CN108913260B - 一种生物质燃料颗粒 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物质燃料颗粒,由下列物质制成:秸秆粉末、锯末、椰壳粉、树茎、煤矸石粉、动物粪便、花生壳粉、茶叶渣、添加剂。本发明生物质燃料颗粒的燃烧特性好,使用安全方便,燃烧后并无有害气体的排放,保护了环境,极具市场竞争力和推广应用价值。
Description
技术领域
本发明属于生物质燃料技术领域,具体涉及一种生物质燃料颗粒。
背景技术
长期以来,人们均以石油、煤炭、天然气等化石燃料作为主要消耗的能源。但由于石油、煤炭和天然气等矿物资源均是不可再生资源,正面临着逐渐枯竭的问题。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。但是,目前生物质颗粒燃料多存在烟气重,燃烧不充分,使用效果不佳等缺陷。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题,提供了一种生物质燃料颗粒。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种生物质燃料颗粒,由如下重量份的物质制成:
75~80份秸秆粉末、10~15份锯末、8~13份椰壳粉、6~10份树茎、7~10份煤矸石粉、25~30份动物粪便、5~8份花生壳粉、1~4份茶叶渣、6~9份添加剂。
优选的,由如下重量份的物质制成:
78份秸秆粉末、13份锯末、12份椰壳粉、8份树茎、9份煤矸石粉、27份动物粪便、7份花生壳粉、3份茶叶渣、8份添加剂。
进一步的,所述秸秆粉末为大豆秸秆粉末、棉花秸秆粉末、玉米秸秆粉末中的任意一种。
进一步的,所述动物粪便为猪粪、牛粪、鸡粪中的任意一种。
进一步的,所述添加剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)蒙脱土预处理:
a.先将蒙脱土放入到酸液中浸泡处理10~15min,取出后再放入到碱液中浸泡处理15~20min,最后取出再用去离子水冲洗一遍后备用;
b.将操作a处理后的蒙脱土放入到温度为850~900℃的煅烧炉内进行煅烧处理,1~2h后取出备用;
c.将操作b处理后的蒙脱土放入到蒸汽爆破罐内进行蒸汽爆破处理,完成后取出备用;
d. 将操作c处理后的蒙脱土放入到紫外线辐照仪器内进行紫外线辐照处理,1~1.2h后取出备用;
(2)复合处理:
a.按对应重量份称取下列物质备用:8~10份步骤(1)处理后的蒙脱土、3~5份纳米氧化铝、1~2份玉米纤维胶、4~6份脂肪醇聚氧乙烯醚、2~3份焦磷酸钠、10~15份乙酸乙酯、0.2~0.4份三甲基十八烷基氯化铵、200~240份水;
b.将操作a称取的所有物质共同投入到反应釜内,加热保持反应釜内的温度为42~46℃,不断超声处理2~3h后过滤,得复合料A备用;
(3)成品制备:
将步骤(2)制得的复合料A放入到密闭罐内,对密闭罐内施加高压处理,然后对其进行研磨粉碎后过60目取出,即得成品添加剂。
进一步的,步骤(1)操作a中所述的酸液是质量分数为3~5%的磷酸溶液;所述的碱液是质量分数为4~6%的氢氧化钠溶液。
进一步的,步骤(1)操作c中所述的蒸汽爆破处理的具体操作是:先向蒸汽爆破罐内通入温度为103~105℃的水蒸气,同时将蒸汽爆破罐内的压力增至0.5~0.6MPa,保温保压处理12~14min后,再于38s内将蒸汽爆破罐卸至常温常压。
进一步的,步骤(1)操作d中所述的紫外线辐照处理时控制紫外线辐照仪器内的功率为1300~1500W,紫外线的波长控制为250~300nm。
进一步的,步骤(2)操作b中所述的超声处理时超声波的频率为330~380kHz。
进一步的,步骤(3)中所述的高压处理是将密闭罐内的压力增至8~10MPa,保压处理30~35min后再进行研磨粉碎处理。
