CN108893167A - 一种高氯生物质颗粒燃料的制备方法 - Google Patents

一种高氯生物质颗粒燃料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于生物颗粒燃料加工技术领域，具体涉及一种高氯生物质颗粒燃料的制备方法，包括高氯生物质原料的处理方法：将高氯生物质原料烘干至含水量低于5%后粉碎至粒径小于1cm，与处理液混合，完成后取出高氯生物质原料打浆，得到打浆料，调节其pH值至5.2‑5.6，保持30‑40分钟后，冲洗至中性，干燥得到高氯生物质原料的加工料。本发明相比现有技术具有以下优点：本发明中通过对高氯生物质原料进行处理，能够有效去除其中的氯元素，同时能够改变高氯生物质原料中的有机物结构，降低颗粒燃料成型难度，进而能够降低生物质颗粒染料的燃烧能耗，同时能避免在燃烧过程中出现大量的氯化氢腐蚀锅炉金属壁，能够延长其使用年限。

Description

一种高氯生物质颗粒燃料的制备方法
技术领域
本发明属于生物颗粒燃料加工技术领域，具体涉及一种高氯生物质颗粒燃料的制备方法。
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（如秸秆，锯末，甘蔗渣，稻糠等），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，随着生物质颗粒燃料的快速应用，其加工技术高速发展的同时，其采用原材料的范围拓展越来越宽，其中玉米秆和麦秆是常用的生物质原料其中玉米秆中碳元素含量为42.68%、麦秆碳元素含量为40.36%，玉米秆的氯元素含量为11.15%，麦秆的氯元素含量为10.09%，在燃烧过程中，容易氯化氢的形式挥发，与锅炉的金属壁发生反应，生成的氯化铁熔点较低，较易挥发，除了对铁、三氧化二铁等侵蚀，对锅炉腐蚀严重，影响其使用年限，因此，需要对以玉米秆或麦秆为主要原料的生物质颗粒燃料的加工方法进一步研究。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种高氯生物质颗粒燃料的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种高氯生物质颗粒燃料的制备方法，包括高氯生物质原料的处理方法，处理方法包括以下内容：将高氯生物质原料烘干至含水量低于5%后粉碎至粒径小于1cm，与处理液以重量比1:1混合，在温度为75-85℃，功率为135-145W的条件下超声处理10-15分钟，完成后取出高氯生物质原料打浆，得到打浆料，调节其pH值至5.2-5.6，保持30-40分钟后，冲洗至中性，干燥至含水量低于2%得到高氯生物质原料的加工料；
所述处理液包括以下重量份的原料：偏硅酸钠8-12份、烷醇酰胺3-5份、含氮杂环硼酸酯1-3份、二氢(2-甲氧基乙氧基)氯酸钠0.8-2.2份、尿素0.35-0.65份、滑石粉4-8份、水100份。
作为对上述方案的进一步改进，所述含氮杂环硼酸酯为1,2,4-三氮杂-2,4,6-三甲基-3,5-二氧-8-乙酰基-双环[4.2.0]辛烷、1,2,4-三氮杂-2,4,6-三甲基-3,5-二氧-8-氰基-双环[4.2.0]辛烷中的一种。
作为对上述方案的进一步改进，所述高氯生物质原料为玉米秆和麦秆以任意比例混合得到。
作为对上述方案的进一步改进，所述颗粒燃料包括以下重量份的原料：高氯生物质原料的加工料60-70份、稻草粉12-18份、无烟煤6-8份、2-甲基环戊二烯三羰基锰0.8-1.6份、硅藻土3.5-4.5份、高锰酸钾2.2-2.8份、碳酸钙镁0.6-1.2份。
作为对上述方案的进一步改进，所述稻草粉、无烟煤、硅藻土的含水量均低于3%。
作为对上述方案的进一步改进，制备条件包括以下内容：将各原料在温度为75-85℃、压强为2.4-2.6MPa的惰性气体氛围中搅拌混合20-30分钟，完成后冷却至室温，在预设温度为105-115℃、预设压强为160-180MPa的条件下热压成型，即得。
作为对上述方案的进一步改进，所述惰性气体氛围为氩气与氮气以重量比6-10:1混合得到。
作为对上述方案的进一步改进，所述颗粒燃料的直径为6-12mm，长度为12-50mm。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明中通过对高氯生物质原料进行处理，能够有效去除其中的氯元素，同时能够改变高氯生物质原料中的有机物结构，降低颗粒燃料成型难度，进而能够降低生物质颗粒染料的燃烧能耗，同时能避免在燃烧过程中出现大量的氯化氢腐蚀锅炉金属壁，能够延长其使用年限。
具体实施方式
实施例1
