CN107142130A - 一种玉米秸秆制作固体燃料方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种固体燃料，包括以下各原材料：玉米秸秆、动物粪便、酶催化剂、活细胞催化剂、椰壳活性炭、催熟剂、膨化剂、粘合剂、煤粉、柏油、煤化剂、固体酒精和燃煤助燃剂。本发明还公开了所述固体燃料的制备方法。本发明提高固体燃料块热值可达到18000‑23000kj/kg，燃烧率至96％‑98％，燃烧时长为1‑2小时；燃烧过程中二氧化硫排放量为0.11‑0.25之间，远低于煤的二氧化硫排放量，燃烧后的灰烬可直接回归土壤，无化学污染。

Description

一种玉米秸秆制作固体燃料方法
技术领域
本发明涉及燃料的生产领域。更具体地，涉及一种玉米秸秆制作固体燃料方法。
背景技术
由于近年来大气污染严重，生物质燃料作为可再生能源的一种利用形式，与中国农业发展、农村地区周边生活环境紧密相关，是国家整体可再生能源利用计划的重要组成部分。中国作为发展中国家的农业大国，既要实现国民经济的快速增长，又要同时担负起保护环境的责任。所以，为了解决传统燃料所造成的大气污染问题，就必须更替传统的能源利用和能源生产方式，开发利用生物质资源。
秸秆是中国传统的农作物剩余料，中国大部分地区都有就地焚烧的习惯，这对于环境有相当大的危害性。秸秆易于燃烧，但是仍缺乏有效途径使秸秆系统性的燃料化，如能攻克这一技术，将为中国秸秆处理不当所造成的环境污染提供有效的解决途径。另外，中国部分地区存在大量的动物粪便污染当地环境的情况，干燥的动物粪便可以作为高效的燃料投入使用。
因此，需要提供一种利用这些废弃物生产固体燃料的方法，不但可以提高农民的收入，还可以缓解农村能源紧张的局面，从而实现农村能源的可持续发展。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种基于以玉米秸秆和粪便为基本原料的固体燃料。
本发明的另一个目的在于提供一种上述燃料的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种固体燃料，包括以下各原材料：玉米秸秆、动物粪便、酶催化剂、活细胞催化剂、椰壳活性炭、催熟剂、膨化剂、粘合剂、煤粉、柏油、固体酒精。
其中，所述各原料的重量份为：玉米秸秆60-80份、动物粪便20-25份、酶催化剂和活细胞催化剂3-5份、椰壳活性炭1.5-2份、催熟剂2-4份、膨化剂0.4-0.6份、粘合剂3-5份、煤粉0.2-0.5份、柏油1-2份、煤化剂1-2份、固体酒精2.5-3份、燃煤助燃剂2-3份。
进一步，所述燃煤助燃剂，包括以下组分：分散剂、氧化剂、渗透剂、催化剂、乳化剂和水；优选的，所述各组分的重量百分比为：分散剂10％-15％、催化剂30％-45％、氧化剂30％-40％、乳化剂10％-15％、渗透剂5％-10％，余量为水。
所述燃煤助燃剂的制备方法包括：1)将分散剂和催化剂搅拌混合，加入水，制成催化剂溶液；2)将催化剂溶液与氧化剂、乳化剂、渗透剂混合，得到燃煤助燃剂。
进一步，所述粘合剂由生石灰和粘土混合组成，催熟剂由氧化钙和石灰石制成，膨化剂由发酵粉、硝酸铵、明矾、小苏打制成。煤化剂由以下质量份的各组分制成：硝酸钠0.5-0.7份、氧化镁1.5-2.5份、氢氧化钠1-1.5份、碳酸钙0.3-0.7份、淀粉1-3份、草酸钠1-1.5份。
本发明还提供了上述固体燃料的制备方法，包括以下步骤：
(1)玉米秸秆处理：玉米秸秆去除土壤与杂质，并粉碎成6-10cm的小段；加入椰壳活性炭吸附水和化学元素，控制玉米秸秆含水率在16％以下；
(2)动物粪便处理：将动物粪便通风干燥，并浇注煤粉与柏油；
(3)将处理后的玉米秸秆与动物粪便混合，并加入燃煤助燃剂；
(4)催化反应：加入酶催化剂和活细胞催化剂酶化，并设定酶化温度为50℃-70℃；
(5)挤压成型：加入粘合剂、膨化剂、催熟剂、煤化剂和固体酒精，加温加压1.5-2.0h，成型，得到固体燃料。
其中，所述通风干燥的温度为25℃-30℃，湿度为30％以下。
所述加压加温的压力设置为1.2-1.7MP，温度设置为25℃-35℃。
本发明中玉米秸秆是提升燃料热值的主要成分；动物粪便中纤维素含量(3.75％-20.92％)低于秸秆中纤维素含量，半纤维素含量与秸秆没有区别，其含量在23.35％-28.20％之间，动物粪便挥发分、固定碳和灰分的平均含量分别为63.31％、13％、20.97％，其在风干状态下可以进行对燃料进行热解，加速反应；煤粉、柏油、煤化剂、固体酒精、燃煤助燃剂作为辅料，均能促使燃料充分燃烧，起到助燃、增能、节能的作用。
