CN107245358A - 生物质燃料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种生物质燃料，包括木屑、麦秸、稻草、丙酮、磺酸盐、聚丙烯酸钠和木薯加工制备淀粉的废液。其制备方法如下：A）原料选择，称取适量木屑、麦秸和稻草粉碎过筛后将三者混合。B）润湿，将由步骤A）得到的原料润湿。C）一次加热，将由步骤B）得到的润湿料进行一次加热。D）向步骤C）中得到的加热料中加入木薯加工制备淀粉的废液。E）向步骤D）得到的原料中加入丙酮。F）向步骤E）得到的原料中加入磺酸盐。G）向步骤F）得到的原料中加入聚丙烯酸钠。H）二次加热，得到待压制料。R）压制，将由步骤H）得到的待压制料投入压制成型装置压制，经切割后得到生物质燃料。本发明粘性大、灰分低、热值高、燃烧效果好、产烟少且便于成型。

Description

生物质燃料及其制备方法

技术领域

本发明属于生物能源技术领域，具体涉及一种生物质燃料及其制备方法。

背景技术

随着我国经济迅速发展，人们生活水平极大提高，能源消耗日益增多，诸如煤炭、石油和天然气以及海洋冰之类的不可再生能源的日益减少，并且价格不断上涨，以及随着人类对环境保护意识的不断增强，曾经不加利用便被付之一炬的木屑、麦秸和稻草等生物能源得到了空前的重视。据我国农业权威部门统计，我国仅农作物如稻、麦、高梁、玉米、棉花和大豆秸秆的年产出量约为8.5 亿吨左右，以90% 至95%的获得系数计算，可获得7.65-8.075亿吨，相当于获得3.8-4.04 亿吨标准煤（1吨秸秆的能量相当于0.5 吨标准煤）。所谓的标准煤简称标煤，依据中国国家标准GB2589-81，每千克标煤的热值为29271 千焦( 即7000千卡)。由上述可知，有效地利用生物燃料，不仅可减少对自然资源的消耗，而且具有经济性和环保性。由于秸杆的堆积密度较低, 给收集、运输和储存以及应用带来一定的困难，因而通常需将其成型为固体，藉以提高能源密度和热值，经成型后，体积可缩小至8倍以上，密度达1.1-1.4 吨/m3，能源密度相当于中等烟煤程度。由于秸杆如前述的麦秸、稻草等含有一定的纤维素和木质素，而木质素是物料中的结构单体，是苯丙烷型的高分子化合物，具有增强细胞壁和粘合纤维素的作用。木质素属非晶体，在常温下主要部分不溶于普通溶剂，没有熔点，但有软化点，当温度达到一定值时，木质素软化粘结力增加，并在一定的压力作用下，使其纤维素分子团错位、变形和延展，内部相邻的生物质颗粒相互进行啮接，重新组合而形成块状体。已有技术普遍使用麦秸和/或稻草经压制成型机或挤出成型机形成块状或圆柱状的得以供锅炉或类似的燃烧装置燃烧的生物质能源。但是普遍存在热值低并且灰分大的问题，因为麦秸的灰分约为6% 左右，而稻草的灰分约为14% 左右，又因为麦秸的木质素含量约为20%，而稻草的木质素含量约为12%，于是如果将麦秸、稻草单独压制成生物能源，那么密实性难以保障。或许出于这一原因，需在麦秸、稻草中加入粘结剂，以便提高燃料的密实性，防止在包装运输过程中开裂，但是加入粘结剂一方面增加成本，另一方面易产生污染，对此可由中国专利CN102021059B 推荐的“一种利用快速热处理工艺改性生物质燃料的成型方法”所印证。此外，向麦秸或稻草中加入硅澡、粘土和/或煤粉也可获得一定的防松散效果，但是发热值受到影响并且灰分显著提高，对此可参见中国发明专利申请公布号CN101812346A 提供的“一种生物质燃料成型方法”。现有技术中单独使用麦秸或稻草制备生物质燃料是无法消除前述技术问题的，因为木质素含量偏低并且灰分偏高。另外生物质燃料当中往往具有较高的钾元素含量和氯元素含量，在燃烧的过程中，两者形成KCL，沉积在锅炉过热器的表面，局部传热表面被其覆盖，导致燃烧效率降低，锅炉的使用寿命也大大缩短。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种有助于增进粘性、有利于降低灰分、有益于提高热值和便于压制或挤出成型的生物质燃料。且本发明提供的生物质燃料燃烧效果好、产烟少。

