CN109321306A - 一种生物质颗粒制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及生物质燃料技术领域，具体涉及一种生物质颗粒制备方法，包括如下步骤：配置原料、切段、成型、混合、干燥、造粒。本发明原料中的小麦秸秆、稻壳、食草动物粪便、农田杂草、棉花秸秆、油菜秸秆、枯树枝、煤渣均为农业废弃物或生活废弃物，使得生物质颗粒的原料来源广泛，且农作物燃烧后的产物对环境友好，不产生硫等危害环境的物质，煤渣热值高，使生物质颗粒燃烧的热值高，添加脱硫剂，能对生物质颗粒燃烧后的硫化物进行去除，从而防止对环境产生破坏；添加硅烷偶联剂能够增加原料组分中的分子键强度，从而提高制得的生物质颗粒的机械强度，便于生物质颗粒的运输。

Description

一种生物质颗粒制备方法
技术领域
本发明涉及生物质燃料技术领域，具体涉及一种生物质颗粒制备方法。
背景技术
全球对能源的需求持续增长而常规石油(如石油、天然气和液化天然气)的储量正在减少。石油储量减少导致的石油生产高峰加大了全球能源危机的可能性，特别是在能量需求如预期持续增长的条件下。因此，人们对于开发过去非常规的燃料资源(如重油、油砂、油页岩)和其他的非化石来源的能源(如木质纤维素材料)投入了越来越多的关注。在“可选”的能源生产领域中有显著大量的研究已经集中于由木质纤维素物质产生生物燃料。这种技术提升了转向充足且可再生的能源生产原料作为储量逐渐耗尽的烃类原材料的替代品的前景。在低能量密度的化石燃料(褐煤、泥炭和油页岩)资源比较充足的情况下，将这些燃料富集成高能量燃料产品也呈现出具有吸引力的选择。
生物质燃料发热量大，发热量在3900～4800千卡/kg左右，经炭化后的发热量高达7000～8000千卡/kg。生物质燃料清洁卫生，投料方便，减少工人的劳动强度，极大地改善了劳动环境，企业将减少用于劳动力方面的成本。生物质燃料燃烧后灰碴极少，极大地减少堆放煤碴的场地，降低出碴费用。生物质燃料燃烧后的灰烬是品位极高的优质有机钾肥，可回收创利的可再生的能源。尽管具有可观的潜力，大多数由木质纤维素物质和其他非常规材料生产燃料的技术都不划算，和/或者不能提供出可用于商业化的有足够质量的燃料产品。例如，目前由木质纤维素物质生产生物燃料的方法通常需要通过一系列复杂而又耗时的步骤来将底物分离成各种不同的组分，并且在多种情况下需要使用昂贵的水解酶和发酵微生物。除了这些缺点之外，目前可用的方法无法对绝大部分的底物材料进行利用，其没有被转化为燃料而浪费掉。此外，目前的方法生产的燃料中氧含量显著高于常规燃料，因而它们的能量密度较低并且它们的弱稳定性使得难以加工(如储存、与常规燃料的混合、品位升级等)。由于植物在生长的过程中吸收Ca、Mg、K、Na、Si、S、P等元素，在收获之后，这些元素残留在植物体内，另外在生物质的收割、加工和运输的过程中会不可避免的掺入部分砂石、土壤等，从而增加了生物质燃料的灰分含量。生物质灰中所含有的大量的无机矿物质元素会对生物质燃烧过程造成严重影响，在燃烧的过程中，生成低熔点的共晶体，当炉膛内的温度高于其熔融温度(约1000℃)后，就会熔融，粘附在水冷壁等处，阻碍水冷壁等受热装置吸收燃料燃烧产生的热量，热量及可燃飞灰随着烟气排出，造成热量的损失。生物质锅炉结渣阻碍热量交换是导致生物质锅炉效率降低的主要原因。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种生物质颗粒制备方法，它可以实现原料易获取、热值高、燃烧后的产物对环境友好。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种生物质颗粒制备方法,包括如下步骤：
