CN108559568A - 一种抗结焦的生物质颗粒燃料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗结焦的生物质颗粒燃料，由下列重量份数的原料组成：玉米秸秆60‑65份、水稻秸秆55‑60份、废纸浆15‑20份、氧化镁5‑7份、氢氧化钠4‑6份、氯化钠4‑6份、硝酸钙3‑5份、硫化磷8‑10份、石灰乳5‑10份、硝酸铁1‑3份；本发明还公开了抗结焦的生物质颗粒燃料的制备方法；将添加剂复合掺入到生物质原料中，氯化钠和硫化磷作为复合除焦抑制剂，通过提高灰熔点来抑制结焦现象的产生，采用石灰乳作为固硫剂，浸渍加入石灰乳及少量硝酸铁对生物质颗粒均有较明显的助燃作用几乎不产生二氧化硫和飞灰，所生产出的生物质颗粒燃料粘结度好，燃烧值高，燃烧污染小，利于生态环境的建设。

Description

一种抗结焦的生物质颗粒燃料及其制备方法
技术领域
本发明涉及生物质颗粒燃料制备领域，尤其涉及一种抗结焦的生物质颗粒燃料。
背景技术
以木屑、竹屑、树枝、秸秆、植物壳等为原料，经过专业机械、特殊工艺，无任何化学添加剂，高压低温压缩成型的颗粒状燃料统称为生物质颗粒燃料。生物质颗粒燃料发热量高，清洁无污染，是替代化石能源的高科技环保产品。生物质颗粒燃料在燃烧时所释放出的CO2大体上相当于其生长时通过光合作用所吸收的CO2，所以生物质颗粒的温室气体CO2为零排放。生物质燃料属于可再生能源。只要有阳光存在，绿色植物的光合作用就不会停止，生物质能源就不会枯竭，温室气体保持动态平衡。没有任何的环境污染问题。生物质颗粒燃料的加工程序如下：原料粉碎–原料筛选–烘干–高温压制成型–冷却–包装。虽然生物质颗粒燃料具有众多优势，但实际的使用中仍然存在着一些问题。
生物颗粒以木屑、树皮、废旧建筑模板、稻壳、、秸秆、等为主，这些燃料由于含有较高的钾、钠、硅等元素，灰熔点较低。在500-600℃时灰分就会融化成块，容易在炉膛有出现结焦现象。而一般生物质锅炉内的温度可以达到 800-1100℃，而且结成的焦块通常呈玻璃态，像琉璃瓦一样，冷却后很硬，很难人工清理。所以通常会选择结焦抑制剂，原理是提高灰熔点来抑制结焦现象的产生。但是如何选择结焦抑制剂及其含量成为难点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种抗结焦的生物质颗粒燃料，将添加剂复合掺入到生物质原料中，氯化钠和硫化磷作为复合除焦抑制剂，通过提高灰熔点来抑制结焦现象的产生。
本发明是这样实现的：
本发明目的之一在于提供一种抗结焦的生物质颗粒燃料，由下列重量份数的原料组成：玉米秸秆60-65份、水稻秸秆55-60份、废纸浆15-20份、氧化镁 5-7份、氢氧化钠4-6份、氯化钠4-6份、硝酸钙3-5份、硫化磷8-10份、石灰乳5-10份、硝酸铁1-3份。
本发明的目的之二在于提供一种抗结焦的生物质颗粒燃料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、分别将权利要求1所述份数的玉米秸秆、水稻秸秆、废纸浆经干燥、粉碎、混合、压制成型后，继续进行热解气化反应，冷却后再次粉碎成粉末状备用；
步骤2、将废纸浆、氧化镁、氯化钠、硝酸钙、硫化磷、石灰乳和硝酸铁研磨，喷雾干燥得到添加剂粉末；
步骤3、将步骤1的生物质原料混合状粉末加含4-6份的氢氧化钠的溶液预处理后，与步骤2的添加剂粉末混合均匀，送入挤压成型机，挤压成型为圆柱形颗粒，干燥，出料。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和效果：