一种高氯生物质颗粒燃料的制备方法，所述颗粒燃料包括以下重量份的原料：高氯生物质原料的加工料65份、稻草粉15份、无烟煤7份、2-甲基环戊二烯三羰基锰1.2份、硅藻土4份、高锰酸钾2.5份、碳酸钙镁0.9份；所述高氯生物质原料为玉米秆和麦秆以重量比4:1混合得到；
所述稻草粉、无烟煤、硅藻土的含水量均低于3%；
制备条件包括以下内容：将各原料在温度为80℃、压强为2.5MPa的惰性气体氛围中搅拌混合25分钟，完成后冷却至室温，在预设温度为110℃、预设压强为170MPa的条件下热压成型，即得；
包括高氯生物质原料的处理方法，处理方法包括以下内容：将高氯生物质原料烘干至含水量低于5%后粉碎至粒径小于1cm，与处理液以重量比1:1混合，在温度为80℃，功率为140W的条件下超声处理12分钟，完成后取出高氯生物质原料打浆，得到打浆料，调节其pH值至5.4，保持35分钟后，冲洗至中性，干燥至含水量低于2%得到高氯生物质原料的加工料；
所述处理液包括以下重量份的原料：偏硅酸钠10份、烷醇酰胺4份、含氮杂环硼酸酯2份、二氢(2-甲氧基乙氧基)氯酸钠1.4份、尿素0.55份、滑石粉6份、水100份。
其中，所述含氮杂环硼酸酯为1,2,4-三氮杂-2,4,6-三甲基-3,5-二氧-8-乙酰基-双环[4.2.0]辛烷。
其中，所述惰性气体氛围为氩气与氮气以重量比8:1混合得到。
实施例2
一种高氯生物质颗粒燃料的制备方法，所述颗粒燃料包括以下重量份的原料：高氯生物质原料的加工料60份、稻草粉18份、无烟煤6份、2-甲基环戊二烯三羰基锰1.6份、硅藻土3.5份、高锰酸钾2.8份、碳酸钙镁0.6份；所述高氯生物质原料为玉米秆和麦秆以重量比3:1混合得到；
所述稻草粉、无烟煤、硅藻土的含水量均低于3%；
制备条件包括以下内容：将各原料在温度为85℃、压强为2.6MPa的惰性气体氛围中搅拌混合30分钟，完成后冷却至室温，在预设温度为105℃、预设压强为180MPa的条件下热压成型，即得；
包括高氯生物质原料的处理方法，处理方法包括以下内容：将高氯生物质原料烘干至含水量低于5%后粉碎至粒径小于1cm，与处理液以重量比1:1混合，在温度为85℃，功率为135W的条件下超声处理10分钟，完成后取出高氯生物质原料打浆，得到打浆料，调节其pH值至5.6，保持40分钟后，冲洗至中性，干燥至含水量低于2%得到高氯生物质原料的加工料；
所述处理液包括以下重量份的原料：偏硅酸钠12份、烷醇酰胺5份、含氮杂环硼酸酯3份、二氢(2-甲氧基乙氧基)氯酸钠0.8份、尿素0.65份、滑石粉4份、水100份。
其中，所述含氮杂环硼酸酯为1,2,4-三氮杂-2,4,6-三甲基-3,5-二氧-8-氰基-双环[4.2.0]辛烷。
其中，所述惰性气体氛围为氩气与氮气以重量比10:1混合得到。
实施例3
一种高氯生物质颗粒燃料的制备方法，所述颗粒燃料包括以下重量份的原料：高氯生物质原料的加工料70份、稻草粉12份、无烟煤8份、2-甲基环戊二烯三羰基锰0.8份、硅藻土4.5份、高锰酸钾2.2份、碳酸钙镁1.2份；所述高氯生物质原料为玉米秆和麦秆以重量比5:1混合得到；
所述稻草粉、无烟煤、硅藻土的含水量均低于3%；
制备条件包括以下内容：将各原料在温度为75℃、压强为2.4MPa的惰性气体氛围中搅拌混合20分钟，完成后冷却至室温，在预设温度为115℃、预设压强为160MPa的条件下热压成型，即得；
包括高氯生物质原料的处理方法，处理方法包括以下内容：将高氯生物质原料烘干至含水量低于5%后粉碎至粒径小于1cm，与处理液以重量比1:1混合，在温度为75℃，功率为145W的条件下超声处理15分钟，完成后取出高氯生物质原料打浆，得到打浆料，调节其pH值至5.2，保持30分钟后，冲洗至中性，干燥至含水量低于2%得到高氯生物质原料的加工料；
所述处理液包括以下重量份的原料：偏硅酸钠8份、烷醇酰胺3份、含氮杂环硼酸酯1份、二氢(2-甲氧基乙氧基)氯酸钠2.2份、尿素0.35份、滑石粉8份、水100份。
其中，所述含氮杂环硼酸酯为1,2,4-三氮杂-2,4,6-三甲基-3,5-二氧-8-氰基-双环[4.2.0]辛烷。
其中，所述惰性气体氛围为氩气与氮气以重量比6:1混合得到。
设置对照组1，将实施例1中高氯生物质原料的加工料替换成等量未处理的高氯生物质原料，其余内容不变；设置对照组2，将实施例1中2-甲基环戊二烯三羰基锰去掉，其余内容不变；设置对照组3，将实施例1中高锰酸钾去掉，其余内容不变；设置对照组4，将实施例1中各原料的混合压强替换为常压，其余内容不变；
采用GB 213-2008检测颗粒燃料的燃烧值，已知标准煤的燃烧值为29.49 MJ/kg，通过TG检测着火温度，同时将各组染料在同样的新锅炉内使用两个月，两个月后观察测量锅炉内部的被腐蚀面积，得到以下结果：
表1
通过表1中数据可以看出，本发明中相比现有技术能够有效改善玉米秆或麦秸秆等高氯生物质原料会腐蚀锅炉的问题，同时能够通过对其处理降低着火温度提高燃烧值。