步骤1、配置原料：按重量份数配置小麦秸秆55～65份、稻壳35～40份、食草动物粪便15～25份、农田杂草25～35份、棉花秸秆20～25份、油菜秸秆55～70份、枯树枝25～30份、煤渣15～20份、脱硫剂3～8份、硅烷偶联剂0.65～1.12份、淀粉3～7份；
步骤2、切段：将小麦秸秆、农田杂草、棉花秸秆、油菜秸秆、枯树枝放入切段机中，切成长度不大于2cm的条状；
步骤3、成型：将经过步骤2处理的小麦秸秆、农田杂草、棉花秸秆、油菜秸秆、枯树枝及食草动物粪便、稻壳、煤渣放入粉碎机中，进行粉碎，制成混合物；
步骤4、混合：将步骤3制得的混合物置于反应釜中，再往反应釜中加入脱硫剂、硅烷偶联剂、淀粉，进行混合搅拌，搅拌在加热条件下进行，其中加热温度为：70～75℃，制得搅拌混合物；
步骤5、干燥：将步骤4制得的搅拌混合物放入真空干燥机中，进行干燥，其中真空干燥机的真空度为500～550mmHg，加热蒸汽压力为0.15～0.17Mpa，干燥温度为55～65℃；
步骤6、造粒：将步骤5处理后的搅拌混合物放入双螺杆造粒机中进行造粒，所得生物质颗粒的粒径为0.8～1.5mm。
优选地，所述步骤1原料中的农田杂草包括野燕麦、反枝苋、稗草、绿狗尾草、白茅。
优选地，所述脱硫剂为氧化铁脱硫剂。
优选地，所述步骤1的原料中还包括重量份数为2～3.5份的木聚糖酶。
优选地，所述步骤的原料中还包括重量份数为0.35～0.62份的硝酸镁粉末。
优选地，所述步骤3中制得的混合物的目数为180～200目。
优选地，所述步骤5中，真空干燥机的真空度为520～530mmHg。
本发明的有益效果：步骤1原料中的小麦秸秆、稻壳、食草动物粪便、农田杂草、棉花秸秆、油菜秸秆、枯树枝、煤渣均为农业废弃物或生活废弃物，使得生物质颗粒的原料来源广泛，且农作物燃烧后的产物对环境友好，不产生硫等危害环境的物质，煤渣热值高，使生物质颗粒燃烧的热值高，添加脱硫剂，能对生物质颗粒燃烧后的硫化物进行去除，从而防止对环境产生破坏；添加硅烷偶联剂能够增加原料组分中的分子键强度，从而提高制得的生物质颗粒的机械强度，便于生物质颗粒的运输；添加淀粉，使原料之间的稠度增加，提高生物质颗粒的密度，从而提高单位体积生物质颗粒的热值，同时淀粉能够助燃，亦提高了生物质颗粒的热值；添加木聚糖酶，能够降解植物性原料中的纤维素，由于纤维素充盈在原料的纤维组织中，导致纤维组织的间隙变小，从而通过降解纤维素使制得的生物质颗粒纤维组织间的间隙增大，从而使氧容量增大，使在燃烧时，生物质颗粒能够充分被燃烧，提高热值同时降低燃烧后灰分的产生；添加硝酸镁粉末，能够助燃，从而提高生物质颗粒的热值，另外生物质颗粒在燃烧炉中燃烧后，燃烧产物中的金属离子能够被硝酸镁反应，从而减少生物质颗粒的结渣率；步骤3中制得的混合物的目数为180～200目，能够提高生物质颗粒的密度，从而提高单位体积生物质颗粒的热值，步骤4中，通过加热搅拌，使淀粉的增稠作用更佳；步骤5中，通过在真空干燥机中进行干燥，取代现有技术使用烘干机进行干燥，提高了脱水率，且不会对原料中的纤维组织产生破坏，从而提高了生物质颗粒的机械强度及热值；步骤6制得的生物质颗粒的粒径在0.8～1.5mm之间，使生物质颗粒便于运输、储存，同时燃烧时，燃烧带降低，从而提高燃烧效率，即，提高热值。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1：
一种生物质颗粒制备方法,包括如下步骤：
步骤1、配置原料：按重量份数配置小麦秸秆65份、稻壳35份、食草动物粪便20份、农田杂草35份、棉花秸秆20份、油菜秸秆60份、枯树枝30份、煤渣15份、脱硫剂6份、硅烷偶联剂1.12份、淀粉3份；