本发明采取的技术方案是：

一种生物质燃料，包括木屑、麦秸、稻草、丙酮、磺酸盐、聚丙烯酸钠和木薯加工制备淀粉的废液。

所述生物质燃料制备方法如下：

A）原料选择，称取适量木屑、麦秸和稻草，并且先对木屑过筛，以筛除夹杂在木屑中的条状物及块状物，木屑过筛后的直径为小于0.5㎝，过筛时被筛子筛除的条状物、块状物经粉碎后利用，对麦秸及稻草采用粉碎机粉碎至长度小于0.5㎝，将过筛的木屑、粉碎的麦秸及稻草三者混合，得到原料，其中木屑的木质素含量为28%，灰分为0.5%，麦秸的木质素含量为22%，灰分为6%，而稻草的木质素含量为12%，灰分为14%，并且木屑的热值为16559KJ/kg，麦秸的热值为15374KJ/kg，而稻草的热值为13986KJ/kg 。

B）润湿，将由步骤A）得到的原料以雾化水喷雾方式润湿，控制原料的含水率为12%，得到润湿料。

C）一次加热，将由步骤B）得到的润湿料投入第一微波加热装置中进行一次加热，使生物质产生软化，一次加热的温度为110℃，得到一次加热料。

D）向步骤C）中得到的加热料中加入木薯加工制备淀粉的废液，该废液在生物质燃料成型过程中具有很好的流动性和粘性，此外该废液中还有少量的果胶、焦糖、不饱和脂肪酸以及松香酸等小分子物质，在高压条件下同样具有很好的流动性和胶黏性，可以快速填充纤维素间的空隙，增加组分间相互作用，将原材料的各组分紧密结合在一起，使生物质原料在更低的环模孔径长比条件下成型，减小模具损坏，有效的提高颗粒燃料的成型率、产品密度和耐久度。

E）向步骤D）得到的原料中加入丙酮，丙酮起催化助燃作用。

F）向步骤E）得到的原料中加入磺酸盐，磺酸盐起消烟作用。

G）向步骤F）得到的原料中加入聚丙烯酸钠，聚丙烯酸钠起助燃和粘结作用。

H）二次加热，将由步骤G）得到的原料投入第二微波加热装置中进行二次加热，使生物质产生熔融而具备粘性，二次加热的温度为150℃~180℃，得到待压制料。

R）压制，将由步骤H）得到的待压制料投入压制成型装置压制，经切割后得到生物质燃料。

本发明的有益效果为：粘性大、灰分低、热值高、燃烧效果好、产烟少且便于压制或挤出成型。

具体实施方式

为了便于理解，下面结合实施例对本发明做进一步具体描述：

实施例1：

一种生物质燃料，包括木屑50份、麦秸20份、稻草15份、丙酮2份、磺酸盐2份、聚丙烯酸钠1份和木薯加工制备淀粉的废液10份。

所述生物质燃料制备方法如下：

A）原料选择，按重量份数称取木屑50份、麦秸20份和稻草15份，并且先对木屑过筛，以筛除夹杂在木屑中的条状物及块状物，木屑过筛后的直径为小于0.5㎝，过筛时被筛子筛除的条状物、块状物经粉碎后利用，对麦秸及稻草采用粉碎机粉碎至长度小于0.5㎝，将过筛的木屑、粉碎的麦秸及稻草三者混合，得到原料，其中木屑的木质素含量为28%，灰分为0.5%，麦秸的木质素含量为22%，灰分为6%，而稻草的木质素含量为12%，灰分为14%，并且木屑的热值为16559KJ/kg，麦秸的热值为15374KJ/kg，而稻草的热值为13986KJ/kg 。

B）润湿，将由步骤A）得到的原料以雾化水喷雾方式润湿，控制原料的含水率为12%，得到润湿料。

C）一次加热，将由步骤B）得到的润湿料投入第一微波加热装置中进行一次加热，使生物质产生软化，一次加热的温度为110℃，得到一次加热料。

D）向步骤C）中得到的加热料中加入木薯加工制备淀粉的废液10份，该废液在生物质燃料成型过程中具有很好的流动性和粘性，此外该废液中还有少量的果胶、焦糖、不饱和脂肪酸以及松香酸等小分子物质，在高压条件下同样具有很好的流动性和胶黏性，可以快速填充纤维素间的空隙，增加组分间相互作用，将原材料的各组分紧密结合在一起，使生物质原料在更低的环模孔径长比条件下成型，减小模具损坏，有效的提高颗粒燃料的成型率、产品密度和耐久度。

