CN108587713A - 一种新型生物质颗粒燃料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型生物质颗粒燃料及其制备方法，涉及固体燃料技术领域，该燃料包括以下原料：改性生物炭、赤磷粉、二茂铁、羧甲基纤维素钠、氢氧化钾、氧化镁、三氧化二铝、碳酸氢钠、助燃纤维、氧化剂、固硫剂和有机助剂。其制备方法是通过对原料混合制得的。本发明的生物质颗粒燃料制备简便，成本低廉，绿色环保，携带运输方便，燃烧产生的热值量大，燃烧效率高。

Description

一种新型生物质颗粒燃料及其制备方法
技术领域
本发明涉及固体燃料技术领域，具体涉及一种新型生物质颗粒燃料及其制备方法。
背景技术
生物质燃料是指将生物质材料燃烧作为燃料，一般主要是农林废弃物，主要区别于化石燃料。在目前的国家政策和环保标准中，直接燃烧生物质属于高污染燃料，只在农村的大灶中使用，不允许在城市中使用。生物质燃料的应用，实际主要是生物质成型燃料，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。生物质燃料相比液态油性燃料具有携带方便，安全性能好的特点。因此，研制出一种高燃烧率、产热量大的生物质燃料相当有必要。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种新型生物质颗粒燃料及其制备方法，该种生物质颗粒燃料制备简便，成本低廉，绿色环保，携带运输方便，燃烧产生的热值量大，燃烧效率高。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种新型生物质颗粒燃料，包括以下按重量份计的原料：改性生物炭40-60份、赤磷粉3-7份、二茂铁1-3份、羧甲基纤维素钠0.4-0.8份、氢氧化钾0.4-0.6份、氧化镁1-2份、三氧化二铝0.8-1.2份、碳酸氢钠1-3份、助燃纤维3-5份、氧化剂1-3份、固硫剂1-2份和有机助剂10-20份；
上述的改性生物炭通过以下步骤制得：
(1)按重量份数取以下原料备用：互花米草15-25份、油茶壳8-12份、棉籽壳8-12份、稻壳8-12份、玉米秸秆4-8份、膨胀珍珠岩粉2-4份和瓜子石粉2-4份；
(2)将互花米草、油茶壳、棉籽壳、稻壳以及玉米秸秆烘干至含水量在20％以下，然后切割成2-4cm的小段混合均匀，加入相当于以上原料总质量3-5％的硬脂酸锌、1-3％的液态石蜡、膨胀珍珠岩粉和瓜子石粉混合均匀，得混合物料；
(3)将混合物料投入至碳化炉内，在限氧条件下，以10-20℃/min的速度升温到440℃-460℃，保持该温度碳化2.5-3.5h后出炭，出炭时用水过滤降温至室温，然后将其烘干粉碎至500μm以下，即得改性生物炭。
进一步地，上述的燃料包括以下按重量份计的原料：改性生物炭50份、赤磷粉5份、二茂铁2份、羧甲基纤维素钠0.6份、氢氧化钾0.5份、氧化镁1.5份、三氧化二铝1份、碳酸氢钠2份、助燃纤维4份、氧化剂2份、固硫剂1.5份和有机助剂15份。
进一步地，上述的改性生物炭通过以下步骤制得：
(1)按重量份数取以下原料备用：互花米草20份、油茶壳10份、棉籽壳10份、稻壳10份、玉米秸秆6份、膨胀珍珠岩粉3份和瓜子石粉3份；
(2)将互花米草、油茶壳、棉籽壳、稻壳以及玉米秸秆烘干至含水量在15％以下，然后切割成3cm的小段混合均匀，加入相当于以上原料总质量4％的硬脂酸锌、2％的液态石蜡、膨胀珍珠岩粉和瓜子石粉混合均匀，得混合物料；
(3)将所述混合物料投入至碳化炉内，在限氧条件下，以15℃/min的速度升温到450℃，保持该温度碳化3h后出炭，出炭时用温度为22℃的水过滤降温至室温，然后将其烘干粉碎至300μm以下，即得改性生物炭。
优选地，上述的助燃纤维采用蛇纹石棉纤维、竹浆纤维、椰子纤维或蕉麻纤维中一种或者一种以上。
优选地，上述的氧化剂采用高锰酸钾、氯酸钾或高氯酸钾中一种。
优选地，上述的固硫剂采用电石渣、造纸废液或石灰石中的一种。
优选地，上述的有机助剂采用甲醇、乙醇、丙三醇、叔丁醇或环己醇中一种或者一种以上。
上述的一种新型生物质颗粒燃料的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)按所述重量份配比称取原料；
(2)将改性生物炭、赤磷粉、二茂铁、羧甲基纤维素钠、氢氧化钾、氧化镁、三氧化二铝、碳酸氢钠、助燃纤维、氧化剂和固硫剂研磨分散均匀，得混合粉料；
(3)将混合粉料加入有机助剂制成浆料，再将浆料输送至调和罐中，在65-75℃搅拌保温25-35min，搅拌转速为300-500r/min,最后置于真空干燥机中冷却至室温即制得本发明的新型生物质颗粒燃料。
