CN108753400A - 一种生物质薪棒燃料及其制备方法 - Google Patents

一种生物质薪棒燃料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种生物质薪棒燃料及其制备方法，包括如下步骤：1)原料处理：将木糠和稻壳以任意比例混合，粉碎成颗粒，和蘑菇渣混合；2)混料；3)发酵：向100重量份的步骤2)得到的物料中加入1份发酵菌剂混匀、堆积，顶部打洞通气，控制pH为6‑8，含水量为60‑65％，启动温度为15℃，发酵温度在70℃以下，发酵3‑7天，所述的发酵剂是由硫氧化菌和反硝化杆菌组成，为任意比例混合得到；4)烘干、制棒成型：将步骤3)得到的物料烘干，通过制棒机在高温高压下制成棒料；5)炭化处理：将步骤4)得到的棒料在炭化炉中进行炭化处理，然后取出冷却，包装得成品。

Description

一种生物质薪棒燃料及其制备方法
技术领域
本发明属于燃料加工技术领域，具体涉及一种生物质薪棒燃料及其制备方法。
背景技术
生物质薪棒燃料是将锯末(木糠)、稻壳、竹屑(竹粉)等众多生物质粉料.经烘干、上机成型后，在高温高压下将生物纤维质重新组合.无需任何粘合添加剂.生产出的规则固体棒状燃料规格多样。可直接用于烧锅炉和工业领域，达到高效能、洁净的二氧化碳排放标准。固体薪棒燃料是世界公认的解决能源与环境问题的最新产品。
近年来，随着食用菌栽培技术的普及，食用菌种植面积的迅速扩大，品种不断增多，已成为我国农业生产中的主要经济作物之一。栽培各种食用菌以后留下的固体废物叫蘑菇渣，简称菇渣，又叫菇糠、菌渣、下脚料等在种植蘑菇的地方，每年都会有大量废弃的蘑菇料渣产生。收获100kg鲜菇后，还可以得到60kg菇渣废物。食用菌生产者在蘑菇采收后，感到麻烦的是留下来的废料既占在地方，又污染环境。
利用蘑菇渣和粗纤维降解菌种通过发酵制作生物质薪棒燃料，既减少环境污染，又可增加对生物资源的多层次利用，提高生态效益，实现废物循环利用和农业可持续发展。现有制作生物质薪棒燃料的原料中，特别是发酵原料中富含大量的有机蛋白质、氮元素和硫化物，直接压制制作成生物质薪棒燃料，或者只是经过简单的发酵制作生物质薪棒燃料，使用时仍然会产生烟气，在实际使用过程中，消费者普遍反映燃料燃烧仍然有烟气熏眼现象，在厨房使用必须用风机强制排风才能正常工作，导致使用环境不好。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种生物质薪棒燃料及其制备方法，得到的生物质薪棒燃料，热值高，可以有效降低着火点，且不会产生烟气熏烟问题。
本发明所述的一种生物质薪棒燃料的制备方法，包括如下步骤：
1)原料处理：将木糠和稻壳以任意比例混合，粉碎成颗粒，和蘑菇渣混合；
2)混料：向100重量份的步骤1)得到的混合物中加入生石灰0.1-2.0份、小苏打0.1-1.0份、过磷酸钙0.1-1.0份、硫酸钾0.1-1.0份、硫酸镁0.1-1.0份、硝酸钠0.1-0.5份、硫酸铜0.1-0.5份、氯化铁0.1-1.0份，混匀备用；
3)发酵：向100重量份的步骤2)得到的物料中加入1份发酵菌剂混匀、堆积，顶部打洞通气，控制pH为6-8，含水量为60-65％，启动温度为15℃，发酵温度在70℃以下，发酵3-7天，所述的发酵剂是由硫氧化菌和反硝化杆菌组成，为任意比例混合得到；
4)烘干、制棒成型：将步骤3)得到的物料烘干，通过制棒机在高温高压下制成棒料；
5)炭化处理：将步骤4)得到的棒料在炭化炉中进行炭化处理，然后取出冷却，包装得成品。
本发明步骤1)所述的粉碎，颗粒小于3mm。
步骤1)所述的和蘑菇渣混合，和蘑菇渣按照60-70:30-40的质量比混合。
步骤3)所述的发酵剂中，硫氧化菌，是光能自养、化能自养型光合细菌，拉丁文名Sulphur-oxidising Bacteria，转化利用物料中的氨氮、亚硝盐、硫化氢，加速营养物循环。
反硝化杆菌，拉丁名为Fanbacillus，反硝化细菌的一种，还原物料中的亚硝酸盐，使之生成无害的氮气，解除亚硝酸盐的危害。
步骤3)所述的发酵剂是通过菌种扩大培养，制成液体菌剂或固体菌剂，其分别采用以下方式制备：
液体菌剂的制备：将以上菌种接种于扩大培养液中，在好氧条件下，25℃扩大培养3-5d，发酵后pH值为3-6，所得菌剂的有效活菌数大于1亿个/g，杂菌率低于20％；
固体菌剂的制备：将以上菌种中接种于扩大培养基中，在好氧条件下，25℃扩大培养3-5d，发酵后pH值为3-6，发酵后减压冻干，研碎或粉碎，混合均匀，所得菌剂的有效活菌数大于2.5亿个/g，杂菌率低于30％。
步骤4)所述的烘干，控制水分在12％以内；所述的高温高压，温度为150-200℃，压力为60-80MPa；制成棒料，是制成六角形状的中空棒料。
步骤5)所述的炭化处理参照现有技术，处理20小时。
本发明还涉及采用上述制备方法得到的生物质薪棒燃料。
相比现有技术，本发明的优点在于：
1、本发明的混料是用于定向发酵培养所添加的配方，通过微生物转化后可以有效减少烟雾的产生，保持使用环境的舒适。