本发明生物质燃料颗粒的各组分搭配合理,木质素含量高,燃烧特性好,为了进一步增强其使用品质,又添加了一种特制的添加剂成分,可进一步提升燃料的燃烧品质;其中在添加剂的制备过程中,先对蒙脱土进行了特殊的预处理,很好的提升了蒙脱土的比表面积、吸附能力和反应活性,为后续的处理奠定了基础,接着进行了复合处理,在多种成分的共同作用下,纳米氧化铝颗粒有效的渗入插层接枝于蒙脱土的内部和表面,而氧化铝对生物质燃烧具有增强助燃作用,复合处理后的蒙脱土具有很好的助燃效果,最后又对其进行了加工处理,具体是在高压条件下进行了粉碎处理,此操作的目的是实现了颗粒的紧致化和细度化,更紧致和更细度的颗粒便于在生物质燃料颗粒的生产中均匀填充,以便提升与生物质燃料颗粒主体物质的接触面积,同时经过压缩处理后的颗粒在高温条件下发生更强烈的膨胀形变,助于生物质燃料颗粒基体的松散,以及添加剂内氧化铝的释放和效果的发挥,从而提高了生物质燃料颗粒的使用效果。
本发明相比现有技术具有以下优点:
本发明生物质燃料颗粒的燃烧特性好,使用安全方便,燃烧后并无有害气体的排放,保护了环境,极具市场竞争力和推广应用价值。
具体实施方式
实施例1
一种生物质燃料颗粒,由如下重量份的物质制成:
75份秸秆粉末、10份锯末、8份椰壳粉、6份树茎、7份煤矸石粉、25份动物粪便、5份花生壳粉、1份茶叶渣、6份添加剂。
进一步的,所述秸秆粉末为大豆秸秆粉末。
进一步的,所述动物粪便为猪粪。
进一步的,所述添加剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)蒙脱土预处理:
a.先将蒙脱土放入到酸液中浸泡处理10min,取出后再放入到碱液中浸泡处理15min,最后取出再用去离子水冲洗一遍后备用;
b.将操作a处理后的蒙脱土放入到温度为850℃的煅烧炉内进行煅烧处理,1h后取出备用;
c.将操作b处理后的蒙脱土放入到蒸汽爆破罐内进行蒸汽爆破处理,完成后取出备用;
d. 将操作c处理后的蒙脱土放入到紫外线辐照仪器内进行紫外线辐照处理,1h后取出备用;
(2)复合处理:
a.按对应重量份称取下列物质备用:8份步骤(1)处理后的蒙脱土、3份纳米氧化铝、1份玉米纤维胶、4份脂肪醇聚氧乙烯醚、2份焦磷酸钠、10份乙酸乙酯、0.2份三甲基十八烷基氯化铵、200份水;
b.将操作a称取的所有物质共同投入到反应釜内,加热保持反应釜内的温度为42℃,不断超声处理2h后过滤,得复合料A备用;
(3)成品制备:
将步骤(2)制得的复合料A放入到密闭罐内,对密闭罐内施加高压处理,然后对其进行研磨粉碎后过60目取出,即得成品添加剂。
进一步的,步骤(1)操作a中所述的酸液是质量分数为3%的磷酸溶液;所述的碱液是质量分数为4%的氢氧化钠溶液。
进一步的,步骤(1)操作c中所述的蒸汽爆破处理的具体操作是:先向蒸汽爆破罐内通入温度为103℃的水蒸气,同时将蒸汽爆破罐内的压力增至0.5MPa,保温保压处理12min后,再于38s内将蒸汽爆破罐卸至常温常压。
进一步的,步骤(1)操作d中所述的紫外线辐照处理时控制紫外线辐照仪器内的功率为1300W,紫外线的波长控制为250~300nm。
进一步的,步骤(2)操作b中所述的超声处理时超声波的频率为330kHz。
进一步的,步骤(3)中所述的高压处理是将密闭罐内的压力增至8MPa,保压处理30min后再进行研磨粉碎处理。
实施例2
一种生物质燃料颗粒,由如下重量份的物质制成:
78份秸秆粉末、13份锯末、12份椰壳粉、8份树茎、9份煤矸石粉、27份动物粪便、7份花生壳粉、3份茶叶渣、8份添加剂。
进一步的,所述秸秆粉末为棉花秸秆粉末。
进一步的,所述动物粪便为牛粪。
进一步的,所述添加剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)蒙脱土预处理:
a.先将蒙脱土放入到酸液中浸泡处理13min,取出后再放入到碱液中浸泡处理18min,最后取出再用去离子水冲洗一遍后备用;
b.将操作a处理后的蒙脱土放入到温度为880℃的煅烧炉内进行煅烧处理,1.5h后取出备用;
c.将操作b处理后的蒙脱土放入到蒸汽爆破罐内进行蒸汽爆破处理,完成后取出备用;