1、本发明中采用氢氧化钠预处理在常温下能够有效的提高秸秆预处理效率, 降低成本：由于木质纤维素天然的抗降解结构特性，通过碱预处理打破细胞壁复杂交联状态所造成的障碍；
2、本发明中采用废纸浆和氧化镁组成的复合黏结剂，提高生物质颗粒燃料的机械强度：在生物质常温(冷压)成型过程中，添加理想的黏结剂应具备的特点有：能均匀浸润生物质颗粒表面，且具有良好的黏结性；较低的无机成分含量；高耐磨性和热稳定性；具有一定的防潮、防湿功效；原料来源广泛，环境友好，且廉价易得。为了兼顾以上特点生产出性能更加优异的生物质固化燃料，本发明经过大量实验摸索得出采用废纸浆和氧化镁组成的复合黏结剂，提高生物质颗粒燃料的机械强度，机械强度的提高对生物质颗粒燃料在生产、运输、储存方面均有及其重要的作用，不仅减少了物料颗粒对成型设备的磨损，而且对于燃料加工性能和设备功率损耗均有所改善；
3、本发明中氯化钠、硝酸钙作为助燃消烟剂，提高生物质颗粒燃料的燃烧效率且达到消烟的目的，具体地：氯化钠作为膨松剂在炉膛高温区会受热爆裂，搅动煤层中的气流，促使碳粒表面的灰烬或燃烧产物CO脱离，使之充分燃烧；硝酸钙加热时能分解放出氧气，分解为金属的氧化物、氧气和二氧化氮，其助燃机理在于硝酸钙热分解放出的活性氧加快了着火初期的火焰传播速度，进而提高了煤粉燃烧率；同时，高温时搅于煤炭中的助燃消烟剂中的水分子分开，变成氢和氧，与煤炭燃烧的煤气混合在一起同时燃烧，提高燃烧热值，在不同于平常同等条件下的燃烧温度中将烟尘杂质同时燃烧掉，以达到消烟的目的；
4、本发明中氯化钠、硫化磷作为结焦抑制剂通过提高灰熔点来抑制结焦现象的产生，具体地:氯化钠作为膨松剂的同时属于碱金属盐也作为结焦抑制剂、硫化磷通过提高灰熔点来抑制结焦现象的产生进而提高了燃烧效率。
5、本发明采用石灰乳作为固硫剂，浸渍加入石灰乳及少量硝酸铁对生物质颗粒均有较明显的助燃作用几乎不产生二氧化硫和飞灰，所生产出的生物质颗粒燃料粘结度好，燃烧值高，燃烧污染小，利于生态环境的建设。
具体实施方式
实施例1抗结焦的生物质颗粒燃料的制备
一种抗结焦的生物质颗粒燃料，由下列重量份数的原料组成：玉米秸秆60 份、水稻秸秆55份、废纸浆15份、氧化镁5份、氢氧化钠4份、氯化钠4份、硝酸钙3份、硫化磷8份、石灰乳5份、硝酸铁1份。
所述生物质燃料颗粒的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、分别将权利要求1所述份数的玉米秸秆、水稻秸秆、废纸浆经干燥、粉碎、混合、压制成型后，继续进行热解气化反应，冷却后再次粉碎成粉末状备用，干燥温度为90～120℃；
步骤2、将废纸浆、氧化镁、氯化钠、硝酸钙、硫化磷、石灰乳和硝酸铁研磨30-40min，喷雾干燥得到添加剂粉末；
步骤3、将步骤1的生物质原料混合状粉末加含4-6份的氢氧化钠的溶液预处理后，与步骤2的添加剂粉末混合均匀，送入挤压成型机，以12MPa的成型压力挤压成直径为6-8mm，长度为10-18cm的圆柱形颗粒，干燥，出料。
实施例2：抗结焦的生物质颗粒燃料的制备
一种抗结焦的生物质颗粒燃料，由下列重量份数的原料组成：玉米秸秆65 份、水稻秸秆60份、废纸浆20份、氧化镁7份、氢氧化钠6份、氯化钠6份、硝酸钙5份、硫化磷10份、石灰乳10份、硝酸铁3份。
所述生物质燃料颗粒的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、分别将权利要求1所述份数的玉米秸秆、水稻秸秆、废纸浆经干燥、粉碎、混合、压制成型后，继续进行热解气化反应，冷却后再次粉碎成粉末状备用，干燥温度为90～120℃；
步骤2、将废纸浆、氧化镁、氯化钠、硝酸钙、硫化磷、石灰乳和硝酸铁研磨30-40min，喷雾干燥得到添加剂粉末；