步骤2、切段：将小麦秸秆、农田杂草、棉花秸秆、油菜秸秆、枯树枝放入切段机中，切成长度不大于2cm的条状；
步骤3、成型：将经过步骤2处理的小麦秸秆、农田杂草、棉花秸秆、油菜秸秆、枯树枝及食草动物粪便、稻壳、煤渣放入粉碎机中，进行粉碎，制成混合物；
步骤4、混合：将步骤3制得的混合物置于反应釜中，再往反应釜中加入脱硫剂、硅烷偶联剂、淀粉，进行混合搅拌，搅拌在加热条件下进行，其中加热温度为：72℃，制得搅拌混合物；
步骤5、干燥：将步骤4制得的搅拌混合物放入真空干燥机中，进行干燥，其中真空干燥机的真空度为550mmHg，加热蒸汽压力为0.15Mpa，干燥温度为60℃；
步骤6、造粒：将步骤5处理后的搅拌混合物放入双螺杆造粒机中进行造粒，所得生物质颗粒的粒径为1.5mm。
所述步骤1原料中的农田杂草包括野燕麦、反枝苋、稗草、绿狗尾草、白茅。
所述脱硫剂为氧化铁脱硫剂。
所述步骤1的原料中还包括重量份数为2份的木聚糖酶。
所述步骤的原料中还包括重量份数为0.52份的硝酸镁粉末。
所述步骤3中制得的混合物的目数优选为200目。
所述步骤5中，真空干燥机的真空度优选为520mmHg。
实施例2：
一种生物质颗粒制备方法,包括如下步骤：
步骤1、配置原料：按重量份数配置小麦秸秆60份、稻壳40份、食草动物粪便15份、农田杂草30份、棉花秸秆25份、油菜秸秆55份、枯树枝28份、煤渣20份、脱硫剂3份、硅烷偶联剂0.85份、淀粉7份；
步骤2、切段：将小麦秸秆、农田杂草、棉花秸秆、油菜秸秆、枯树枝放入切段机中，切成长度不大于2cm的条状；
步骤3、成型：将经过步骤2处理的小麦秸秆、农田杂草、棉花秸秆、油菜秸秆、枯树枝及食草动物粪便、稻壳、煤渣放入粉碎机中，进行粉碎，制成混合物；
步骤4、混合：将步骤3制得的混合物置于反应釜中，再往反应釜中加入脱硫剂、硅烷偶联剂、淀粉，进行混合搅拌，搅拌在加热条件下进行，其中加热温度为：70℃，制得搅拌混合物；
步骤5、干燥：将步骤4制得的搅拌混合物放入真空干燥机中，进行干燥，其中真空干燥机的真空度为530mmHg，加热蒸汽压力为0.17Mpa，干燥温度为55℃；
步骤6、造粒：将步骤5处理后的搅拌混合物放入双螺杆造粒机中进行造粒，所得生物质颗粒的粒径为1.2mm。
所述步骤1原料中的农田杂草包括野燕麦、反枝苋、稗草、绿狗尾草、白茅。
所述脱硫剂为氧化铁脱硫剂。
所述步骤1的原料中还包括重量份数为3.5份的木聚糖酶。
所述步骤的原料中还包括重量份数为0.35份的硝酸镁粉末。
所述步骤3中制得的混合物的目数优选为190目。
所述步骤5中，真空干燥机的真空度优选为530mmHg。
实施例3：
一种生物质颗粒制备方法,包括如下步骤：
步骤1、配置原料：按重量份数配置小麦秸秆55份、稻壳38份、食草动物粪便25份、农田杂草25份、棉花秸秆23份、油菜秸秆70份、枯树枝25份、煤渣17份、脱硫剂8份、硅烷偶联剂0.65份、淀粉6份；
步骤2、切段：将小麦秸秆、农田杂草、棉花秸秆、油菜秸秆、枯树枝放入切段机中，切成长度不大于2cm的条状；
步骤3、成型：将经过步骤2处理的小麦秸秆、农田杂草、棉花秸秆、油菜秸秆、枯树枝及食草动物粪便、稻壳、煤渣放入粉碎机中，进行粉碎，制成混合物；
步骤4、混合：将步骤3制得的混合物置于反应釜中，再往反应釜中加入脱硫剂、硅烷偶联剂、淀粉，进行混合搅拌，搅拌在加热条件下进行，其中加热温度为：75℃，制得搅拌混合物，再往搅拌混合物中加入重量份数为0.85～1.3份的流平剂，流平剂使搅拌混合物纤维组织之间的间隙光滑，便于氧气进入，从而提高制得的生物质颗粒的热值，另外亦减少燃烧后燃烧产物的结渣率；
