CN107699308B - 一种生物质燃料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于燃料技术领域，具体涉及一种生物质燃料的制备方法。本发明以椰子壳、柚子皮及葵花籽壳放入基料，与硝酸镁进行混合，扩大空隙的同时，将镁离子吸附在空隙内部，作为催化中心，促进燃烧，同时柚子皮中的挥发性油脂对孔隙进行填充，再通过菌种的发酵，一方面对基料中的胶质类物质进行降解，促进燃烧，另一面提高基料中小分子有机质的含量的增加，随后通过将腐殖土、地沟油进行混合发酵，促进腐殖土中微生物的繁殖，再使用地沟油中的脂类物质的分解，形成小分子物质沉降在腐殖土，利用加热，使腐殖土中的小分子及易挥发性的有机质挥发出来，向上排出，再利用低温使其降温，将挥发物吸附在基体中，增加可燃性，促进了生物质燃料的充分燃烧。

Description

一种生物质燃料的制备方法
技术领域
本发明属于燃料技术领域，具体涉及一种生物质燃料的制备方法。
背景技术
生物质燃料实际主要是生物质成型燃料（Biomass Moulding Fuel，简称“BMF”），是将农林废物作为原材料，经过粉碎、混合、挤压、烘干等工艺，制成各种成型（如块状、颗粒状等）的，可直接燃烧的一种新型清洁燃料。目前人们使用的燃料大部分是煤、石油、天然气等化石能源，是不可再生资源，在人类大规模的开采下将逐渐枯竭，并且在燃烧时会向空气中排放大量的有毒气体，给大气造成严重污染，为此人类在寻找可再生的清洁燃料来代替。
将生物质作为原料进行高品位的能源形式转换，可以减少对石油和天然气等能源的依赖，进而优化能源结构，提高能源的自给率，减缓温室气体的排放，减少环境污染。生物质燃料一般主要是农林废弃物、家禽 粪便、城市有机固体废弃物、生活污水和工业有机废水，主要区别于化石燃料，通过专门设备在特定工艺条件下加工制成的粉状、棒状、块状或颗粒状等生物质燃料，可有效改善农林废弃物的燃烧性能，在配套的专用燃烧设备上应用，可实现清洁、高效燃烧。其中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。生物质燃料的优点在于其发热量大，不含硫磷，不会腐蚀锅炉，可有效的延长锅炉的使用寿命，也不会产生二氧化硫和五氧化二磷，因而不会导致酸雨的产生，不污染大气，不污染环境，生物质燃料清洁卫生，投料方便，减少了工人的劳动强度，极大地改善了劳动环境。
目前市面上的生物质燃料主要以稻壳、秸秆、棉杆、菌渣、锯末、花生皮等作为原料，在实际使用中以稻壳、秸秆、棉杆、菌渣等的生物质固体成型燃料，含水率高（22%左右）、灰分高，不易点火。在燃烧过程中容易燃烧不充分、结渣，灰渣多，难以达到预期效果。因此，生产出一种燃烧效果好效率高的生物质燃料有很大的市场需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前生物质燃料在燃烧过程中容易燃烧不充分，灰渣多，从而导致燃料效率不高的问题，本发明提供了一种生物质燃料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
一种生物质燃料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）将椰子壳、柚子皮及葵花籽壳放入碾磨机中进行碾磨，收集碾磨物，并进行干燥，收集干燥物，将干燥物与硝酸镁溶液放入搅拌机中搅拌，收集搅拌混合物；
（2）将搅拌混合物放入蒸汽爆破装置中进行蒸汽爆破，收集蒸汽爆破物，并将蒸汽爆破物、菌粉及营养物放入容器中搅拌均匀，密封容器，进行发酵；
（3）在发酵结束后，将容器中的物质进行自然晾晒，待容器中的物质含水量为25～30％时，收集晾晒物，将晾晒物放入球磨机中进行球磨，过筛，收集过筛颗粒，备用；
（4）将腐植土、地沟油及添加颗粒混合均匀，收集混合物，将混合物放入水泥池中，使用稻草覆盖混合物，在覆盖过程中从水泥池底部进行充氧气；
（5）待上述覆盖结束后，去除稻草，收集水泥池中的混合物，并进行冷冻干燥，收集冷冻干燥物，将冷冻干燥物与水混合放入玻璃容器中，在玻璃容器上顶部放置筛网，再在筛网上放置备用的过筛颗粒，再使用玻璃容器覆盖备用的过筛颗粒，对底部的玻璃容器进行加热，保持顶部玻璃容器壁的温度为7～9℃；