d. 将操作c处理后的蒙脱土放入到紫外线辐照仪器内进行紫外线辐照处理,1.1h后取出备用;
(2)复合处理:
a.按对应重量份称取下列物质备用:9份步骤(1)处理后的蒙脱土、4份纳米氧化铝、1.5份玉米纤维胶、5份脂肪醇聚氧乙烯醚、2.5份焦磷酸钠、13份乙酸乙酯、0.3份三甲基十八烷基氯化铵、220份水;
b.将操作a称取的所有物质共同投入到反应釜内,加热保持反应釜内的温度为44℃,不断超声处理2.5h后过滤,得复合料A备用;
(3)成品制备:
将步骤(2)制得的复合料A放入到密闭罐内,对密闭罐内施加高压处理,然后对其进行研磨粉碎后过60目取出,即得成品添加剂。
进一步的,步骤(1)操作a中所述的酸液是质量分数为4%的磷酸溶液;所述的碱液是质量分数为5%的氢氧化钠溶液。
进一步的,步骤(1)操作c中所述的蒸汽爆破处理的具体操作是:先向蒸汽爆破罐内通入温度为104℃的水蒸气,同时将蒸汽爆破罐内的压力增至0.55MPa,保温保压处理13min后,再于38s内将蒸汽爆破罐卸至常温常压。
进一步的,步骤(1)操作d中所述的紫外线辐照处理时控制紫外线辐照仪器内的功率为1400W,紫外线的波长控制为250~300nm。
进一步的,步骤(2)操作b中所述的超声处理时超声波的频率为350kHz。
进一步的,步骤(3)中所述的高压处理是将密闭罐内的压力增至9MPa,保压处理32min后再进行研磨粉碎处理。
实施例3
一种生物质燃料颗粒,由如下重量份的物质制成:
80份秸秆粉末、15份锯末、13份椰壳粉、10份树茎、10份煤矸石粉、30份动物粪便、8份花生壳粉、4份茶叶渣、9份添加剂。
进一步的,所述秸秆粉末为玉米秸秆粉末。
进一步的,所述动物粪便为鸡粪。
进一步的,所述添加剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)蒙脱土预处理:
a.先将蒙脱土放入到酸液中浸泡处理15min,取出后再放入到碱液中浸泡处理20min,最后取出再用去离子水冲洗一遍后备用;
b.将操作a处理后的蒙脱土放入到温度为900℃的煅烧炉内进行煅烧处理, 2h后取出备用;
c.将操作b处理后的蒙脱土放入到蒸汽爆破罐内进行蒸汽爆破处理,完成后取出备用;
d. 将操作c处理后的蒙脱土放入到紫外线辐照仪器内进行紫外线辐照处理,1.2h后取出备用;
(2)复合处理:
a.按对应重量份称取下列物质备用:10份步骤(1)处理后的蒙脱土、5份纳米氧化铝、2份玉米纤维胶、6份脂肪醇聚氧乙烯醚、3份焦磷酸钠、15份乙酸乙酯、0.4份三甲基十八烷基氯化铵、240份水;
b.将操作a称取的所有物质共同投入到反应釜内,加热保持反应釜内的温度为46℃,不断超声处理3h后过滤,得复合料A备用;
(3)成品制备:
将步骤(2)制得的复合料A放入到密闭罐内,对密闭罐内施加高压处理,然后对其进行研磨粉碎后过60目取出,即得成品添加剂。
进一步的,步骤(1)操作a中所述的酸液是质量分数为5%的磷酸溶液;所述的碱液是质量分数为6%的氢氧化钠溶液。
进一步的,步骤(1)操作c中所述的蒸汽爆破处理的具体操作是:先向蒸汽爆破罐内通入温度为105℃的水蒸气,同时将蒸汽爆破罐内的压力增至0.6MPa,保温保压处理14min后,再于38s内将蒸汽爆破罐卸至常温常压。
进一步的,步骤(1)操作d中所述的紫外线辐照处理时控制紫外线辐照仪器内的功率为1500W,紫外线的波长控制为250~300nm。
进一步的,步骤(2)操作b中所述的超声处理时超声波的频率为380kHz。
进一步的,步骤(3)中所述的高压处理是将密闭罐内的压力增至10MPa,保压处理35min后再进行研磨粉碎处理。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例2相比,在添加剂的制备过程中,省去了步骤(3)成品制备操作,除此外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例2与实施例2相比,在添加剂的制备过程中,在步骤(2)复合处理操作a中,用普通等质量份的蒙脱土取代步骤(1)处理后的蒙脱土成分,除此外的方法步骤均相同。
