CN108998139A - 一种秸秆成型燃料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种秸秆成型燃料的制备方法，属于生物质燃料技术领域。本发明首先将秸秆进行粉碎，通过蒸汽爆破处理进行预处理，提高秸秆内部的孔隙结构，实现内部物料的微分解，提高结合位点，再将其与废水进行接触，通过与废水中的有机质物质进行结合，提高秸秆的燃烧效率，利用包裹液对颗粒进行包裹，预炭化过程中，首先包裹物进行热解，但是秸秆内部热解产生的物质并未散发出，沉积在炭化颗粒内部，并且通过沉积物的作用，提高了颗粒间的结合效果，随后通过将其与废弃颗粒进行混合，在混合物的作用下形成乙基铝类化合物沉积在秸秆中，可以很好的提高燃料的燃烧性能，在热压时通过增加剂的作用，保留燃料内部的微细孔隙，进一步提高了燃烧效率。

Description

一种秸秆成型燃料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种秸秆成型燃料的制备方法，属于生物质燃料技术领域。
背景技术
农作物秸秆是农作物收获籽实后剩余茎叶、皮壳等杂物的总称，是农业生产过程必然产生的副产品，也是农作物生产系统中一项重要的生物资源。农作物光合作用的产物有一半左右存储于秸秆中，农作物秸秆富含有机质和氮、磷、钾、钙、镁、硫等多种养分，是宝贵的可再生生物资源，也是仅次于石油、煤炭、天然气的绿色环保能源。因此，收获籽实是农业生产的目的，农作物秸秆资源的开发利用也越来越成为现代农业不可忽视的重要内容。农作物秸秆资源丰富，但它存在资源分散、形态各异、能量密度低、运输困难、储存不方便等缺点，这也成为制约农作物秸秆规模化利用的重要瓶颈。农作物秸秆固化成型技术是指以农作物秸秆为主要原料，利用专用设备，使秸秆经过干燥、切碎、混配搅拌、高温挤压成型等加工过程，制成固体状秸秆饲料或燃料，达到农作物秸秆饲料化、能源化利用的目的。
但是，从现有的秸秆成型过程中，单一使用木素作粘结剂的效果并不佳，在运输的过程中颗粒燃料容易碎裂，且单一利用生物质材料制得的燃料燃烧性能也低于矿物燃料。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前秸秆成型燃料燃烧效率低，容易破碎的问题，本发明提供了一种秸秆成型燃料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
一种秸秆成型燃料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）将秸秆进行粉碎，过筛，将过筛颗粒、水按质量比12:1～2进行混合，进行蒸汽爆破，收集蒸汽爆破物，将蒸汽爆破物与废液按质量比4～6:8进行混合，静置；
（2）在静置结束后，过滤，将过滤物烘干，收集干燥物，将干燥物与包裹液按质量比1:5～7，进行混合，喷雾干燥，收集喷雾干燥物；
（3）将喷雾干燥物放入炭化炉中进行预炭化，使用氮气保护，预炭化温度为250～260℃，预炭化时间为1～2h，收集预炭化颗粒；
（4）将预炭化颗粒、废弃颗粒及混合物按质量比4～8:2:7～9，放入容器中，在50～55℃下进行搅拌混合，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，将冷冻干燥物与增加剂按质量比5:2混合均匀，在55～58MPa，60～65℃下挤压成型，在挤压过程中使用氮气保护，将成型后的燃料密封包装，即得秸秆成型燃料。
所述步骤（1）中秸秆为小麦秸秆、玉米秸秆、大豆秸秆中的任意一种。
所述步骤（1）中废液为按质量比2～5:1，将甲醇废水、柠檬酸发酵废水进行混合，过滤，收集滤液，即得废液。
所述步骤（2）中包裹液的配制为将聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮及水按质量比3:1:20～25混合而成。
所述步骤（4）中废弃颗粒为铝灰、高炉渣按质量比7～9:1混合球磨，收集球磨物，即得废弃颗粒。
所述步骤（4）中混合物为将溴乙烷及乙醇溶液按质量比1:4～6。
所述步骤（4）中增加剂为碳酸氢钠、碳酸氢铵中的任意一种。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
本发明首先将秸秆进行粉碎，通过蒸汽爆破处理进行预处理，提高秸秆内部的孔隙结构，实现内部物料的微分解，提高结合位点，再将其与废水进行接触，通过与废水中的有机质物质进行结合，提高秸秆的燃烧效率，利用包裹液对颗粒进行包裹，通过包裹液的包裹，实现对秸秆颗粒的包裹，预炭化过程中，首先包裹物进行热解，但是秸秆内部热解产生的物质并未散发出，沉积在炭化颗粒内部，并且通过沉积物的作用，提高了颗粒间的结合效果，并且增加了颗粒的燃烧效率，随后通过将其与废弃颗粒进行混合，在混合物的作用下形成乙基铝类化合物沉积在秸秆中，利用高炉渣中微量元素的催化作用，可以很好的提高燃料的燃烧性能，在热压时通过增加剂的作用，保留燃料内部的微细孔隙，进一步提高了燃烧效率。
