CN107513444A - 一种生物质制备成型燃料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生物质制备成型燃料的方法，其核心技术在于利用生物质热解副产物重质焦油作为粘合剂，生物质碎屑在与重质焦油混合后经过压力成型即可得到成型燃料。本发明可以有效降低生物质制备成型燃料过程中的压力进而降低压缩电耗，也可以为重质焦油的有效利用提供出路。

Description

一种生物质制备成型燃料的方法
技术领域
本发明涉及生物质成型燃料技术领域，具体地说，利用生物质热解副产焦油作为粘结剂制备成型燃料的方法。
背景技术
随着石油的短缺，生物质以其产量大、可循环、污染小等优点受到了广泛的关注。由于生物质能量密度较低，运输费用高、运输半径低，同时由于其很快燃尽的燃烧特点无法直接作为锅炉燃料，因此成型燃料普遍被认为是可行的解决方案。生物质燃料成型分为冷压成型工艺及热压成型工艺，前者通过添加一定的粘合剂（水泥、粘度、水玻璃、沥青、煤焦油、淀粉、树脂、纸浆、水解纤维等）并且在一定压力下成型，其成本不仅在于成型机械的电耗、磨损消耗还包括添加的粘合剂消耗；后者是基于高温下木质素软化并具有自粘接效果的原理，在加热至100—300℃条件下利用高压左右将生物质碎屑成型，因此主要消耗在于加热能耗、电耗和机械磨损消耗，同时由于高温成型，对于其中含水率有要求，水分太多容易在内部爆裂、进而不易成型。
同时，通过热转化可以有效实现生物质资源化利用也是人们近年来关注的工艺，其中炭化（转化温度一般小于500℃）、快速热解（转化温度450℃-700℃）、气化（转化温度大于700℃）为热转化的主要三种手段，三种工艺的液体产物中，通过分层或蒸馏，都会得到一定比例的类似于沥青质的生物质焦油，它是由酚类、呋喃、多环芳烃、脂肪族化合物、左旋葡聚糖等组分组成，具有相当的粘合性并且在升温条件下可以发生聚合等反应。虽然已有利用焦油替代苯酚制备酚醛树脂的报道，但工艺成熟度及市场推广仍存在相当问题，焦油的无害化处理已经成为困扰相关产业的一个难题。
综上，降低生物质成型燃料的粘合剂成本、减少在添加粘合剂过程中引入的其他元素、降低成型压力节约能耗，将生物质包括成型燃料热解后副产焦油高值化利用，都是降低生物质能源利用成本进而推广普及生物质燃料应用的需要解决应用技术问题。
发明内容
本发明提出了一种利用木材热解副产物焦油作为粘合剂，通过现有固体燃料成型设备将生物质颗粒加工成成型燃料的方法，不但解决了副产焦油的处理难题，也降低了成型燃料成型压力、减少了非木质源粘合剂加入带来的燃烧灰分处理问题，降低了加工成本，保证了燃料质量。
为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的，首先实现焦油与干燥到要求水含率的生物质颗粒混合，可以通过以下两种方式实现，一是将未蒸浓的稀焦油与生物质颗粒靠机械搅拌混合、喷雾混合或气流混合等模式混合，再进行加热将稀焦油中轻组分脱出，这种方法等效于将稠焦油掺水后与生物质颗粒混合，第二种方法是利用强效机械搅拌模式，将颗粒与蒸浓后的稠焦油按比例混合一起；混合完毕后即可进入成型工段，利用冷压成型机或热压成型机将混配好焦油的生物质颗粒或碎块压制成成型燃料。
所述的生物质热转化副产焦油为快速热解、炭化、气化等工艺得到液相产物经过精馏得到的重沸渣油或液相产物分层后得到的重相经过蒸馏脱轻后的重沸部分。
所述的生物质为秸秆、木屑、树皮粉、果壳等农林生产副产物。
实施方式
为了使本说明的技术手段、技术原理、技术特征便于理解，下面对于本发明的具体实施方式进行进一步说明，但不限定本发明保护范围，需要说明的是，由于炭化、快速热解、气化等生物质热解转化过程只是产物产率和组成有区别，不会对本发明实施原理有本质的影响，生物质成型过程中参数变化及焦油组分调整手段也不会对本发明实施原理有本质的影响。
实施例1
从以锯末为原料的机制炭化工厂取得稀焦油,在绝压为 5 kPa, 温度为95 ℃条件下进行浓缩,取蒸余重质焦油以1:15比例与80-100目的桉木木粉混合，用液压活塞为87mm的成型机实验测试台，在30MPa液压、120℃温度条件下，得到长5cm、宽1cm、厚0.2cm的试样，试样坚实，将样品放在热解平台上得到了成型炭片试样。
实施例2
从年处理量为1000吨生物质原料的流化床快速热解中试系统得到的液相产物，经过两月静置得到焦油沉淀，取该焦油沉淀以1:15比例与80-100目的桉木木粉混合，用液压活塞为87mm的成型机实验测试台，在30MPa液压、120℃温度条件下，得到长5cm、宽1cm、厚0.2cm的试样，试样坚实，将样品放在热解平台上得到了成型炭片试样。

Claims (5)

1.一种生物质制备成型燃料的方法，其特征在于：利用生物质热转化副产焦油作为粘接剂，利用压力成型设备将生物质颗粒或碎块压制成成型燃料。
2.根据权利要求1所述的一种生物质制备成型燃料的方法，其特征在于：所述的生物质热转化副产焦油为快速热解、炭化、气化等工艺得到液相产物经过蒸馏或精馏得到的重沸渣油。
3.根据权利要求1所述的一种生物质制备成型燃料的方法，其特征在于：所述的生物质热转化副产焦油为快速热解、炭化、气化等工艺得到液相产物分层后得到的重相经过蒸馏或精馏脱轻后的重沸部分。
4.根据权利要求1所述的一种生物质制备成型燃料的方法，其特征在于：所述的生物质为秸秆、木屑、树皮粉、果壳等农林生产副产物。
5.根据权利要求1所述的一种生物质制备成型燃料的方法，其特征在于：所述的成型燃料可以作为燃料直接使用也可以进一步炭化制成成型炭。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111187648A (zh) * 2020-01-14 2020-05-22 山东大学 一种清洁成型燃料及制备方法和应用
CN112410091A (zh) * 2020-10-10 2021-02-26 北京林业大学 一种生物质致密成型方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1664065A (zh) * 2005-02-28 2005-09-07 昆明理工大学 一种利用农林废弃物制造机制木炭的方法

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