CN109082317A - 一种多孔快速燃烧的生物燃烧质颗粒及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多孔快速燃烧的生物燃烧质颗粒及其制备工艺，包括以下重量份原料：玉米秸秆40‑50份、小麦秸秆30‑40份、棉籽壳22‑30份、花生壳18‑24份、甘蔗渣25‑35份、食用菌菌渣16‑20份、活化高岭土8‑12份、γ‑氧化铝13‑17份、碳酸氢铵16‑20份、聚丙烯酰胺10‑14份、引燃剂1‑3份。其制备工艺包括以下步骤：S1：粉碎生物质材料，氨水浸渍处理，再蒸汽爆破处理；S2：混合膨胀生物质基料、活化高岭土、γ‑氧化铝、碳酸氢铵、聚丙烯酰胺，冲压成型，并在150℃烘焙至胚体孔隙率达20‑25％，喷施引燃剂。本发明先利用氨水浸渍、蒸汽爆破技术联合处理生物质材料，扩大生物质材料内部孔隙，并利用碳酸氢铵和聚丙烯酰胺的热分解反应产生不规则多孔结构，促进燃料的完全燃烧。

Description

一种多孔快速燃烧的生物燃烧质颗粒及其制备工艺

技术领域

本发明属于新能源生物质燃料技术领域，具体涉及一种多孔快速燃烧的生物燃烧质颗粒及其制备工艺。

背景技术

生物质燃料由秸秆、稻草、稻壳、花生壳、玉米芯、油茶壳、棉籽壳等以及“三剩物”经过加工产生的块状环保新能源。为了方便生物质燃料的运输和贮藏，一般压制成致密的高密度块状、棒状颗粒，但是空气无法进入燃烧质颗粒内部结构中，易出现氧气供应不足的现象，致使生物质燃料的燃烧效率较低，难以完全燃烧，且生物质燃料相比于柴油、煤油、乙醇、丁醇等液体燃料，着火点更高，需要与火焰接触较长时候，才能点燃。将生物燃烧质颗粒设计成多孔结构，可明显增加燃料与空气的接触面积，提高燃烧效率和燃烧速度，但由于多孔生物质燃料存在结构松散、成型困难、不利于运输和贮藏等问题，目前，关于多孔生物燃烧质颗粒方面仍未有相关文献记载，是国内制造业的空白。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种多孔快速燃烧的生物燃烧质颗粒及其制备工艺。

本发明的技术方案概述如下：

一种多孔快速燃烧的生物燃烧质颗粒，包括以下重量份原料：

优选的是，所述引燃剂包括丁醇、亚麻籽油、葵花籽油、棕榈油、松节油的一种或多种。

优选的是，所述活化高岭土的制备方法如下：将高岭土放于0.2-0.3mol/L水杨酸溶液中，浸渍3h，再滴加0.1mol/LCa(OH)₂溶液，调节PH至6.5-6.8，洗涤、干燥后，在氮气保护下，500-700℃煅烧2h，再将金属锡溅镀在高岭土表面，沉积密度为0.4-1mg/cm²，制得所述活化高岭土。

优选的是，所述生物燃烧质颗粒含水量为8-10％，密度为1.0-1.2g/cm³，直径为6-8mm。

本发明还提供述一种多孔快速燃烧的生物燃烧质颗粒的制备工艺，包括以下步骤：

S1：粉碎玉米秸秆、小麦秸秆、棉籽壳、花生壳、甘蔗渣、食用菌菌渣至30-40目，加入PH为7.8-9.2的氨水中浸渍处理1h后，再以0.8-2MPa、130-150℃的蒸汽爆破处理6次，每次1.5-2min，中和、洗涤、干燥后，得膨胀生物质基料；

S2：混合膨胀生物质基料、活化高岭土、γ-氧化铝、碳酸氢铵、聚丙烯酰胺，冲压成型，得生物燃烧质颗粒胚体，并在150℃下，保温烘焙至胚体孔隙率达20-25％，喷施引燃剂后，即得所述生物燃烧质颗粒。

本发明的有益效果：

本发明先利用氨水浸渍、蒸汽爆破技术联合处理生物质材料，破坏生物质中纤维素长链和木质素结构，高压热蒸汽分子先渗入纤维孔隙中，再瞬间释放，高速膨胀内部孔隙，扩大生物质材料的孔径，提高比表面积，并将碳酸氢铵、聚丙烯酰胺掺入胚体中，于150℃下烘焙，保证生物质中可燃物质稳定存在的前提下，促使碳酸氢铵和聚丙烯酰胺热解成CO₂、H₂O、NH₃、H₂、CO等气体，产生不规则多孔结构，进一步提高生物燃烧质颗粒的孔隙率，再通过物理添加活化高岭土和γ-氧化铝的方式增加生物燃烧质颗粒内部的孔洞数量，比表面积和催化活性高，促进空气渗入燃料内部，为燃烧反应提供充足的氧气，提高燃烧度和燃烧速率。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

