CN107779234A - 一种高燃值生物质燃料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种高燃值生物质燃料及其制备方法，生物质燃料包括植物型原料以及餐厨原料，所述餐厨原料包括干物料和油料，所述干物料与所述植物型原料相混合制得混合料，所述油料加入所述混合料内或所述油料涂覆于所述混合料的表面，所述植物型原料的含水率小于15％，所述干物料的含水率小于15％。从而结合植物型材料和餐厨垃圾制备的生物质燃料的燃烧值提高，有利于解决当今社会的秸秆问题和餐厨垃圾问题。

Description

一种高燃值生物质燃料及其制备方法
技术领域
本发明涉及生物能源领域，具体地说，是一种适用于垃圾处理的高燃值生物质燃料及其制备方法。
背景技术
生物质燃料是一种可以代替煤炭、石化天然气等不可再生资源的一种更低价环保的高效燃料，现有的生物质燃料常指的是将废弃于农林的秸秆、锯末等进行直接燃烧，但是其燃烧值不高，一般都在4000大卡(Kcal/m3h)以下，如常见的生物质燃料的热值中，豆杆为3877.68大卡、稻草为3355.2大卡、玉米杆为3732大卡、麦秆为3689.76大卡、棉杆为3690.96大卡、杨树为3358.8大卡，常用的烟煤和无烟煤分别为5832大卡和5863.2 大卡，由此可见，纯植物的生物质燃料的燃烧值大大低于煤炭类，与原煤炭石化，天燃气的燃烧值相比较都存在较大的差距。同时其在燃烧过程中燃烧不充分，结渣、灰渣多，如果是在外燃烧容易造成大气污染，在燃烧设备中燃烧产生的烟气又严重腐蚀设备，也就造成利用率不高的现象发生，导致纯植物的生物质燃料难以推广应用，使得秸秆最后只能通过在田野里焚烧处理。
对于秸秆来说，除了就地焚烧外，现有的处理技术就是一些超大规模的生物质燃料发电厂，可以焚烧专业处理生活垃圾“田园秸秆”，但存在太多的局限性，因其项目的建设规模资金投入庞大，环保技术复杂，其对被处理物的涉及区域并不是很广，难以在市场上进行推广。
因现在全社会都被“餐厨垃圾”难以更有效处理的问题和技术所困扰，即使被运送至大型垃圾场被露天倾倒或直接填埋，后期都会造成严重的恶嗅，使空气受到污染，还会因其本身含有大量的油污、盐份对土壤造成永久性的污染和盐碱化。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种高燃值生物质燃料及其制备方法，其克服现有技术的不足，结合植物型材料和餐厨垃圾制备的生物质燃料的燃烧值提高，有利于解决当今社会的秸秆问题和餐厨垃圾问题。
本发明的另一目的在于提供一种高燃值生物质燃料及其制备方法，通过混合植物型的粉末状原材料和餐厨垃圾的粉末状原材料，再加入餐厨垃圾中被分离地油料，有效回收利用植物型材料和餐厨垃圾，得以使制备的生物质燃料代替煤炭来焚烧，同时带来较好的社会经济效益，适于在市场上推广。
本发明的另一目的在于提供一种高燃值生物质燃料及其制备方法，其通过对混合颗粒的表面进行油处理技术，不仅使得成品达到易燃烧的效果，而且达到防水、防潮效果，从而达到在南方地区的梅雨季节不发潮，仍保持易燃烧的效果，避免纯植物型燃料和煤炭类燃料发潮的现象发生。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种高燃值生物质燃料包括植物型原料以及餐厨原料，所述餐厨原料包括干物料和油料，所述干物料与所述植物型原料相混合制得混合料，所述油料加入所述混合料内或所述油料涂覆于所述混合料的表面，所述植物型原料的含水率小于15％，所述干物料的含水率小于15％。
根据本发明的一实施例，所述高燃值生物质燃料由如下质量百分比的组分组成：40％～90％的植物型原料、0％～50％的干物料以及0％～30％，以上组分加合为100％。