本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明的生物质颗粒燃料制备简便，原料来源广泛，成本低廉，燃烧产生的烟尘以及有害气体(一氧化碳、二氧化硫等)的量相比传统的汽油、煤油、柴油等减少了50％以上，绿色环保，容重小，携带运输方便，可广泛应用于工业生产、民用、野外作业、旅游等各个方面；
(2)本发明的生物质颗粒燃料原料配比合理，经多次实验优化改进，使得该种燃料在燃烧时，产生的热值相比现有的液化天然气及甲醇类醇油等提高84％以上，相比现有的汽油、煤油等传统油料提高12％以上，且本发明的生物质颗粒燃料燃烧率高，燃烧充分，产品燃烧率可达98％以上；
(3)本发明的生物质颗粒燃料原料中添加了特制的改性生物炭，该种改性生物炭原料成本低廉，制备方便，容重小，易保存运输，相容性能优良，与液态燃料助剂辅料混合均匀稳定，一方面解决了农作物生物质难消化处理的问题，变废为宝，另一方面，就是使制得的燃料能够产生较大的热值，达到较好的燃烧效果。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1-3，一种新型生物质颗粒燃料，称取如下表1的原料：
表1
实施例1
原料中改性生物炭通过以下步骤制得：
(1)称取以下原料：互花米草15kg、油茶壳8kg、棉籽壳8kg、稻壳8kg、玉米秸秆4kg、膨胀珍珠岩粉2kg和瓜子石粉2kg；
(2)将互花米草、油茶壳、棉籽壳、稻壳以及玉米秸秆烘干至含水量在20％以下，然后切割成2cm的小段混合均匀，加入相当于以上原料总质量3％的硬脂酸锌、1％的液态石蜡、膨胀珍珠岩粉和瓜子石粉混合均匀，得混合物料；
(3)将混合物料投入至碳化炉内，在限氧条件下，以10℃/min的速度升温到440℃，保持该温度碳化2.5h后出炭，出炭时用水过滤降温至室温，然后将其烘干粉碎至500μm以下，即得改性生物炭。
上述的一种新型生物质颗粒燃料的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)先将上述原料中的改性生物炭、赤磷粉、二茂铁、羧甲基纤维素钠、氢氧化钾、氧化镁、三氧化二铝、碳酸氢钠、助燃纤维、氧化剂和固硫剂研磨分散均匀，得混合粉料；
(2)再将混合粉料加入有机助剂制成浆料，再将浆料输送至调和罐中，在65℃搅拌保温25min，搅拌转速为300r/min,最后置于真空干燥机中冷却至室温即制得本发明的新型生物质颗粒燃料。
实施例2
原料中改性生物炭通过以下步骤制得：
(1)按重量份数取以下原料备用：互花米草20kg、油茶壳10kg、棉籽壳10kg、稻壳10kg、玉米秸秆6kg、膨胀珍珠岩粉3kg和瓜子石粉3kg；
(2)将互花米草、油茶壳、棉籽壳、稻壳以及玉米秸秆烘干至含水量在15％以下，然后切割成3cm的小段混合均匀，加入相当于以上原料总质量4％的硬脂酸锌、2％的液态石蜡、膨胀珍珠岩粉和瓜子石粉混合均匀，得混合物料；
(3)将所述混合物料投入至碳化炉内，在限氧条件下，以15℃/min的速度升温到450℃，保持该温度碳化3h后出炭，出炭时用温度为22℃的水过滤降温至室温，然后将其烘干粉碎至300μm以下，即得改性生物炭。
上述的一种新型生物质颗粒燃料的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)先将上述原料中的改性生物炭、赤磷粉、二茂铁、羧甲基纤维素钠、氢氧化钾、氧化镁、三氧化二铝、碳酸氢钠、助燃纤维、氧化剂和固硫剂研磨分散均匀，得混合粉料；
(2)再将混合粉料加入有机助剂制成浆料，再将浆料输送至调和罐中，在70℃搅拌保温30min，搅拌转速为400r/min,最后置于真空干燥机中冷却至室温即制得本发明的新型生物质颗粒燃料。
实施例3
原料中改性生物炭通过以下步骤制得：
(1)称取以下原料：互花米草25kg、油茶壳12kg、棉籽壳12kg、稻壳12kg、玉米秸秆8kg、膨胀珍珠岩粉4kg和瓜子石粉4kg；
(2)将互花米草、油茶壳、棉籽壳、稻壳以及玉米秸秆烘干至含水量在20％以下，然后切割成4cm的小段混合均匀，加入相当于以上原料总质量5％的硬脂酸锌、3％的液态石蜡、膨胀珍珠岩粉和瓜子石粉混合均匀，得混合物料；
(3)将混合物料投入至碳化炉内，在限氧条件下，以20℃/min的速度升温到460℃，保持该温度碳化3.5h后出炭，出炭时用水过滤降温至室温，然后将其烘干粉碎至500μm以下，即得改性生物炭。