对本发明固体燃料的技术指标进行检测，结果如下：色泽为灰褐色或黄褐色，组织形态为小棒状固体颗粒燃料，水分≤14％，灰份6％-14％，密度0.7-1.3g/cm3。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明通过秸秆与动物粪便混合后应并加入辅料进行酶化，加快催化效率，提高固体燃料块热值、燃烧率和燃烧时长，其热值可达到18000-23000kj/kg，燃烧率至96％-98％，燃烧时长为1-2小时。
(2)本发明制备的固体燃料燃烧过程中二氧化硫排放量为0.11-0.25之间，远低于煤的二氧化硫排放量，燃烧后的灰烬可直接回归土壤，无化学污染。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1一种固体燃料的制备
一种固体燃料的制备方法，包括以下步骤：
(1)玉米秸秆处理：将收集好玉米秸秆通过旋片式振动塞去除土壤与杂质，送入粉碎机粉碎，使得玉米秸秆长度控制在6cm；将60kg粉碎后的玉米秸秆送入对流式干燥机进行干燥，加入1.5kg椰壳活性炭，吸附水和化学元素，控制玉米秸秆含水率在16％以下；
(2)动物粪便处理：将20kg动物粪便于温度25℃，湿度为20％的环境中通风干燥，并浇注0.2kg煤粉与1kg柏油；
(3)将处理后的玉米秸秆与动物粪便用混料机混合搅拌均匀，并加入2kg燃煤助燃剂；所述燃煤助燃剂的所述各组分的重量百分比为：分散剂15％、催化剂30％、氧化剂30％、乳化剂10％、渗透剂5％，余量为水；制备方法包括：(1)将分散剂和催化剂搅拌混合，加入水，制成催化剂溶液；(2)将催化剂溶液与氧化剂、乳化剂、渗透剂混合，得到燃煤助燃剂。
(4)催化反应：将步骤(3)得到的混合物送入酶化仓，加入3kg酶催化剂和活细胞催化剂酶化，并设定酶化温度为50℃-70℃；
(5)挤压成型：将酶化后的原料加入3kg粘合剂、0.4kg膨化剂、2kg催熟剂、1kg煤化剂和2.5kg固体酒精，使用螺旋输送机送入平模柱状挤压成型机内一次成型，将压力设置为1.2MP，调节温度在25℃的条件下，加温加压1.5h，得到固体颗粒燃料。其中，粘合剂由生石灰和粘土混合组成，催熟剂由氧化钙和石灰石制成，膨化剂由发酵粉、硝酸铵、明矾、小苏打制成。煤化剂按下列质量的各组分进行混合制备得到的：硝酸钠0.5kg、氧化镁1.5kg、氢氧化钠1kg、碳酸钙0.3kg、淀粉1kg、草酸钠1kg。
实施例2一种固体燃料的制备
一种固体燃料的制备方法，包括以下步骤：
(1)玉米秸秆处理：将收集好的玉米秸秆通过旋片式振动塞去除土壤与杂质，送入粉碎机粉碎，使得玉米秸秆长度控制在10cm；将80kg粉碎后的玉米秸秆送入对流式干燥机进行干燥，加入2kg椰壳活性炭，吸附水和化学元素，控制玉米秸秆含水率在16％以下；
(2)动物粪便处理：将25kg动物粪便于温度30℃，湿度为30％以下的环境中通风干燥，并浇注0.5kg煤粉与2kg柏油；
(3)将处理后的玉米秸秆与动物粪便用混料机混合搅拌均匀，并加入2kg燃煤助燃剂；所述燃煤助燃剂的所述各组分的重量百分比为：分散剂10％、催化剂30％、氧化剂30％、乳化剂15％、渗透剂10％，余量为水；制备方法包括：1)将分散剂和催化剂搅拌混合，加入水，制成催化剂溶液；2)将催化剂溶液与氧化剂、乳化剂、渗透剂混合，得到燃煤助燃剂。
(4)催化反应：将步骤(3)得到的混合物送入酶化仓，加入5kg酶催化剂和活细胞催化剂酶化，并设定酶化温度为70℃；
(5)挤压成型：将酶化后的原料加入5kg粘合剂、0.6kg膨化剂、4kg催熟剂、2kg煤化剂和3kg固体酒精，使用螺旋输送机送入平模柱状挤压成型机内一次成型，将压力设置为1.7MP，调节温度在35℃的条件下，加温加压2.0h，得到固体颗粒燃料。其中，粘合剂由生石灰和粘土混合组成，催熟剂由氧化钙和石灰石制成，膨化剂由发酵粉、硝酸铵、明矾、小苏打制成。煤化剂按下列质量的各组分进行混合制备得到的：硝酸钠0.7kg、氧化镁2.5kg、氢氧化钠1.5kg、碳酸钙0.7kg、淀粉3kg、草酸钠1.5kg。
实施例3一种固体燃料的制备
一种固体燃料的制备方法，包括以下步骤：
(1)玉米秸秆处理：将收集好的玉米秸秆通过旋片式振动塞去除土壤与杂质，送入粉碎机粉碎，使得玉米秸秆长度控制在8cm；将70kg粉碎后的玉米秸秆送入对流式干燥机进行干燥，加入1.75kg椰壳活性炭，吸附水和化学元素，控制玉米秸秆含水率在16％以下；
