CN108913272A - 一种增强生物质颗粒燃烧效果的添加剂的制备方法 - Google Patents

一种增强生物质颗粒燃烧效果的添加剂的制备方法 Download PDF

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    • C10L9/00—Treating solid fuels to improve their combustion
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Abstract

本发明公开了一种增强生物质颗粒燃烧效果的添加剂的制备方法，包括如下步骤：（1）蒙脱土预处理、（2）复合处理、（3）成品制备。本发明制备方法工艺简单，各步骤搭配合理，便于推广应用，制得的添加剂能够明显的提升生物质颗粒燃料的燃烧特性，并减少了燃烧时烟雾的产生量，保护了环境，提高了生物质颗粒燃料的使用价值和市场竞争力。

Description

一种增强生物质颗粒燃烧效果的添加剂的制备方法
技术领域
本发明属于生物质燃料技术领域，具体涉及一种增强生物质颗粒燃烧效果的添加剂的制备方法。
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，提供了一种增强生物质颗粒燃烧效果的添加剂的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种增强生物质颗粒燃烧效果的添加剂的制备方法，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；经过预处理后的蒙脱土比表面积、吸附能力、反应活性得到显著提升，能对燃烧时产生的烟雾进行有效吸附固定，又能与后续的纳米颗粒稳定结合；
（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。高压处理后，颗粒浓缩，增强了对纳米氧化铝的保护，且处理后颗粒内部具有一定应力，高温燃烧过程中，颗粒会更强烈的膨胀松散，促使了内部固定的纳米氧化铝的释放，而因蒙脱土具有的片层结构和固定能力，可使得纳米氧化铝持续作用，提升了助燃持久性和效果。
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。
进一步的，步骤（1）操作a中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b中所述的煅烧处理时控制煅烧炉内的温度为850~900℃。
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1200~1400W，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300~360kHz。
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。
本发明提供了一种添加剂的制备方法，制成的添加剂用于生物质颗粒燃料添加中，能够很好的改善生物质颗粒燃料的使用品质。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颗粒燃料的生产中均匀填充，以便提升与生物质颗粒燃料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，助于生物质颗粒燃料基体的松散，以及添加剂内氧化铝的释放和效果的发挥，从而提高了生物质颗粒燃料的使用效果。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明制备方法工艺简单，各步骤搭配合理，便于推广应用，制得的添加剂能够明显的提升生物质颗粒燃料的燃烧特性，并减少了燃烧时烟雾的产生量，保护了环境，提高了生物质颗粒燃料的使用价值和市场竞争力。
具体实施方式
实施例1
一种增强生物质颗粒燃烧效果的添加剂的制备方法，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。
进一步的，步骤（1）操作a中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b中所述的煅烧处理时控制煅烧炉内的温度为850℃。
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1200W，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300kHz。
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
一种增强生物质颗粒燃烧效果的添加剂的制备方法，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17min，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。
进一步的，步骤（1）操作a中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b中所述的煅烧处理时控制煅烧炉内的温度为880℃。
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0.56MPa，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9MPa，保压处理32min后再进行研磨粉碎处理。
实施例3
一种增强生物质颗粒燃烧效果的添加剂的制备方法，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。
进一步的，步骤（1）操作a中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b中所述的煅烧处理时控制煅烧炉内的温度为900℃。
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360kHz。
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，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
用市售常用的氧化铝作为添加剂。
为了对比本发明效果，将上述实施例2、对比实施例1、对比实施例2、对比实施例3、对照组对应的添加剂添加于同种生物质颗粒燃料内，添加的重量百分比均为10%，然后对各组对应处理后的生物质颗粒燃料进行燃烧实验，具体对比数据如下表1所示：
表1
由上表1可以看出，本发明方法制得的添加剂能够很好的提升生物质颗粒燃料的燃烧特性，延长了其燃烧时长，使得物料充分使用，并减少了烟雾量，保护了环境。

Claims (8)

1.一种增强生物质颗粒燃烧效果的添加剂的制备方法，其特征在于，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。
2.根据权利要求1所述的一种增强生物质颗粒燃烧效果的添加剂的制备方法，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。
3.根据权利要求1所述的一种增强生物质颗粒燃烧效果的添加剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）操作a中所述的碱液是质量分数为4~6%的氢氧化钠溶液。
4.根据权利要求1所述的一种增强生物质颗粒燃烧效果的添加剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）操作b中所述的煅烧处理时控制煅烧炉内的温度为850~900℃。
5.根据权利要求1所述的一种增强生物质颗粒燃烧效果的添加剂的制备方法，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℃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。
6.根据权利要求1所述的一种增强生物质颗粒燃烧效果的添加剂的制备方法，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1200~1400W，紫外线的波长控制为250~300nm。
7.根据权利要求1所述的一种增强生物质颗粒燃烧效果的添加剂的制备方法，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300~360kHz。
8.根据权利要求1所述的一种增强生物质颗粒燃烧效果的添加剂的制备方法，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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