根据本发明的一实施例，所述高燃值生物质燃料由如下质量百分比的组分组成：70％的植物型原料、25％的干物料以及5％的油料。
根据本发明的一实施例，所述植物型原料的含水率为8％～12％，所述干物料的含水率8％～12％。
一种高燃值生物质燃料的制备方法，包括步骤：
S100粉碎处理植物型原料，制得植物型干粉，所述植物型干粉的含水率小于15％；
S200回收分离餐厨垃圾，制备餐厨原料的干物料和油料，其中，所述干物料经过粉碎处理和降水处理，所述干物料的含水率小于15％；以及
S300混合所述植物型干粉和所述餐厨原料中的干物料和/或油料，制备预混料，压制加工所述预混料，制备颗粒状或块状的生物质燃料。
根据本发明的一实施例，所述高燃值生物质燃料的制备方法进一步包括步骤S400：涂覆所述油料于所述步骤S300中制备的颗粒状或块状的所述生物质燃料的外表面。
根据本发明的一实施例，所述步骤S300包括步骤：
S310混合所述植物型干粉、所述干物料和所述油料，搅拌均匀，制得所述预混料，所述预混料由以下质量百分比的组分组成：60％～80％的植物型原料、10％～30％的干物料以及2％～15％的油料，以上组分加合为100％；以及
S320将所述预混料传送入造粒机或造块机，通过高压辗出颗粒状或块状的所述高燃值生物质燃料。
根据本发明的一实施例，所述步骤S300包括步骤：
S310按照一定比例混合所述植物型干粉和所述干物料，搅拌均匀，制得所述预混料；
S320将所述预混料传送入所述造粒机或造块机，制得颗粒状或块状成品。
根据本发明的一实施例，所述步骤S200进一步包括步骤：
S210湿料粉碎餐厨原料，尤其是将贝壳、骨物粉碎成为粉末状；
S220通过高压对所述餐厨原料进行干、湿分离，制得半干的固体料和油水类物料；
S230灭菌、降水处理所述半干的固体料，制得含水率小于15％的干物料，所述干物料为粉末状；以及
S240通过油、水分离机分离所述油水类物料，制得所述油料，有效实现油和水的分离。
根据本发明的一实施例，所述步骤S400具体包括步骤：将颗粒状或块状的成品传送至平型旋转的滚桶内，旋转滚桶的进料口，架设高压喷油头对颗粒进行表面均匀的油处理，制得所述高燃值生物质燃料。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
一种高燃值生物质燃料包括植物型原料以及餐厨原料，所述餐厨原料包括干物料和油料，所述干物料与所述植物型原料相混合制得混合料，所述油料加入所述混合料内或所述油料涂覆于所述混合料的表面，所述植物型原料的含水率小于15％，所述干物料的含水率小于15％。从而结合植物型材料和餐厨垃圾制备的生物质燃料的燃烧值提高，有利于解决当今社会的秸秆问题和餐厨垃圾问题。
所述高燃值生物质燃料由如下质量百分比的组分组成：40％～90％的植物型原料、 0％～50％的干物料以及0％～30％，以上组分加合为100％，所述高燃值生物质燃料的燃烧值大于4000Kcal/m3h。
优选地，所述高燃值生物质燃料由如下质量百分比的组分组成：70％的植物型原料、25％的干物料以及5％的油料，所述所述高燃值生物质燃料的燃烧值为4500Kcal/m3h左右。
优选地，所述植物型原料的含水率为8％～12％，所述干物料的含水率8％～12％，所述植物型原料和所述干物料的含水率越低越易燃烧，考虑到生产成本以及经济效益，所述植物型原料和所述干物料的含水率为10％左右即可。
其中，所述植物型原料包括但不限于秸秆、木屑下脚料、木质垃圾、锯末及其他可回收植物型垃圾材料，所述餐厨原料由餐厨垃圾分离制得，餐厨原料中的物质包括但不限于米面类食物残余、蔬菜、动植物油、肉类、骨物以及贝壳类，所述餐厨类原料中大致含有蔬菜粮食类的纤维型组分、骨物类、贝壳类等烘干后可燃烧的干物类，以及可提取的油状类物质(俗称地沟油)，其中，餐厨垃圾中的肉类或其他油性食材在高压处理过程中有助于榨出油料。