具体实施方式
秸秆为小麦秸秆、玉米秸秆、大豆秸秆中的任意一种。
废液为按质量比2～5:1，将甲醇废水、柠檬酸发酵废水进行混合，过滤，收集滤液，即得废液。
包裹液的配制为将聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮及水按质量比3:1:20～25混合而成。
废弃颗粒为铝灰、高炉渣按质量比7～9:1混合球磨，收集球磨物，即得废弃颗粒。
混合物为将溴乙烷及乙醇溶液按质量比1:4～6。
增加剂为碳酸氢钠、碳酸氢铵中的任意一种。
一种秸秆成型燃料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）将秸秆进行粉碎，过100目筛，将过筛颗粒、水按质量比12:1～2进行混合，进行蒸汽爆破，蒸汽爆破压力为2.6～3.0MPa，收集蒸汽爆破物，将蒸汽爆破物与废液按质量比4～6:8进行混合，静置5～7h；
（2）在静置结束后，过滤，将过滤物烘干，收集干燥物，将干燥物与包裹液按质量比1:5～7，进行混合45min，喷雾干燥，收集喷雾干燥物；
（3）将喷雾干燥物放入炭化炉中进行预炭化，使用氮气保护，预炭化温度为250～260℃，预炭化时间为1～2h，收集预炭化颗粒；
（4）将预炭化颗粒、废弃颗粒及混合物按质量比4～8:2:7～9，放入容器中，在50～55℃下进行搅拌混合70min，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，将冷冻干燥物与增加剂按质量比5:2混合均匀，在55～58MPa，60～65℃下挤压成型，在挤压过程中使用氮气保护，将成型后的燃料密封包装，即得秸秆成型燃料。
秸秆为玉米秸秆。
废液为按质量比5:1，将甲醇废水、柠檬酸发酵废水进行混合，过滤，收集滤液，即得废液。
包裹液的配制为将聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮及水按质量比3:1:25混合而成。
废弃颗粒为铝灰、高炉渣按质量比9:1混合球磨，收集球磨物，即得废弃颗粒。
混合物为将溴乙烷及乙醇溶液按质量比1:6。
增加剂为碳酸氢铵。
一种秸秆成型燃料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）将秸秆进行粉碎，过100目筛，将过筛颗粒、水按质量比12:2进行混合，进行蒸汽爆破，蒸汽爆破压力为3.0MPa，收集蒸汽爆破物，将蒸汽爆破物与废液按质量比6:8进行混合，静置7h；
（2）在静置结束后，过滤，将过滤物烘干，收集干燥物，将干燥物与包裹液按质量比1:7，进行混合45min，喷雾干燥，收集喷雾干燥物；
（3）将喷雾干燥物放入炭化炉中进行预炭化，使用氮气保护，预炭化温度为260℃，预炭化时间为2h，收集预炭化颗粒；
（4）将预炭化颗粒、废弃颗粒及混合物按质量比8:2:9，放入容器中，在55℃下进行搅拌混合70min，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，将冷冻干燥物与增加剂按质量比5:2混合均匀，在58MPa，65℃下挤压成型，在挤压过程中使用氮气保护，将成型后的燃料密封包装，即得秸秆成型燃料。
秸秆为大豆秸秆。
废液为按质量比3:1，将甲醇废水、柠檬酸发酵废水进行混合，过滤，收集滤液，即得废液。
包裹液的配制为将聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮及水按质量比3:1:3混合而成。
废弃颗粒为铝灰、高炉渣按质量比8:1混合球磨，收集球磨物，即得废弃颗粒。
混合物为将溴乙烷及乙醇溶液按质量比1:5。
增加剂为碳酸氢铵。
一种秸秆成型燃料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）将秸秆进行粉碎，过100目筛，将过筛颗粒、水按质量比12:1.5进行混合，进行蒸汽爆破，蒸汽爆破压力为2.8MPa，收集蒸汽爆破物，将蒸汽爆破物与废液按质量比5:8进行混合，静置6h；
（2）在静置结束后，过滤，将过滤物烘干，收集干燥物，将干燥物与包裹液按质量比1:6，进行混合45min，喷雾干燥，收集喷雾干燥物；
（3）将喷雾干燥物放入炭化炉中进行预炭化，使用氮气保护，预炭化温度为255℃，预炭化时间为1.5h，收集预炭化颗粒；
（4）将预炭化颗粒、废弃颗粒及混合物按质量比6:2:8，放入容器中，在53℃下进行搅拌混合70min，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，将冷冻干燥物与增加剂按质量比5:2混合均匀，在56MPa，63℃下挤压成型，在挤压过程中使用氮气保护，将成型后的燃料密封包装，即得秸秆成型燃料。