步骤3、将步骤1的生物质原料混合状粉末加含4-6份的氢氧化钠的溶液预处理后，与步骤2的添加剂粉末混合均匀，送入挤压成型机，以12MPa的成型压力挤压成直径为6-8mm，长度为10-18cm的圆柱形颗粒，干燥，出料。
实施例3：抗结焦的生物质颗粒燃料的制备
一种抗结焦的生物质颗粒燃料，由下列重量份数的原料组成：玉米秸秆62 份、水稻秸秆58份、废纸浆18份、氧化镁6份、氢氧化钠5份、氯化钠5份、硝酸钙4份、硫化磷9份、石灰乳8份、硝酸铁2份。
所述生物质燃料颗粒的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、分别将权利要求1所述份数的玉米秸秆、水稻秸秆、废纸浆经干燥、粉碎、混合、压制成型后，继续进行热解气化反应，冷却后再次粉碎成粉末状备用，干燥温度为90～120℃；
步骤2、将废纸浆、氧化镁、氯化钠、硝酸钙、硫化磷、石灰乳和硝酸铁研磨30-40min，喷雾干燥得到添加剂粉末；
步骤3、将步骤1的生物质原料混合状粉末加含4-6份的氢氧化钠的溶液预处理后，与步骤2的添加剂粉末混合均匀，送入挤压成型机，以12MPa的成型压力挤压成直径为6-8mm，长度为10-18cm的圆柱形颗粒，干燥，出料。
实验例
将所述实施例1-3所得的生物质燃料颗粒，燃烧后对燃料灰分进行检测，测得的灰分如下表，且HPLC检测一氧化碳的排放量、甲烷气的排放量、氧化氮的排放量和含硫氧化物的排放量，结果如下表1所示。
表1
实验表明，本发明生产的生物质燃料颗粒粘结度好，燃烧值高，燃烧污染小，利于生态环境的建设。
所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种抗结焦的生物质颗粒燃料，其特征在于，由下列重量份数的原料组成：玉米秸秆60-65份、水稻秸秆55-60份、废纸浆15-20份、氧化镁5-7份、氢氧化钠4-6份、氯化钠4-6份、硝酸钙3-5份、硫化磷8-10份、石灰乳5-10份、硝酸铁1-3份。
2.一种权利要求1所述的抗结焦的生物质颗粒燃料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、分别将权利要求1所述份数的玉米秸秆、水稻秸秆、废纸浆经干燥、粉碎、混合、压制成型后，继续进行热解气化反应，冷却后再次粉碎成粉末状备用；
步骤2、将废纸浆、氧化镁、氯化钠、硝酸钙、硫化磷、石灰乳和硝酸铁研磨，喷雾干燥得到添加剂粉末；
步骤3、将步骤1的生物质原料混合状粉末加含4-6份的氢氧化钠的溶液预处理后，与步骤2的添加剂粉末混合均匀，送入挤压成型机，挤压成型为圆柱形颗粒，干燥，出料。
3.根据权利要求2所述的抗结焦的生物质颗粒燃料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的干燥温度为90～120℃。
4.根据权利要求2所述的抗结焦的生物质颗粒燃料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中充分混合后得到的添加剂粉末的粒径为50-100目。
5.根据权利要求2所述的抗结焦的生物质颗粒燃料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中的成型挤压力为10MPa-14MPa。
6.根据权利要求2所述的抗结焦的生物质颗粒燃料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中得到的圆柱形颗粒的直径为6-8mm，长度为10-18cm。
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