一种高燃值生物质燃料的制备方法，包括步骤：
S100粉碎处理植物型原料，制得植物型干粉，所述植物型干粉的含水率小于15％；
S200回收分离餐厨垃圾，制备餐厨原料的干物料和油料，其中，所述干物料经过粉碎处理和降水处理，所述干物料的含水率小于15％；以及
S300混合所述植物型干粉和所述餐厨原料中的干物料和/或油料，制备预混料，压制加工所述预混料，制备颗粒状或块状的生物质燃料。
其中，所述步骤S100包括步骤：回收田园秸秆、家具厂木屑下脚料、家庭装潢木质垃圾作为主要的植物型原料来进行粉碎处理，制得粉末状的植物型干粉。
所述步骤S200进一步包括步骤：
S210湿料粉碎餐厨原料，尤其是将贝壳、骨物粉碎成为粉末状；
S220通过高压对所述餐厨原料进行干、湿分离，制得半干的固体料和油水类物料；
S230灭菌、降水处理所述半干的固体料，制得含水率小于15％的干物料，所述干物料为粉末状；以及
S240通过油、水分离机分离所述油水类物料，制得所述油料，有效实现油和水的分离。
其中，所述高燃值生物质燃料的制备方法进一步包括步骤S400：涂覆所述油料于所述步骤S300中制备的颗粒状或块状的所述生物质燃料的外表面。
其中，所述步骤S300包括步骤：
S310混合所述植物型干粉、所述干物料和所述油料，搅拌均匀，制得所述预混料，所述预混料由以下质量百分比的组分组成：60％～80％的植物型原料、10％～30％的干物料以及2％～15％的油料，以上组分加合为100％；以及
S320将所述预混料传送入造粒机或造块机，通过高压辗出颗粒状或块状的所述高燃值生物质燃料。
其中，所述步骤S300包括步骤：
S310按照一定比例混合所述植物型干粉和所述干物料，搅拌均匀，制得所述预混料；
S320将所述预混料传送入所述造粒机或造块机，制得颗粒状或块状成品。
所述步骤S400包括步骤：通过高压迷雾的方式喷涂所述油料于所述颗粒状或块状成品的外表面。
所述步骤S400具体包括步骤：将颗粒状或块状的成品传送至平型旋转的滚桶内，旋转滚桶的进料口，架设高压喷油头对颗粒进行表面均匀的油处理，制得所述高燃值生物质燃料，从而达到易燃烧的效果。
从而通过混合植物型的粉末状原材料和餐厨垃圾的粉末状原材料，再加入餐厨垃圾中被分离地油料，有效回收利用植物型材料和餐厨垃圾，得以使制备的生物质燃料代替煤炭来焚烧，同时带来较好的社会经济效益，适于在市场上推广。
以下实施例中对燃烧值的测定方法参照GBT213-2008。
实施例1
所述高燃值生物质燃料由如下质量百分比的组分组成：70％的植物型原料、25％的干物料以及5％的油料。
一种高燃值生物质燃料的制备方法：
(1)回收田园秸秆、家具厂木屑下脚料、家庭装潢木质垃圾作为主要的植物型原料来进行粉碎处理，制得粉末状的植物型干粉；
(2)进行统一收集、运输餐厨垃圾，通过湿料高速细微粉碎的方式将其中的贝壳、骨物成为粉末状，再进入液压机仓进行高压操作达到干、湿分离；
(3)将分离的半干餐厨垃圾送进300°左右的高温杀菌房进行灭菌处理，其物料的表面温度可达100度以上，再进入烘干房经过降水份处理制得所述干物料；
(4)高压榨出的大量油、水流进容器再进行油、水分离机的处理得到油和水的有效分离，油料被分离后流入储藏容器，被二次分离出来的水直接流入污水管道网直至污水处理厂进行处理；
(5)将所述植物型的粉末原料作为成型产品的主要原料，加入处理过的粉末状的干物料和已被分离的所述油料，进行掺和，将制得的所述预混料送进入搅拌机后进行均匀搅拌，再由输送机传送至储料箱，再由螺杆传送机直接送入造粒机或造块机中，进行高压辗出颗粒状或块状的所述生物质燃料。经检测，所述生物质燃料的燃烧值为 4523.52Kcal/m3h。
实施例2
所述高燃值生物质燃料由如下质量百分比的组分组成：70％的植物型原料、25％的干物料以及5％的油料。