（6）在加热结束后，收集筛网上的物质，并放入造粒机中进行造粒，收集造粒物，并进行烘干，收集烘干物，即得生物质燃料。
所述步骤（1）中椰子壳、柚子皮及葵花籽壳的质量比为7～9：2～4：3，所述干燥物与硝酸镁溶液的质量比为1：3。
所述步骤（2）中菌粉为酵母菌粉、乳酸菌粉中的任意一种。
所述步骤（2）中营养物为按质量比3：2：1：2，将酵母浸膏、蛋白胨、水及甘露醇混合均匀，即得营养物，所述蒸汽爆破物、菌粉及营养物的质量比为6～9：1：2～4。
所述步骤（4）中腐植土、地沟油及添加颗粒的质量比为7～10：3～5：2～4。
所述步骤（5）中冷冻干燥物与水的质量比为1：2。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
本发明以椰子壳、柚子皮及葵花籽壳放入基料，在进行气爆时，与硝酸镁进行混合，利用气爆扩大空隙的同时，将镁离子吸附在空隙内部，作为催化中心，促进燃烧，同时柚子皮中的挥发性油脂对孔隙进行填充，进一步提高了燃烧效率，再通过菌种的发酵，一方面对基料中的胶质类物质进行降解，促进燃烧，另一面提高基料中小分子有机质的含量的增加，随后通过将腐殖土、地沟油进行混合发酵，促进腐殖土中微生物的繁殖，再使用地沟油中的脂类物质的分解，形成小分子物质沉降在腐殖土中，利用加热，使腐殖土中的小分子及易挥发性的有机质挥发出来，向上排出，再利用低温使其降温，将挥发物吸附在基体中，增加可燃性，促进了生物质燃料的充分燃烧。
具体实施方式
菌粉的选择为酵母菌粉、乳酸菌粉中的任意一种。
营养物的选择为按质量比3：2：1：2，将酵母浸膏、蛋白胨、水及甘露醇混合均匀，并杀菌消毒，即得营养物。
一种生物质燃料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）按质量比为7～9：2～4：3，将椰子壳、柚子皮及葵花籽壳放入碾磨机中以300r/min进行碾磨20min，收集碾磨物，并进行干燥，收集干燥物，按质量比为1：3，将干燥物与0.6mol/L硝酸镁溶液放入搅拌机中搅拌，收集搅拌混合物；
（2）将搅拌混合物放入蒸汽爆破装置中，设定压力为1.3～1.6MPa，温度为115～120℃，维持压力1～3min，进行蒸汽爆破，收集蒸汽爆破物，并按质量比为6～9：1：2～4，将蒸汽爆破物、菌粉及营养物放入容器中搅拌均匀，密封容器，保持容器中温度为28～36℃，进行发酵1～3天；
（3）在发酵结束后，将容器中的物质进行自然晾晒，待容器中的物质含水量为25～30％时，收集晾晒物，将晾晒物放入球磨机中，以800r/min进行球磨30min，过200目筛，收集过筛颗粒，备用；
（4）按质量比为7～10：3～5：2～4，将腐植土、地沟油及添加颗粒混合均匀，收集混合物，将混合物放入水泥池中，直至放入深度为15～20cm，使用稻草覆盖混合物，覆盖厚度为4～6cm，在覆盖过程中从水泥池底部以30mL/min进行充氧气，充氧气时间15～25min；
（5）待上述覆盖结束后，去除稻草，收集水泥池中的混合物，并进行冷冻干燥，收集冷冻干燥物，按质量比为1：2，将冷冻干燥物与水混合放入玻璃容器中，在玻璃容器上顶部放置筛网，再在筛网上放置备用的过筛颗粒，放置量为冷冻干燥物质量的1～2倍，再使用玻璃容器覆盖备用的过筛颗粒，对底部的玻璃容器进行加热，加热温度为80～90℃，加热时间为12～14h，保持顶部玻璃容器壁的温度为7～9℃；
（6）在加热结束后，收集筛网上的物质，并放入造粒机中进行造粒，收集造粒物，并进行烘干，收集烘干物，即得生物质燃料。
实例1
菌粉的选择为酵母菌粉。
营养物的选择为按质量比3：2：1：2，将酵母浸膏、蛋白胨、水及甘露醇混合均匀，并杀菌消毒，即得营养物。
一种生物质燃料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）按质量比为8：3：3，将椰子壳、柚子皮及葵花籽壳放入碾磨机中以300r/min进行碾磨20min，收集碾磨物，并进行干燥，收集干燥物，按质量比为1：3，将干燥物与0.6mol/L硝酸镁溶液放入搅拌机中搅拌，收集搅拌混合物；
（2）将搅拌混合物放入蒸汽爆破装置中，设定压力为1.5MPa，温度为118℃，维持压力2min，进行蒸汽爆破，收集蒸汽爆破物，并按质量比为8：1：3，将蒸汽爆破物、菌粉及营养物放入容器中搅拌均匀，密封容器，保持容器中温度为32℃，进行发酵2天；