2、本发明添加的硫氧化菌，能在厌氧光照或好氧黑暗条件下利用自然界中的有机物、硫化物、氨等作为供氢体兼碳源进行光合作用的微生物，可大量消耗氮元素、硫元素。本发明添加的反硝化菌，菌株反硝化能力强，能够以亚硝态氮和硝态氮作氮源。本发明通过硫氧化菌和反硝化杆菌发酵处理生物质薪棒燃料的原料，分解了原料颗粒中的成分，可以有效防止燃烧过程中的爆花现象。
3、本发明得到的生物质薪棒燃料，具有燃烧时间长、火力旺、发热量大，灰分低，无烟、无味的特点，现有生物质薪棒燃料可燃烧3-4小时，本发明得到的生物质薪棒燃料可以燃烧4.8-6.0小时，同时，可以有效降低着火点。
4、本发明得到的生物质薪棒燃料，各项理化指标均优于普通木炭，可代替煤，热卡达到5100大卡以上，适合工况企业烧锅炉用；也可用于取暖，烧烤等日常生活中。
具体实施方式
下面以实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。
实施例1：
一种生物质薪棒燃料的制备方法，包括如下步骤：
1)原料处理：将木糠和稻壳以任意比例混合，粉碎成粉碎成小于3mm的颗粒，和蘑菇渣按照60:40的质量比混合；
2)混料：向100重量份的步骤1)得到的混合物中加入生石灰0.1份、小苏打1.0份、过磷酸钙0.1份、硫酸钾1.0份、硫酸镁0.1份、硝酸钠0.5份、硫酸铜0.1份、氯化铁1.0份，混匀备用；
3)发酵：向100重量份的步骤2)得到的物料中加入1份发酵菌剂混匀、堆积，顶部打洞通气，控制pH为6-8，含水量为60-65％，启动温度为15℃，发酵温度在70℃以下，发酵3-7天，所述的发酵剂是由硫氧化菌和反硝化杆菌组成，为任意比例混合得到；
4)烘干、制棒成型：将步骤3)得到的物料烘干，控制水分在12％以内，通过制棒机在高温高压下，温度为150-200℃，压力为60-80MPa，制成六角形状的中空棒料；
5)炭化处理：将步骤4)得到的棒料在炭化炉中进行炭化处理20小时，然后取出冷却，包装得成品。
实施例2：
一种生物质薪棒燃料的制备方法，包括如下步骤：
1)原料处理：将木糠和稻壳以任意比例混合，粉碎成粉碎成小于3mm的颗粒，和蘑菇渣按照65:35的质量比混合；
2)混料：向100重量份的步骤1)得到的混合物中加入生石灰2.0份、小苏打0.1份、过磷酸钙1.0份、硫酸钾0.1份、硫酸镁1.0份、硝酸钠0.1份、硫酸铜0.5份、氯化铁0.1份，混匀备用；
3)发酵：向100重量份的步骤2)得到的物料中加入1份发酵菌剂混匀、堆积，顶部打洞通气，控制pH为6-8，含水量为60-65％，启动温度为15℃，发酵温度在70℃以下，发酵3-7天，所述的发酵剂是由硫氧化菌和反硝化杆菌组成，为任意比例混合得到；
4)烘干、制棒成型：将步骤3)得到的物料烘干，控制水分在12％以内，通过制棒机在高温高压下，温度为150-200℃，压力为60-80MPa，制成六角形状的中空棒料；
5)炭化处理：将步骤4)得到的棒料在炭化炉中进行炭化处理20小时，然后取出冷却，包装得成品。
实施例3：
一种生物质薪棒燃料的制备方法，包括如下步骤：
1)原料处理：将木糠和稻壳以任意比例混合，粉碎成粉碎成小于3mm的颗粒，和蘑菇渣按照70:30的质量比混合；
2)混料：向100重量份的步骤1)得到的混合物中加入生石灰1.0份、小苏打0.5份、过磷酸钙0.5份、硫酸钾0.5份、硫酸镁0.5份、硝酸钠0.2份、硫酸铜0.3份、氯化铁0.5份，混匀备用；
3)发酵：向100重量份的步骤2)得到的物料中加入1份发酵菌剂混匀、堆积，顶部打洞通气，控制pH为6-8，含水量为60-65％，启动温度为15℃，发酵温度在70℃以下，发酵3-7天，所述的发酵剂是由硫氧化菌和反硝化杆菌组成，为任意比例混合得到；
4)烘干、制棒成型：将步骤3)得到的物料烘干，控制水分在12％以内，通过制棒机在高温高压下，温度为150-200℃，压力为60-80MPa，制成六角形状的中空棒料；
5)炭化处理：将步骤4)得到的棒料在炭化炉中进行炭化处理20小时，然后取出冷却，包装得成品。
对比例1：
1)原料处理：将木糠和稻壳以任意比例混合，粉碎成粉碎成小于3mm的颗粒，和蘑菇渣按照70:30的质量比混合；
2)烘干、制棒成型：将步骤1)得到的物料烘干至水分在12％以内，通过制棒机在高温高压下制成六角形状的中空棒料；
3)炭化处理：将步骤2)得到的棒料在炭化炉中进行炭化处理20小时，然后取出冷却，包装得成品。
对比例2：
1)原料处理：将木糠和稻壳以任意比例混合，粉碎成粉碎成小于3mm的颗粒，和蘑菇渣按照70:30的质量比混合；
2)发酵处理：将步骤1)得到原料中加入双歧杆菌、放线菌，按照1000:1的重量比混合，调整湿度70％，在无菌条件下发酵3天；
3)烘干、制棒成型：将步骤2)得到的物料烘干，控制水分在12％以内，通过制棒机在高温高压下，温度为150-200℃，压力为60-80MPa，制成六角形状的中空棒料；
4)炭化处理：将步骤3)得到的棒料在炭化炉中进行炭化处理20小时，然后取出冷却，包装得成品。
结果1：
结果2：