实施例2与实施例1的步骤(1)至步骤(4)相同，不同之处在于在预混料中不直接加入所述油料，而是采用在成型产品的表面进行油处理，具体步骤为：
(5)将所述植物型的粉末原料作为成型产品的主要原料，加入处理过的粉末状的干物料，进行掺和，将制得的所述预混料送进入搅拌机后进行均匀搅拌，再由输送机传送至储料箱，再由螺杆传送机直接送入造粒机或造块机中压制成型，制得颗粒状或块状的成品；
(6)将颗粒状或块状的成品传送至平型旋转的滚桶内，旋转滚桶的进料口，架设高压喷油头对颗粒进行表面均匀的油处理，制得所述高燃值生物质燃料，其外表光亮易燃烧，性价比更高。经检测，所述生物质燃料的燃烧值为4545.95Kcal/m3h。
实施例3
所述高燃值生物质燃料由如下质量百分比的组分组成：70％的植物型原料、25％的干物料以及5％的油料。
实施例3与实施例1的步骤(1)至步骤(4)相同，不同之处在于在所述预混料中加入2％的油料，再将3％的油料在成型产品的表面进行油处理，具体步骤为：
(5)将所述植物型的粉末原料作为成型产品的主要原料，加入处理过的粉末状的干物料以及2％的油料，进行掺和，将制得的所述预混料送进入搅拌机后进行均匀搅拌，再由输送机传送至储料箱，再由螺杆传送机直接送入造粒机或造块机中压制成型，制得颗粒状或块状的成品；
(6)将颗粒状或块状的成品传送至平型旋转的滚桶内，旋转滚桶的进料口，将 3％的油料通过架设的高压喷油头对颗粒进行表面均匀的油处理，制得所述高燃值生物质燃料。经检测，所述生物质燃料的燃烧值为4537.05Kcal/m3h。
实施例4
所述高燃值生物质燃料由如下质量百分比的组分组成：65％的植物型原料、25％的干物料以及10％的油料。
所述高燃值生物质燃料的制备步骤大致同实施例3，不同之处在于，混合在所述预混料中的油料含量为5％，喷涂在成品表面的所述油料含量为5％。经检测，所述生物质燃料的燃烧值为4591.48Kcal/m3h。
实施例5
生物质燃料为纯植物型燃料，其组分为100％的植物型原料，不添加餐厨原料。
所述纯植物型燃料的制备步骤包括：
(1)回收田园秸秆、家具厂木屑下脚料、家庭装潢木质垃圾作为主要的植物型原料来进行粉碎处理，制得粉末状的植物型干粉；
(2)将植物型干粉由输送机传送至储料箱，再由螺杆传送机直接送入造粒机或造块机中，进行高压辗出颗粒状或块状的成品。经检测，所述生物质燃料的燃烧值为3681.4Kcal/m3h。
蒸发实验
各取相同质量的实施例2和实施例5制成的生物质燃料一份，采用同样的燃具、铁桶容器来加热等重量的水，进行蒸发实验，实验结果如表1所示：
表1 蒸发实验
由表1可知，相比于纯植物型燃料，高燃值生物质燃料对水分的蒸发速度更快，加热速度也就更快。
防潮吸水性实验
各取相同质量的实施例2和实施例5制成的生物质燃料一份，放入水中，进行防潮吸水性实验，实验结果如表2所示：
表1 防潮吸水性实验
由表2可知，实施例2制得的高燃值生物质燃料由于表面进行了油处理，达到了防水、防潮效果，从而以便于在南方地区尤其是梅雨季节不发潮，仍保持易燃烧的效果。
实施例6至实施例12
实施例6～12的高燃值生物质燃料的制备方法同实施例1，不同之处在于各个实施例的植物型干粉和餐厨干物料的混合含水率不同，实施例6～12的预混料含水率分别为5％、8％、10％、12％、14％、16％以及18％，为了便于实验，所述植物型干粉的含水率与干物料的含水率相同，燃烧值实验结果如表3所示：
表3 实施例6～12的燃烧值结果
由表3可知，含水率越高，生物质燃料的燃烧值越高，越易燃烧，含水量过高，燃烧效果越差，燃烧产生的烟尘也越大，但是实际制备中5％的含水率较难加工制得，为了兼顾生产效率和燃烧值，所述植物型干粉和所述干物料的含水率优选为8％～12％，也就是大致在10％左右。
实施例13～实施例19