实施例1

一种多孔快速燃烧的生物燃烧质颗粒，包括以下重量份原料：

上述一种多孔快速燃烧的生物燃烧质颗粒的制备工艺，包括以下步骤：

S1：将高岭土放于0.2mol/L水杨酸溶液中，浸渍3h，再滴加0.1mol/LCa(OH)₂溶液，调节PH至6.5，洗涤、干燥后，在氮气保护下，500℃煅烧2h，再将金属锡溅镀在高岭土表面，沉积密度为0.4mg/cm²，得活化高岭土；

S2：粉碎玉米秸秆、小麦秸秆、棉籽壳、花生壳、甘蔗渣、食用菌菌渣至30目，加入PH为7.8的氨水中浸渍处理1h后，再以0.8MPa、130℃的蒸汽爆破处理6次，每次1.5min，中和、洗涤、干燥后，得膨胀生物质基料；

S3：混合膨胀生物质基料、活化高岭土、γ-氧化铝、碳酸氢铵、聚丙烯酰胺，冲压成型，得生物燃烧质颗粒胚体，并在150℃下，保温烘焙至胚体孔隙率达20％，喷施引燃剂后，即得生物燃烧质颗粒。

实施例2

一种多孔快速燃烧的生物燃烧质颗粒，包括以下重量份原料：

制备工艺同实施例1，区别在于：

S1：水杨酸浓度为0.25mol/L，PH调至6.7，煅烧温度为600℃，沉积密度为0.7mg/cm²；

S2：粉碎粒度为35目，氨水PH为8.5，蒸汽爆破压力及温度分别为1.4MPa、140℃，单次爆破时间为1.7min；

S3：胚体孔隙率为23％。

实施例3

一种多孔快速燃烧的生物燃烧质颗粒，包括以下重量份原料：

制备工艺同实施例1，区别在于：

S1：水杨酸浓度为0.3mol/L，PH调至6.8，煅烧温度为700℃，沉积密度为1mg/cm²；

S2：粉碎粒度为40目，氨水PH为9.2，蒸汽爆破压力及温度分别为2MPa、150℃，单次爆破时间为2min；

S3：胚体孔隙率为25％。

以市售生物燃烧质颗粒为对比例，对实施例1-3和对比例进行性能测试，测试数据如下表所示：

由上表可知，本发明生产的了生物燃烧质颗粒干物质含量高、含水量低，热值和燃烧效率明显高于对比例，且更易引燃。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (5)

1.一种多孔快速燃烧的生物燃烧质颗粒，其特征在于，包括以下重量份原料：

2.根据权利要求1所述一种多孔快速燃烧的生物燃烧质颗粒，其特征在于，所述引燃剂包括丁醇、亚麻籽油、葵花籽油、棕榈油、松节油的一种或多种。

3.根据权利要求1所述一种多孔快速燃烧的生物燃烧质颗粒，其特征在于，所述活化高岭土的制备方法如下：将高岭土放于0.2-0.3mol/L水杨酸溶液中，浸渍3h，再滴加0.1mol/LCa(OH)₂溶液，调节PH至6.5-6.8，洗涤、干燥后，在氮气保护下，500-700℃煅烧2h，再将金属锡溅镀在高岭土表面，沉积密度为0.4-1mg/cm²，制得所述活化高岭土。

4.根据权利要求1所述一种多孔快速燃烧的生物燃烧质颗粒的制备工艺，其特征在于，所述生物燃烧质颗粒含水量为8-10％，密度为1.0-1.2g/cm³，直径为6-8mm。

5.如权利要求1-4任一项所述一种多孔快速燃烧的生物燃烧质颗粒的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1：粉碎玉米秸秆、小麦秸秆、棉籽壳、花生壳、甘蔗渣、食用菌菌渣至30-40目，加入PH为7.8-9.2的氨水中浸渍处理1h后，再以0.8-2MPa、130-150℃的蒸汽爆破处理6次，每次1.5-2min，中和、洗涤、干燥后，得膨胀生物质基料；

S2：混合膨胀生物质基料、活化高岭土、γ-氧化铝、碳酸氢铵、聚丙烯酰胺，冲压成型，得生物燃烧质颗粒胚体，并在150℃下，保温烘焙至胚体孔隙率达20-25％，喷施引燃剂后，即得所述生物燃烧质颗粒。