Claims (8)

1.一种高氯生物质颗粒燃料的制备方法，其特征在于，包括高氯生物质原料的处理方法，处理方法包括以下内容：将高氯生物质原料烘干至含水量低于5%后粉碎至粒径小于1cm，与处理液以重量比1:1混合，在温度为75-85℃，功率为135-145W的条件下超声处理10-15分钟，完成后取出高氯生物质原料打浆，得到打浆料，调节其pH值至5.2-5.6，保持30-40分钟后，冲洗至中性，干燥至含水量低于2%得到高氯生物质原料的加工料；
所述处理液包括以下重量份的原料：偏硅酸钠8-12份、烷醇酰胺3-5份、含氮杂环硼酸酯1-3份、二氢(2-甲氧基乙氧基)氯酸钠0.8-2.2份、尿素0.35-0.65份、滑石粉4-8份、水100份。
2.如权利要求1所述一种高氯生物质颗粒燃料的制备方法，其特征在于，所述含氮杂环硼酸酯为1,2,4-三氮杂-2,4,6-三甲基-3,5-二氧-8-乙酰基-双环[4.2.0]辛烷、1,2,4-三氮杂-2,4,6-三甲基-3,5-二氧-8-氰基-双环[4.2.0]辛烷中的一种。
3.如权利要求1所述一种高氯生物质颗粒燃料的制备方法，其特征在于，所述高氯生物质原料为玉米秆和麦秆以任意比例混合得到。
4.如权利要求1所述一种高氯生物质颗粒燃料的制备方法，其特征在于，所述颗粒燃料包括以下重量份的原料：高氯生物质原料的加工料60-70份、稻草粉12-18份、无烟煤6-8份、2-甲基环戊二烯三羰基锰0.8-1.6份、硅藻土3.5-4.5份、高锰酸钾2.2-2.8份、碳酸钙镁0.6-1.2份。
5.如权利要求4所述一种高氯生物质颗粒燃料的制备方法，其特征在于，所述稻草粉、无烟煤、硅藻土的含水量均低于3%。
6.如权利要求5所述一种高氯生物质颗粒燃料的制备方法，其特征在于，制备条件包括以下内容：将各原料在温度为75-85℃、压强为2.4-2.6MPa的惰性气体氛围中搅拌混合20-30分钟，完成后冷却至室温，在预设温度为105-115℃、预设压强为160-180MPa的条件下热压成型，即得。
7.如权利要求6所述一种高氯生物质颗粒燃料的制备方法，其特征在于，所述惰性气体氛围为氩气与氮气以重量比6-10:1混合得到。
8.如权利要求1所述一种高氯生物质颗粒燃料的制备方法，其特征在于，所述颗粒燃料的直径为6-12mm，长度为12-50mm。
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