实施例13～19的高燃值生物质燃料的制备方法同实施例2，不同之处各个植物型干粉、干物料以及油料的组分含量不同，其燃烧值实验结果如表4所示：
表4 实施例13～19的燃烧值结果
由表4可知，油料的加入得以使燃烧值增加，更易燃烧，但是油料的过多会导致成本大幅度上升，优选地，为了兼顾成本和燃烧值，所述高燃值生物质燃料由如下质量百分比的组分组成：70％的植物型原料、25％的干物料以及5％的油料。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种高燃值生物质燃料，其特征在于，包括植物型原料以及餐厨原料，所述餐厨原料包括干物料和油料，所述干物料与所述植物型原料相混合制得混合料，所述油料加入所述混合料内或所述油料涂覆于所述混合料的表面，所述植物型原料的含水率小于15％，所述干物料的含水率小于15％。
2.根据权利要求1所述的高燃值生物质燃料，其特征在于，所述高燃值生物质燃料由如下质量百分比的组分组成：40％～90％的植物型原料、0％～50％的干物料以及0％～30％，以上组分加合为100％。
3.根据权利要求2所述的高燃值生物质燃料，其特征在于，所述高燃值生物质燃料由如下质量百分比的组分组成：70％的植物型原料、25％的干物料以及5％的油料。
4.根据权利要求3所述的高燃烧值生物质燃料，其特征在于，所述植物型原料的含水率为8％～12％，所述干物料的含水率8％～12％。
5.一种高燃值生物质燃料的制备方法，其特征在于，包括步骤：
S100粉碎处理植物型原料，制得植物型干粉，所述植物型干粉的含水率小于15％；
S200回收分离餐厨垃圾，制备餐厨原料的干物料和油料，其中，所述干物料经过粉碎处理和降水处理，所述干物料的含水率小于15％；以及
S300混合所述植物型干粉和所述餐厨原料中的干物料和/或油料，制备预混料，压制加工所述预混料，制备颗粒状或块状的生物质燃料。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S300包括步骤：
S310混合所述植物型干粉、所述干物料和所述油料，搅拌均匀，制得所述预混料，所述预混料由以下质量百分比的组分组成：60％～80％的植物型原料、10％～30％的干物料以及2％～15％的油料，以上组分加合为100％；以及
S320将所述预混料传送入造粒机或造块机，通过高压辗出颗粒状或块状的所述高燃值生物质燃料。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S300包括步骤：
S310按照一定比例混合所述植物型干粉和所述干物料，搅拌均匀，制得所述预混料；
S320将所述预混料传送入所述造粒机或造块机，制得颗粒状或块状成品。
8.根据权利要求5至7中任一所述的制备方法，其特征在于，进一步包括步骤S400：涂覆所述油料于所述步骤S300中制备的颗粒状或块状的所述生物质燃料的外表面。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S200进一步包括步骤：
S210湿料粉碎餐厨原料，尤其是将贝壳、骨物粉碎成为粉末状；
S220通过高压对所述餐厨原料进行干、湿分离，制得半干的固体料和油水类物料；
S230灭菌、降水处理所述半干的固体料，制得含水率小于15％的干物料，所述干物料为粉末状；以及
S240通过油、水分离机分离所述油水类物料，制得所述油料，有效实现油和水的分离。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S400具体包括步骤：将颗粒状或块状的成品传送至平型旋转的滚桶内，旋转滚桶的进料口，架设高压喷油头对颗粒进行表面均匀的油处理，制得所述高燃值生物质燃料。
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