（3）在发酵结束后，将容器中的物质进行自然晾晒，待容器中的物质含水量为28％时，收集晾晒物，将晾晒物放入球磨机中，以800r/min进行球磨30min，过200目筛，收集过筛颗粒，备用；
（4）按质量比为8：4：3，将腐植土、地沟油及添加颗粒混合均匀，收集混合物，将混合物放入水泥池中，直至放入深度为18cm，使用稻草覆盖混合物，覆盖厚度为5cm，在覆盖过程中从水泥池底部以30mL/min进行充氧气，充氧气时间20min；
（5）待上述覆盖结束后，去除稻草，收集水泥池中的混合物，并进行冷冻干燥，收集冷冻干燥物，按质量比为1：2，将冷冻干燥物与水混合放入玻璃容器中，在玻璃容器上顶部放置筛网，再在筛网上放置备用的过筛颗粒，放置量为冷冻干燥物质量的1.5倍，再使用玻璃容器覆盖备用的过筛颗粒，对底部的玻璃容器进行加热，加热温度为85℃，加热时间为13h，保持顶部玻璃容器壁的温度为8℃；
（6）在加热结束后，收集筛网上的物质，并放入造粒机中进行造粒，收集造粒物，并进行烘干，收集烘干物，即得生物质燃料。
实例2
菌粉的选择为乳酸菌粉。
营养物的选择为按质量比3：2：1：2，将酵母浸膏、蛋白胨、水及甘露醇混合均匀，并杀菌消毒，即得营养物。
一种生物质燃料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）按质量比为9： 4：3，将椰子壳、柚子皮及葵花籽壳放入碾磨机中以300r/min进行碾磨20min，收集碾磨物，并进行干燥，收集干燥物，按质量比为1：3，将干燥物与0.6mol/L硝酸镁溶液放入搅拌机中搅拌，收集搅拌混合物；
（2）将搅拌混合物放入蒸汽爆破装置中，设定压力为1.6MPa，温度为120℃，维持压力3min，进行蒸汽爆破，收集蒸汽爆破物，并按质量比为9：1： 4，将蒸汽爆破物、菌粉及营养物放入容器中搅拌均匀，密封容器，保持容器中温度为36℃，进行发酵3天；
（3）在发酵结束后，将容器中的物质进行自然晾晒，待容器中的物质含水量为25～30％时，收集晾晒物，将晾晒物放入球磨机中，以800r/min进行球磨30min，过200目筛，收集过筛颗粒，备用；
（4）按质量比为10：5：4，将腐植土、地沟油及添加颗粒混合均匀，收集混合物，将混合物放入水泥池中，直至放入深度为20cm，使用稻草覆盖混合物，覆盖厚度为6cm，在覆盖过程中从水泥池底部以30mL/min进行充氧气，充氧气时间25min；
（5）待上述覆盖结束后，去除稻草，收集水泥池中的混合物，并进行冷冻干燥，收集冷冻干燥物，按质量比为1：2，将冷冻干燥物与水混合放入玻璃容器中，在玻璃容器上顶部放置筛网，再在筛网上放置备用的过筛颗粒，放置量为冷冻干燥物质量的2倍，再使用玻璃容器覆盖备用的过筛颗粒，对底部的玻璃容器进行加热，加热温度为90℃，加热时间为14h，保持顶部玻璃容器壁的温度为9℃；
（6）在加热结束后，收集筛网上的物质，并放入造粒机中进行造粒，收集造粒物，并进行烘干，收集烘干物，即得生物质燃料。
实例3
菌粉的选择为酵母菌粉。
营养物的选择为按质量比3：2：1：2，将酵母浸膏、蛋白胨、水及甘露醇混合均匀，并杀菌消毒，即得营养物。
一种生物质燃料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）按质量比为7：2：3，将椰子壳、柚子皮及葵花籽壳放入碾磨机中以300r/min进行碾磨20min，收集碾磨物，并进行干燥，收集干燥物，按质量比为1：3，将干燥物与0.6mol/L硝酸镁溶液放入搅拌机中搅拌，收集搅拌混合物；
（2）将搅拌混合物放入蒸汽爆破装置中，设定压力为1.3MPa，温度为115℃，维持压力1min，进行蒸汽爆破，收集蒸汽爆破物，并按质量比为6：1：2，将蒸汽爆破物、菌粉及营养物放入容器中搅拌均匀，密封容器，保持容器中温度为28℃，进行发酵1天；
（3）在发酵结束后，将容器中的物质进行自然晾晒，待容器中的物质含水量为25％时，收集晾晒物，将晾晒物放入球磨机中，以800r/min进行球磨30min，过200目筛，收集过筛颗粒，备用；
（4）按质量比为7：3：2，将腐植土、地沟油及添加颗粒混合均匀，收集混合物，将混合物放入水泥池中，直至放入深度为15cm，使用稻草覆盖混合物，覆盖厚度为4cm，在覆盖过程中从水泥池底部以30mL/min进行充氧气，充氧气时间15min；