(2)动物粪便处理：将22.5kg动物粪便于温度27.5℃，湿度为30％以下的环境中通风干燥，并浇注0.4kg煤粉与1.5kg柏油；
(3)将处理后的玉米秸秆与动物粪便用混料机混合搅拌均匀，并加入2.5kg燃煤助燃剂；所述燃煤助燃剂的所述各组分的重量百分比为：分散剂12％、催化剂40％、氧化剂30％、乳化剂10％、渗透剂5％，余量为水；制备方法包括：1)将分散剂和催化剂搅拌混合，加入水，制成催化剂溶液；2)将催化剂溶液与氧化剂、乳化剂、渗透剂混合，得到燃煤助燃剂。
(4)催化反应：将步骤(3)得到的混合物送入酶化仓，加入4kg酶催化剂和活细胞催化剂酶化，并设定酶化温度为60℃；
(5)挤压成型：将酶化后的原料加入4kg粘合剂、0.5kg膨化剂、3kg催熟剂、1.5kg煤化剂和2.75kg固体酒精，使用螺旋输送机送入平模柱状挤压成型机内一次成型，将压力设置为1.4MP，调节温度在30℃的条件下，加温加压1.7h，得到固体颗粒燃料。其中，粘合剂由生石灰和粘土混合组成，催熟剂由氧化钙和石灰石制成，膨化剂由发酵粉、硝酸铵、明矾、小苏打制成。煤化剂按下列质量的各组分进行混合制备得到的：硝酸钠0.6kg、氧化镁2kg、氢氧化钠1.25kg、碳酸钙0.5kg、淀粉2kg、草酸钠1.25kg。
对上述实施例1-3生产的固体颗粒染料的感官要求和理化指标进行测试，结果表明：色泽为灰褐色或黄褐色，组织形态为小棒状固体颗粒燃料，水分≤14％，灰份6％-14％，密度0.7-1.3g/cm3。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种固体燃料，其特征在于，包括以下各原材料：玉米秸秆、动物粪便、酶催化剂、活细胞催化剂、椰壳活性炭、催熟剂、膨化剂、粘合剂、煤粉、柏油、煤化剂、固体酒精和燃煤助燃剂。
2.根据权利要求1所述的固体燃料，其特征在于：所述各原料的重量份为：玉米秸秆60-80份、动物粪便20-25份、酶催化剂和活细胞催化剂3-5份、椰壳活性炭1.5-2份、催熟剂2-4份、膨化剂0.4-0.6份、粘合剂3-5份、煤粉0.2-0.5份、柏油1-2份、煤化剂1-2份、固体酒精2.5-3份、燃煤助燃剂2-4份。
3.根据权利要求1或2所述的固体燃料，其特征在于：所述燃煤助燃剂包括以下各组分：分散剂、氧化剂、渗透剂、催化剂、乳化剂和水。
4.根据权利要求3所述的固体燃料，其特征在于：所述燃煤助燃剂各组分的重量百分比为：分散剂10％-15％、催化剂30％-45％、氧化剂30％-40％、乳化剂10％-15％、渗透剂5％-10％，余量为水。
5.根据权利要求4所述的固体燃料，其特征在于：所述燃煤助燃剂的制备方法包括：1)将分散剂和催化剂搅拌混合，加入水，制成催化剂溶液；2)将催化剂溶液与氧化剂、乳化剂、渗透剂混合，即得。
6.根据权利要求1所述的固体燃料，其特征在于：所述粘合剂由生石灰和粘土混合组成，催熟剂由氧化钙和石灰石制成，膨化剂由发酵粉、硝酸铵、明矾和小苏打制成。
7.根据权利要求1所述的固体燃料，其特征在于：所述煤化剂由以下质量份的各组分制成：硝酸钠0.5-0.7份、氧化镁1.5-2.5份、氢氧化钠1-1.5份、碳酸钙0.3-0.7份、淀粉1-3份、草酸钠1-1.5份。
8.一种制备权利要求1所述的固体燃料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)玉米秸秆处理：玉米秸秆去除土壤与杂质，并粉碎；加入椰壳活性炭吸附水和化学元素，控制玉米秸秆含水率在16％以下；
(2)动物粪便处理：将动物粪便通风干燥，并浇注煤粉与柏油；
(3)将处理后的玉米秸秆与动物粪便混合，并加入燃煤助燃剂；
(4)催化反应：加入酶催化剂和活细胞催化剂酶化，并设定酶化温度为50℃-70℃；
(5)挤压成型：加入粘合剂、膨化剂、催熟剂、煤化剂和固体酒精，加温加压1.5-2.0h，成型，即得。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述通风干燥的温度为25℃-30℃，湿度为30％以下。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述加压加温的压力设置为1.2-1.7MP，温度设置为25℃-35℃。
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