处理过程需要用到强碱，而实际工业生产中需要控制强碱使用量来减少对设备的腐蚀。
粘合剂通常分为有机、无机，合成高分子，工农业废弃物和生物质复合粘合剂等，添加无机类粘合剂会使燃料灰分增加，固定碳含量低，有些元素会有阻燃现象使燃料燃烧困难。有机类粘合剂成本较高，热稳定性低，部分配方有毒、有害，采用有机、无机复合配方粘合剂的生产工艺复杂，添加量不易掌握。
发明内容
本发明提出一种复合型生物质燃料制作方法，解决了现有技术中复合型生物质燃料冷压成型生产工艺复杂，成本高的技术问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种复合型生物质燃料制作方法，包括以下步骤：
步骤一：生物质原料粉碎为细小微粒与兰炭粉末搅拌均匀配成生物质兰炭原料，其中生物质原料与兰炭粉末的质量比为7：13～21；
步骤二：生物质兰炭原料添加干粉粘合剂并混合均匀，得到原料干粉粘合剂混合物，其中干粉粘合剂添加量为生物质兰炭原料质量的5～7％；
步骤三：液体粘合剂添加热水搅拌均匀至溶解，得到液体粘合剂溶解液，其中液体粘合剂添加量为热水质量的4～5％；
步骤四：液体粘合剂溶解液加至原料干粉粘合剂混合物并搅拌均匀，得到燃料半成品，其中液体粘合剂溶解液添加量为原料干粉粘合剂混合物质量的20～25％；
步骤五：燃料半成品压型得到燃料成品。
作为进一步的技术方案，步骤一中，生物质原料与兰炭粉末的质量比为7：17；步骤二中，干粉粘合剂添加量为生物质兰炭原料质量的6％；步骤三中，液体粘合剂添加量为热水质量的4.5％；步骤四中，液体粘合剂溶解液添加量为原料干粉粘合剂混合物质量的22.5％。
作为进一步的技术方案，干粉粘合剂由下列质量份的组分组成：腐殖酸钠25～35份、钠基膨润土15～25份、预糊化淀粉30～40份、烧碱4～6份、电石渣粉15～20份。
作为进一步的技术方案，干粉粘合剂由下列质量份的组分组成：腐殖酸钠30份、钠基膨润土20份、预糊化淀粉35份、烧碱5份、电石渣粉17.5份。
作为进一步的技术方案，预糊化淀粉为预糊化玉米粉和/或预糊化木薯粉，烧碱为片状烧碱。
作为进一步的技术方案，液体粘合剂由下列质量份的组分组成：聚丙烯酸钠3～5份、聚乙烯醇4～6份、甲基硅酸钠85～95份。
作为进一步的技术方案，液体粘合剂由下列质量份的组分组成：聚丙烯酸钠4份、聚乙烯醇5份、甲基硅酸钠91份。
作为进一步的技术方案，步骤一中，生物质原料为秸秆和/或木屑和/或农林废弃物，且粉碎为2～3mm的细小微粒。
作为进一步的技术方案，步骤三中，添加热水的温度≥90℃。
作为进一步的技术方案，步骤五中，燃料半成品压型前，静止2～3h，压型时，压球机的压力控制在20MPa～30MPa，且压型后烘干或自然晾干得到生物质燃料成品。
本发明使用原理及有益效果为：
本发明中使用的烧碱为粒状烧碱，而传统生产中使用片碱粉碎后生产易造成碱粉扬尘，从而对人员和设备有极大损害，而粒碱不存在上述问题，而且因接触面小并被包裹在其它粉状材料，更易保持其原有物理化学性质，从而在后续燃料生产中发挥更大的作用。
采用干、湿两组份配合使用的方法，相比传统的生产工艺方法更具有灵活性，且对原材料的利用效果更为显著。
对配制好的原料半成品，静置2～3小时，可以使干粉组份的有效成份充分溶解并发挥作用，而且在相当的碱性条件下，能一定程度的对生物质原料中的纤维素、半纤维素、木质素等进行软化，激发其中的粘性成份，有助于更好的提高生物质燃料物理性能。
液体组份中，聚乙烯醇和甲基硅酸钠可互相补充，利用聚乙烯醇优异的成膜性，在原料颗粒表面形成一层坚韧致实的膜层，配合甲基硅酸钠的微膨胀性，填补了颗粒间隙，增加了燃料的密实度，从而更好的使其具有良好防水、防潮性能。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明结构示意图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，一种复合型生物质燃料制作方法，按照以下步骤：