（5）待上述覆盖结束后，去除稻草，收集水泥池中的混合物，并进行冷冻干燥，收集冷冻干燥物，按质量比为1：2，将冷冻干燥物与水混合放入玻璃容器中，在玻璃容器上顶部放置筛网，再在筛网上放置备用的过筛颗粒，放置量为冷冻干燥物质量的1倍，再使用玻璃容器覆盖备用的过筛颗粒，对底部的玻璃容器进行加热，加热温度为80℃，加热时间为12h，保持顶部玻璃容器壁的温度为7℃；
（6）在加热结束后，收集筛网上的物质，并放入造粒机中进行造粒，收集造粒物，并进行烘干，收集烘干物，即得生物质燃料。
对比例：芜湖市某公司生产的生物质燃料。
以实施例和对比例制备的产品为燃料，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）经检测发现：实施例制备的生物质燃料在燃烧过程中灰渣较少，燃料能够充分燃烧；对比例制备的生物质燃料在燃烧过程中灰渣较多，使得燃料不能充分燃烧，燃烧效果低于实施例；
（2）经检测燃烧温度发现：实施例制备的生物质燃料的燃烧温度可达1385~1421℃；对比例制备的生物质燃料的燃烧温度仅能达到811~826℃，且对比例升温速度显著低于实施例，实施例制备的生物质燃料的利用率提高了16~21%左右；
（3）经检测燃料热值发现：实施例制备的生物质燃料的热值为5102~5236千卡/千克，每吨生物质燃料相当于0.81吨标准煤；对比例制备的生物质燃料的热值为 3011~3124千卡/千克。
综合上述，本发明的生物质燃料燃烧中灰渣较少，燃料能够充分燃烧，燃烧效果更好，值得推广使用。

Claims (6)

1.一种生物质燃料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
（1）将椰子壳、柚子皮及葵花籽壳放入碾磨机中进行碾磨，收集碾磨物，并进行干燥，收集干燥物，将干燥物与硝酸镁溶液放入搅拌机中搅拌，收集搅拌混合物；
（2）将搅拌混合物放入蒸汽爆破装置中进行蒸汽爆破，收集蒸汽爆破物，并将蒸汽爆破物、菌粉及营养物放入容器中搅拌均匀，密封容器，进行发酵；
（3）在发酵结束后，将容器中的物质进行自然晾晒，待容器中的物质含水量为25～30％时，收集晾晒物，将晾晒物放入球磨机中进行球磨，过筛，收集过筛颗粒，备用；
（4）将腐植土、地沟油及添加颗粒混合均匀，收集混合物，将混合物放入水泥池中，使用稻草覆盖混合物，在覆盖过程中从水泥池底部进行充氧气；
（5）待上述覆盖结束后，去除稻草，收集水泥池中的混合物，并进行冷冻干燥，收集冷冻干燥物，将冷冻干燥物与水混合放入玻璃容器中，在玻璃容器上顶部放置筛网，再在筛网上放置备用的过筛颗粒，再使用玻璃容器覆盖备用的过筛颗粒，对底部的玻璃容器进行加热，保持顶部玻璃容器壁的温度为7～9℃；
（6）在加热结束后，收集筛网上的物质，并放入造粒机中进行造粒，收集造粒物，并进行烘干，收集烘干物，即得生物质燃料。
2.根据权利要求1所述的生物质燃料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中椰子壳、柚子皮及葵花籽壳的质量比为7～9：2～4：3，所述干燥物与硝酸镁溶液的质量比为1：3。
3.根据权利要求1所述的生物质燃料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中菌粉为酵母菌粉、乳酸菌粉中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的生物质燃料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中营养物为按质量比3：2：1：2，将酵母浸膏、蛋白胨、水及甘露醇混合均匀，即得营养物，所述蒸汽爆破物、菌粉及营养物的质量比为6～9：1：2～4。
5.根据权利要求1所述的生物质燃料的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中腐植土、地沟油及添加颗粒的质量比为7～10：3～5：2～4。
6.根据权利要求1所述的生物质燃料的制备方法，其特征在于，所述步骤（5）中冷冻干燥物与水的质量比为1：2。
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