Claims (7)

1.一种生物质薪棒燃料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)原料处理：将木糠和稻壳以任意比例混合，粉碎成颗粒，和蘑菇渣混合；
2)混料：向100重量份的步骤1)得到的混合物中加入生石灰0.1-2.0份、小苏打0.1-1.0份、过磷酸钙0.1-1.0份、硫酸钾0.1-1.0份、硫酸镁0.1-1.0份、硝酸钠0.1-0.5份、硫酸铜0.1-0.5份、氯化铁0.1-1.0份，混匀备用；
3)发酵：向100重量份的步骤2)得到的物料中加入1份发酵菌剂混匀、堆积，顶部打洞通气，控制pH为6-8，含水量为60-65％，启动温度为15℃，发酵温度在70℃以下，发酵3-7天，所述的发酵剂是由硫氧化菌和反硝化杆菌组成，为任意比例混合得到；
4)烘干、制棒成型：将步骤3)得到的物料烘干，通过制棒机在高温高压下制成棒料；
5)炭化处理：将步骤4)得到的棒料在炭化炉中进行炭化处理，然后取出冷却，包装得成品。
2.根据权利要求1所述的一种生物质薪棒燃料的制备方法，其特征在于：本发明步骤1)所述的粉碎，颗粒小于3mm。
3.根据权利要求1所述的一种生物质薪棒燃料的制备方法，其特征在于：步骤1)所述的和蘑菇渣混合，是和蘑菇渣按照60-70:30-40的质量比混合。
4.根据权利要求1所述的一种生物质薪棒燃料的制备方法，其特征在于：步骤3)所述的发酵剂是通过菌种扩大培养，制成液体菌剂或固体菌剂，其分别采用以下方式制备：
液体菌剂的制备：将以上菌种接种于扩大培养液中，在好氧条件下，25℃扩大培养3-5d，发酵后pH值为3-6，所得菌剂的有效活菌数大于1亿个/g，杂菌率低于20％；
固体菌剂的制备：将以上菌种中接种于扩大培养基中，在好氧条件下，25℃扩大培养3-5d，发酵后pH值为3-6，发酵后减压冻干，研碎或粉碎，混合均匀，所得菌剂的有效活菌数大于2.5亿个/g，杂菌率低于30％。
5.根据权利要求1所述的一种生物质薪棒燃料的制备方法，其特征在于：步骤4)所述的烘干，是控制水分在12％以内；所述的高温高压，温度为150-200℃，压力为60-80MPa；制成棒料，是制成六角形状的中空棒料。
6.根据权利要求1所述的一种生物质薪棒燃料的制备方法，其特征在于：步骤5)所述的炭化处理参照现有技术，处理20小时。
7.权利要求1-6中任一项所述方法得到的一种生物质薪棒燃料。
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