对比实施例3
本对比实施例3与实施例2相比,在添加剂的制备过程中,在步骤(2)复合处理操作a中,省去了纳米氧化铝成分,除此外的方法步骤均相同。
对照组
用等质量份的市售氧化铝作取代添加剂成分。
为了对比本发明效果,对上述实施例2、对比实施例1、对比实施例2、对比实施例3、对照组对应制成的生物质燃料颗粒进行燃烧性能测试,具体对比数据如下表1所示:
表1
注:上表1中所述的燃烧值参照GB213-2008进行测试。
由上表1可以看出,本发明生物质燃料颗粒的综合品质得到了明显的提升和改善,燃烧使用效果更好,极具市场竞争力和推广价值。
Claims (9)
1.一种生物质燃料颗粒,其特征在于,由如下重量份的物质制成:75~80份秸秆粉末、10~15份锯末、8~13份椰壳粉、6~10份树茎、7~10份煤矸石粉、25~30份动物粪便、5~8份花生壳粉、1~4份茶叶渣、6~9份添加剂;
所述添加剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)蒙脱土预处理:a.先将蒙脱土放入到酸液中浸泡处理10~15min,取出后再放入到碱液中浸泡处理15~20min,最后取出再用去离子水冲洗一遍后备用;b.将操作a处理后的蒙脱土放入到温度为850~900°C的煅烧炉内进行煅烧处理,1~2h后取出备用;c.将操作b处理后的蒙脱土放入到蒸汽爆破罐内进行蒸汽爆破处理,完成后取出备用;d.将操作c处理后的蒙脱土放入到紫外线辐照仪器内进行紫外线辐照处理,1~1.2h后取出备用;
(2)复合处理:a.按对应重量份称取下列物质备用:8~10份步骤(1)处理后的蒙脱土、3~5份纳米氧化铝、1~2份玉米纤维胶、4~6份脂肪醇聚氧乙烯醚、2~3份焦磷酸钠、10~15份乙酸乙酯、0.2~0.4份三甲基十八烷基氯化铵、200~240份水;b.将操作a称取的所有物质共同投入到反应釜内,加热保持反应釜内的温度为42~46°C,不断超声处理2~3h后过滤,得复合料A备用;
(3)成品制备:将步骤(2)制得的复合料A放入到密闭罐内,对密闭罐内施加高压处理,然后对其进行研磨粉碎后过60目取出,即得成品添加剂。
2.根据权利要求1所述的一种生物质燃料颗粒,其特征在于,由如下重量份的物质制成:78份秸秆粉末、13份锯末、12份椰壳粉、8份树茎、9份煤矸石粉、27份动物粪便、7份花生壳粉、3份茶叶渣、8份添加剂。
3.根据权利要求1或2所述的一种生物质燃料颗粒,其特征在于,所述秸秆粉末为大豆秸秆粉末、棉花秸秆粉末、玉米秸秆粉末中的任意一种。
4.根据权利要求1或2所述的一种生物质燃料颗粒,其特征在于,所述动物粪便为猪粪、牛粪、鸡粪中的任意一种。
5.根据权利要求1或2所述的一种生物质燃料颗粒,其特征在于,步骤(1)操作a中所述的酸液是质量分数为3~5%的磷酸溶液;所述的碱液是质量分数为4~6%的氢氧化钠溶液。
6.根据权利要求1或2所述的一种生物质燃料颗粒,其特征在于,步骤(1)操作c中所述的蒸汽爆破处理的具体操作是:先向蒸汽爆破罐内通入温度为103~105°C的水蒸气,同时将蒸汽爆破罐内的压力增至0.5~0.6MPa,保温保压处理12~14min后,再于38s内将蒸汽爆破罐卸至常温常压。
7.根据权利要求1或2所述的一种生物质燃料颗粒,其特征在于,步骤(1)操作d中所述的紫外线辐照处理时控制紫外线辐照仪器内的功率为1300~1500W,紫外线的波长控制为250~300nm。
8.根据权利要求1或2所述的一种生物质燃料颗粒,其特征在于,步骤(2)操作b中所述的超声处理时超声波的频率为330~380kHz。
9.根据权利要求5所述的一种生物质燃料颗粒,其特征在于,步骤(3)中所述的高压处理是将密闭罐内的压力增至8~10MPa,保压处理30~35min后再进行研磨粉碎处理。
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