步骤5、干燥：将步骤4制得的搅拌混合物放入真空干燥机中，进行干燥，其中真空干燥机的真空度为500mmHg，加热蒸汽压力为0.16Mpa，干燥温度为65℃；
步骤6、造粒：将步骤5处理后的搅拌混合物放入双螺杆造粒机中进行造粒，所得生物质颗粒的粒径为0.8mm。
所述步骤1原料中的农田杂草包括野燕麦、反枝苋、稗草、绿狗尾草、白茅。
所述脱硫剂为氧化铁脱硫剂。
所述步骤1的原料中还包括重量份数为3.0份的木聚糖酶。
所述步骤的原料中还包括重量份数为0.62份的硝酸镁粉末。
所述步骤3中制得的混合物的目数优选为180目。
所述步骤5中，真空干燥机的真空度优选为525mmHg。
为了更直观地说明本发明的技术效果，现对实施例1-3燃烧过程中的热值及燃烧后产物的灰分、含硫量、结渣率进行统计，对比例为由现有技术制成的生物质颗粒，其中含硫量大说明排放至外部环境的硫及硫化物低，对比效果如下：
由上表得出：本发明能够显著提高生物质颗粒的热值，同时降低了燃烧产物的灰分、结渣率，减少了排放至外部的硫及硫化物。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (7)

1.一种生物质颗粒制备方法,其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、配置原料：按重量份数配置小麦秸秆55～65份、稻壳35～40份、食草动物粪便15～25份、农田杂草25～35份、棉花秸秆20～25份、油菜秸秆55～70份、枯树枝25～30份、煤渣15～20份、脱硫剂3～8份、硅烷偶联剂0.65～1.12份、淀粉3～7份；
步骤2、切段：将小麦秸秆、农田杂草、棉花秸秆、油菜秸秆、枯树枝放入切段机中，切成长度不大于2cm的条状；
步骤3、成型：将经过步骤2处理的小麦秸秆、农田杂草、棉花秸秆、油菜秸秆、枯树枝及食草动物粪便、稻壳、煤渣放入粉碎机中，进行粉碎，制成混合物；
步骤4、混合：将步骤3制得的混合物置于反应釜中，再往反应釜中加入脱硫剂、硅烷偶联剂、淀粉，进行混合搅拌，搅拌在加热条件下进行，其中加热温度为：70～75℃，制得搅拌混合物；
步骤5、干燥：将步骤4制得的搅拌混合物放入真空干燥机中，进行干燥，其中真空干燥机的真空度为500～550mmHg，加热蒸汽压力为0.15～0.17Mpa，干燥温度为55～65℃；
步骤6、造粒：将步骤5处理后的搅拌混合物放入双螺杆造粒机中进行造粒，所得生物质颗粒的粒径为0.8～1.5mm。
2.根据权利要求1所述的一种生物质颗粒制备方法,其特征在于，所述步骤1原料中的农田杂草包括野燕麦、反枝苋、稗草、绿狗尾草、白茅。
3.根据权利要求1所述的一种生物质颗粒制备方法,其特征在于，所述脱硫剂为氧化铁脱硫剂。
4.根据权利要求1所述的一种生物质颗粒制备方法,其特征在于，所述步骤1的原料中还包括重量份数为2～3.5份的木聚糖酶。
5.根据权利要求1所述的一种生物质颗粒制备方法,其特征在于，所述步骤的原料中还包括重量份数为0.35～0.62份的硝酸镁粉末。
6.根据权利要求1所述的一种生物质颗粒制备方法,其特征在于，所述步骤3中制得的混合物的目数为180～200目。
7.根据权利要求1所述的一种生物质颗粒制备方法,其特征在于，所述步骤5中，真空干燥机的真空度为520～530mmHg。
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CN110467955A (zh) * 2019-07-03 2019-11-19 南通汉森农业科技有限公司 生物质秸秆混合燃料及其制备方法

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