步骤一：生物质原料粉碎为细小微粒与兰炭粉末搅拌均匀配成生物质兰炭原料，其中生物质原料与兰炭粉末的质量比为7：13；生物质原料为秸秆和/或木屑和/或农林废弃物，且粉碎为2mm的细小微粒，
步骤二：生物质兰炭原料添加干粉粘合剂并混合均匀，得到原料干粉粘合剂混合物，其中干粉粘合剂添加量为生物质兰炭原料质量的5％；干粉粘合剂由下列质量份的组分组成：腐殖酸钠25份、钠基膨润土15份、预糊化淀粉30份、烧碱4份、电石渣粉15份。预糊化淀粉为预糊化玉米粉。
步骤三：液体粘合剂添加热水搅拌均匀至溶解，得到液体粘合剂溶解液，其中液体粘合剂添加量为热水质量的4％；添加热水的温度≥90℃。
步骤四：液体粘合剂溶解液加至原料干粉粘合剂混合物并搅拌均匀，得到燃料半成品，其中液体粘合剂溶解液添加量为原料干粉粘合剂混合物质量的20％；液体粘合剂由下列质量份的组分组成：聚丙烯酸钠3份、聚乙烯醇4份、甲基硅酸钠85份。
步骤五：燃料半成品压型得到燃料成品。燃料半成品压型前，静止2h，压型时，压球机的压力控制在20MPaMPa，且压型后烘干或自然晾干得到生物质燃料成品。
实施例2
如图1所示，一种复合型生物质燃料制作方法，按照以下步骤：
步骤一：生物质原料粉碎为细小微粒与兰炭粉末搅拌均匀配成生物质兰炭原料，其中生物质原料与兰炭粉末的质量比为7：17；生物质原料为秸秆和/或木屑和/或农林废弃物，且粉碎为2.5mm的细小微粒。
步骤二：生物质兰炭原料添加干粉粘合剂并混合均匀，得到原料干粉粘合剂混合物，其中干粉粘合剂添加量为生物质兰炭原料质量的5～7％；干粉粘合剂由下列质量份的组分组成：腐殖酸钠30份、钠基膨润土20份、预糊化淀粉35份、烧碱5份、电石渣粉17.5份。预糊化淀粉为预糊化玉米粉和预糊化木薯粉。
步骤三：液体粘合剂添加热水搅拌均匀至溶解，得到液体粘合剂溶解液，其中液体粘合剂添加量为热水质量的4.5％；添加热水的温度≥90℃。
步骤四：液体粘合剂溶解液加至原料干粉粘合剂混合物并搅拌均匀，得到燃料半成品，其中液体粘合剂溶解液添加量为原料干粉粘合剂混合物质量的22.5％；液体粘合剂由下列质量份的组分组成：聚丙烯酸钠4份、聚乙烯醇5份、甲基硅酸钠91份。
步骤五：燃料半成品压型得到燃料成品。燃料半成品压型前，静止2.5h，压型时，压球机的压力控制在25MPa，且压型后烘干或自然晾干得到生物质燃料成品。
实施例3
如图1所示，一种复合型生物质燃料制作方法，按照以下步骤：
步骤一：生物质原料粉碎为细小微粒与兰炭粉末搅拌均匀配成生物质兰炭原料，其中生物质原料与兰炭粉末的质量比为7：21；生物质原料为秸秆和/或木屑和/或农林废弃物，且粉碎为3mm的细小微粒。
步骤二：生物质兰炭原料添加干粉粘合剂并混合均匀，得到原料干粉粘合剂混合物，其中干粉粘合剂添加量为生物质兰炭原料质量的7％；干粉粘合剂由下列质量份的组分组成：腐殖酸钠35份、钠基膨润土25份、预糊化淀粉40份、烧碱6份、电石渣粉20份。预糊化淀粉为预糊化木薯粉。
步骤三：液体粘合剂添加热水搅拌均匀至溶解，得到液体粘合剂溶解液，其中液体粘合剂添加量为热水质量的5％；添加热水的温度≥90℃。
步骤四：液体粘合剂溶解液加至原料干粉粘合剂混合物并搅拌均匀，得到燃料半成品，其中液体粘合剂溶解液添加量为原料干粉粘合剂混合物质量的25％；液体粘合剂由下列质量份的组分组成：聚丙烯酸钠5份、聚乙烯醇6份、甲基硅酸钠95份。
步骤五：燃料半成品压型得到燃料成品。燃料半成品压型前，静止3h，压型时，压球机的压力控制在30MPa，且压型后烘干或自然晾干得到生物质燃料成品。
聚丙烯酸钠可用同等份量的羟丙基纤维素代替，并不影响使用效果，甲基硅酸钠也可用性质相近的甲基硅酸钾等代替。如下表一为各实施例成品数据。
表一各实施例燃料成品数据