上述的一种新型生物质颗粒燃料的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)先将上述原料中的改性生物炭、赤磷粉、二茂铁、羧甲基纤维素钠、氢氧化钾、氧化镁、三氧化二铝、碳酸氢钠、助燃纤维、氧化剂和固硫剂研磨分散均匀，得混合粉料；
(2)再将混合粉料加入有机助剂制成浆料，再将浆料输送至调和罐中，在75℃搅拌保温35min，搅拌转速为500r/min,最后置于真空干燥机中冷却至室温即制得本发明的新型生物质颗粒燃料。
气体检测实验
采用气体检测器对上述实施例1-3制得的生物质颗粒燃料燃烧产生的气体种类及含量进行了检测，与现有的液化天然气、汽油和柴油对比，其燃烧后所含气体成分及含量如下表2。
表2
由上表2可知，本发明的节能燃料油产生的有害气体量相比液化天然气、汽油以及柴油要低很多，以微量形式存在，因此，发明的节能燃料油符合绿色环保的标准。
性能检测
对上述实施例1-3制得的生物质颗粒燃料进行性能测试，结果如下述表3所示；表3
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种新型生物质颗粒燃料，其特征在于，包括以下按重量份计的原料：改性生物炭40-60份、赤磷粉3-7份、二茂铁1-3份、羧甲基纤维素钠0.4-0.8份、氢氧化钾0.4-0.6份、氧化镁1-2份、三氧化二铝0.8-1.2份、碳酸氢钠1-3份、助燃纤维3-5份、氧化剂1-3份、固硫剂1-2份和有机助剂10-20份；
所述改性生物炭通过以下步骤制得：
(1)按重量份数取以下原料备用：互花米草15-25份、油茶壳8-12份、棉籽壳8-12份、稻壳8-12份、玉米秸秆4-8份、膨胀珍珠岩粉2-4份和瓜子石粉2-4份；
(2)将互花米草、油茶壳、棉籽壳、稻壳以及玉米秸秆烘干至含水量在20％以下，然后切割成2-4cm的小段混合均匀，加入相当于以上原料总质量3-5％的硬脂酸锌、1-3％的液态石蜡、膨胀珍珠岩粉和瓜子石粉混合均匀，得混合物料；
(3)将混合物料投入至碳化炉内，在限氧条件下，以10-20℃/min的速度升温到440℃-460℃，保持该温度碳化2.5-3.5h后出炭，出炭时用水过滤降温至室温，然后将其烘干粉碎至500μm以下，即得改性生物炭。
2.根据权利要求1所述的一种新型生物质颗粒燃料，其特征在于，包括以下按重量份计的原料：改性生物炭50份、赤磷粉5份、二茂铁2份、羧甲基纤维素钠0.6份、氢氧化钾0.5份、氧化镁1.5份、三氧化二铝1份、碳酸氢钠2份、助燃纤维4份、氧化剂2份、固硫剂1.5份和有机助剂15份。
3.根据权利要求1所述的一种新型生物质颗粒燃料，其特征在于，所述改性生物炭通过以下步骤制得：
(1)按重量份数取以下原料备用：互花米草20份、油茶壳10份、棉籽壳10份、稻壳10份、玉米秸秆6份、膨胀珍珠岩粉3份和瓜子石粉3份；
(2)将互花米草、油茶壳、棉籽壳、稻壳以及玉米秸秆烘干至含水量在15％以下，然后切割成3cm的小段混合均匀，加入相当于以上原料总质量4％的硬脂酸锌、2％的液态石蜡、膨胀珍珠岩粉和瓜子石粉混合均匀，得混合物料；
(3)将所述混合物料投入至碳化炉内，在限氧条件下，以15℃/min的速度升温到450℃，保持该温度碳化3h后出炭，出炭时用温度为22℃的水过滤降温至室温，然后将其烘干粉碎至300μm以下，即得改性生物炭。
4.根据权利要求1所述的一种新型生物质颗粒燃料，其特征在于，所述助燃纤维为蛇纹石棉纤维、竹浆纤维、椰子纤维或蕉麻纤维中一种或者一种以上。
5.根据权利要求1所述的一种新型生物质颗粒燃料，其特征在于，所述氧化剂为高锰酸钾、氯酸钾或高氯酸钾中一种。
6.根据权利要求1所述的一种新型生物质颗粒燃料，其特征在于，所述固硫剂为电石渣、造纸废液或石灰石中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种新型生物质颗粒燃料，其特征在于，所述有机助剂为甲醇、乙醇、丙三醇、叔丁醇或环己醇中一种或者一种以上。
8.一种如权利要求1所述的新型生物质颗粒燃料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按所述重量份配比称取原料；
(2)将改性生物炭、赤磷粉、二茂铁、羧甲基纤维素钠、氢氧化钾、氧化镁、三氧化二铝、碳酸氢钠、助燃纤维、氧化剂和固硫剂研磨分散均匀，得混合粉料；
(3)将混合粉料加入有机助剂制成浆料，再将浆料输送至调和罐中，在65-75℃搅拌保温25-35min，搅拌转速为300-500r/min,最后置于真空干燥机中冷却至室温即可。
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