秸秆为小麦秸秆。
废液为按质量比2:1，将甲醇废水、柠檬酸发酵废水进行混合，过滤，收集滤液，即得废液。
包裹液的配制为将聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮及水按质量比3:1:20混合而成。
废弃颗粒为铝灰、高炉渣按质量比7:1混合球磨，收集球磨物，即得废弃颗粒。
混合物为将溴乙烷及乙醇溶液按质量比1:4。
增加剂为碳酸氢钠。
一种秸秆成型燃料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）将秸秆进行粉碎，过100目筛，将过筛颗粒、水按质量比12:1进行混合，进行蒸汽爆破，蒸汽爆破压力为2.6MPa，收集蒸汽爆破物，将蒸汽爆破物与废液按质量比4:8进行混合，静置5h；
（2）在静置结束后，过滤，将过滤物烘干，收集干燥物，将干燥物与包裹液按质量比1:5，进行混合45min，喷雾干燥，收集喷雾干燥物；
（3）将喷雾干燥物放入炭化炉中进行预炭化，使用氮气保护，预炭化温度为250℃，预炭化时间为1h，收集预炭化颗粒；
（4）将预炭化颗粒、废弃颗粒及混合物按质量比4:2:7，放入容器中，在50℃下进行搅拌混合70min，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，将冷冻干燥物与增加剂按质量比5:2混合均匀，在55MPa，60℃下挤压成型，在挤压过程中使用氮气保护，将成型后的燃料密封包装，即得秸秆成型燃料。
对比例：广东省某公司生产的秸秆成型燃料。
将上述实施例1～3与对比例制备的秸秆成型燃料按照木炭和木炭试验方法GB/T17664-1999和户用秸秆燃料发热量测试方法GB5186-1998(NY/T12-1985)进行检测，检测得到的结果见表1。
表1：
综上所述，由表1可知，本发明制备的秸秆成型燃料与对比例的秸秆成型燃料比燃料燃烧时间长，燃烧效率高，密度高不易破碎，值得大力提倡使用。

Claims (7)

1.一种秸秆成型燃料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
（1）将秸秆进行粉碎，过筛，将过筛颗粒、水按质量比12:1～2进行混合，进行蒸汽爆破，收集蒸汽爆破物，将蒸汽爆破物与废液按质量比4～6:8进行混合，静置；
（2）在静置结束后，过滤，将过滤物烘干，收集干燥物，将干燥物与包裹液按质量比1:5～7，进行混合，喷雾干燥，收集喷雾干燥物；
（3）将喷雾干燥物放入炭化炉中进行预炭化，使用氮气保护，预炭化温度为250～260℃，预炭化时间为1～2h，收集预炭化颗粒；
（4）将预炭化颗粒、废弃颗粒及混合物按质量比4～8:2:7～9，放入容器中，在50～55℃下进行搅拌混合，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，将冷冻干燥物与增加剂按质量比5:2混合均匀，在55～58MPa，60～65℃下挤压成型，在挤压过程中使用氮气保护，将成型后的燃料密封包装，即得秸秆成型燃料。
2.根据权利要求1所述秸秆成型燃料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中秸秆为小麦秸秆、玉米秸秆、大豆秸秆中的任意一种。
3.根据权利要求1所述秸秆成型燃料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中废液为按质量比2～5:1，将甲醇废水、柠檬酸发酵废水进行混合，过滤，收集滤液，即得废液。
4.根据权利要求1所述秸秆成型燃料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中包裹液的配制为将聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮及水按质量比3:1:20～25混合而成。
5.根据权利要求1所述秸秆成型燃料的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中废弃颗粒为铝灰、高炉渣按质量比7～9:1混合球磨，收集球磨物，即得废弃颗粒。
6.根据权利要求1所述秸秆成型燃料的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中混合物为将溴乙烷及乙醇溶液按质量比1:4～6。
7.根据权利要求1所述秸秆成型燃料的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中增加剂为碳酸氢钠、碳酸氢铵中的任意一种。
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