E）向步骤D）得到的原料中加入丙酮2份，丙酮起催化助燃作用。

F）向步骤E）得到的原料中加入磺酸盐2份，磺酸盐起消烟作用。

G）向步骤F）得到的原料中加入聚丙烯酸钠1份，聚丙烯酸钠起助燃和粘结作用。

H）二次加热，将由步骤G）得到的原料投入第二微波加热装置中进行二次加热，使生物质产生熔融而具备粘性，二次加热的温度为150℃~180℃，得到待压制料。

R）压制，将由步骤H）得到的待压制料投入压制成型装置压制，经切割后得到生物质燃料。

实施例2：

一种生物质燃料，包括木屑50份、麦秸18份、稻草16份、丙酮2份、磺酸盐2份、聚丙烯酸钠2份和木薯加工制备淀粉的废液10份。

所述生物质燃料制备方法如下：

A）原料选择，按重量份数称取木屑50份、麦秸18份和稻草16份，并且先对木屑过筛，以筛除夹杂在木屑中的条状物及块状物，木屑过筛后的直径为小于0.5㎝，过筛时被筛子筛除的条状物、块状物经粉碎后利用，对麦秸及稻草采用粉碎机粉碎至长度小于0.5㎝，将过筛的木屑、粉碎的麦秸及稻草三者混合，得到原料，其中木屑的木质素含量为28%，灰分为0.5%，麦秸的木质素含量为22%，灰分为6%，而稻草的木质素含量为12%，灰分为14%，并且木屑的热值为16559KJ/kg，麦秸的热值为15374KJ/kg，而稻草的热值为13986KJ/kg 。

B）润湿，将由步骤A）得到的原料以雾化水喷雾方式润湿，控制原料的含水率为12%，得到润湿料。

C）一次加热，将由步骤B）得到的润湿料投入第一微波加热装置中进行一次加热，使生物质产生软化，一次加热的温度为110℃，得到一次加热料。

D）向步骤C）中得到的加热料中加入木薯加工制备淀粉的废液10份，该废液在生物质燃料成型过程中具有很好的流动性和粘性，此外该废液中还有少量的果胶、焦糖、不饱和脂肪酸以及松香酸等小分子物质，在高压条件下同样具有很好的流动性和胶黏性，可以快速填充纤维素间的空隙，增加组分间相互作用，将原材料的各组分紧密结合在一起，使生物质原料在更低的环模孔径长比条件下成型，减小模具损坏，有效的提高颗粒燃料的成型率、产品密度和耐久度。

E）向步骤D）得到的原料中加入丙酮2份，丙酮起催化助燃作用。

F）向步骤E）得到的原料中加入磺酸盐2份，磺酸盐起消烟作用。

G）向步骤F）得到的原料中加入聚丙烯酸钠2份，聚丙烯酸钠起助燃和粘结作用。

H）二次加热，将由步骤G）得到的原料投入第二微波加热装置中进行二次加热，使生物质产生熔融而具备粘性，二次加热的温度为150℃~180℃，得到待压制料。

R）压制，将由步骤H）得到的待压制料投入压制成型装置压制，经切割后得到生物质燃料。

Claims (2)

1.一种生物质燃料，包括木屑、麦秸、稻草、丙酮、磺酸盐、聚丙烯酸钠和木薯加工制备淀粉的废液。

2.如权利要求1所述的生物质燃料的制备方法：

A）原料选择，称取适量木屑、麦秸和稻草，并且先对木屑过筛，以筛除夹杂在木屑中的条状物及块状物，木屑过筛后的直径为小于0.5㎝，过筛时被筛子筛除的条状物、块状物经粉碎后利用，对麦秸及稻草采用粉碎机粉碎至长度小于0.5㎝，将过筛的木屑、粉碎的麦秸及稻草三者混合，得到原料；

B）润湿，将由步骤A）得到的原料以雾化水喷雾方式润湿，控制原料的含水率为12%，得到润湿料；

C）一次加热，将由步骤B）得到的润湿料投入第一微波加热装置中进行一次加热，一次加热的温度为110℃，得到一次加热料；

D）向步骤C）中得到的加热料中加入木薯加工制备淀粉的废液；

E）向步骤D）得到的原料中加入丙酮；

F）向步骤E）得到的原料中加入磺酸盐；

G）向步骤F）得到的原料中加入聚丙烯酸钠；

H）二次加热，将由步骤G）得到的原料投入第二微波加热装置中进行二次加热，二次加热的温度为150℃~180℃，得到待压制料；

R）压制，将由步骤H）得到的待压制料投入压制成型装置压制，经切割后得到生物质燃料。