从上表可以看出通过本发明工艺生产出的燃料，各指标均得到了很好的提高，燃料热值达到了较高的水平，且含硫量低、强度高、防水性好，因为本发明采用干、湿两组份配合使用的加工方法，相比较纯干粉粘合剂，干粉粘合剂和液体粘合剂各有效成份的利用率均大幅提高，尤其是使用量相对较小的高分子有机物能充分发挥到了其应能起到的作用，通过实验数据也能很好的反映出强度、防水性得到了很好的提高，不仅克服了纯液体粘合剂有时因为原料本身水分过大，造成少加或加不进的情况，而且，解决了单纯干粉粘合剂含固量越大，其流动性越差，容易造成管道堵塞，难于清理，给正常生产增加困难的问题。其次，本发明中强碱使用量较少，而其它原料如腐殖酸钠、电石渣、甲基硅酸钠，乃至钠基膨润土均具有一定的碱性，从而在维持应有的碱性条件效果的前提下，降低因强碱给人员和设备带来的损害。再有，本发明中的主要原料除使用量极少的聚乙烯醇和聚丙烯酸钠外，其它主要原料如玉米预糊化淀粉，玉米是我国北方主要粮食作物，产量巨大，且近年来价格连续走低，比国外价格尤为便宜，而腐殖酸钠、钠基膨润土也是价格低廉，电石渣更是工业废弃物，而且主要原料中的70～80％均为无毒无害的有机成份，灰份及含硫量均极低，有利于生物质燃料环保节能目标的实现，除此之外，还有一些其他优点有待发掘。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种复合型生物质燃料制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：生物质原料粉碎为细小微粒与兰炭粉末搅拌均匀配成生物质兰炭原料，其中生物质原料与兰炭粉末的质量比为7：13～21；
步骤二：生物质兰炭原料添加干粉粘合剂并混合均匀，得到原料干粉粘合剂混合物，其中干粉粘合剂添加量为生物质兰炭原料质量的5～7％；
步骤三：液体粘合剂添加热水搅拌均匀至溶解，得到液体粘合剂溶解液，其中液体粘合剂添加量为热水质量的4～5％；
步骤四：液体粘合剂溶解液加至原料干粉粘合剂混合物并搅拌均匀，得到燃料半成品，其中液体粘合剂溶解液添加量为原料干粉粘合剂混合物质量的20～25％；
步骤五：燃料半成品压型得到燃料成品。
2.根据权利要求1所述的一种复合型生物质燃料制作方法，其特征在于，
步骤一中，生物质原料与兰炭粉末的质量比为7：17；
步骤二中，干粉粘合剂添加量为生物质兰炭原料质量的6％；
步骤三中，液体粘合剂添加量为热水质量的4.5％；
步骤四中，液体粘合剂溶解液添加量为原料干粉粘合剂混合物质量的22.5％。
3.根据权利要求1所述的一种复合型生物质燃料制作方法，其特征在于，干粉粘合剂由下列质量份的组分组成：腐殖酸钠25～35份、钠基膨润土15～25份、预糊化淀粉30～40份、烧碱4～6份、电石渣粉15～20份。
4.根据权利要求2所述的一种复合型生物质燃料制作方法，其特征在于，干粉粘合剂由下列质量份的组分组成：腐殖酸钠30份、钠基膨润土20份、预糊化淀粉35份、烧碱5份、电石渣粉17.5份。
5.根据权利要求3所述的一种复合型生物质燃料制作方法，其特征在于，预糊化淀粉为预糊化玉米粉和/或预糊化木薯粉，烧碱为片状烧碱。
6.根据权利要求1所述的一种复合型生物质燃料制作方法，其特征在于，液体粘合剂由下列质量份的组分组成：聚丙烯酸钠3～5份、聚乙烯醇4～6份、甲基硅酸钠85～95份。
7.根据权利要求6所述的一种复合型生物质燃料制作方法，其特征在于，液体粘合剂由下列质量份的组分组成：聚丙烯酸钠4份、聚乙烯醇5份、甲基硅酸钠91份。
8.根据权利要求1所述的一种复合型生物质燃料制作方法，其特征在于，步骤一中，生物质原料为秸秆和/或木屑和/或农林废弃物，且粉碎为2～3mm的细小微粒。
9.根据权利要求1所述的一种复合型生物质燃料制作方法，其特征在于，步骤三中，添加热水的温度≥90℃。
10.根据权利要求1所述的一种复合型生物质燃料制作方法，其特征在于，步骤五中，燃料半成品压型前，静止2～3h，压型时，压球机的压力控制在20MPa～30MPa，且压型后烘干或自然晾干得到生物质燃料成品。
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