CN109536228A - 一种绿色环保生物质燃料的制备方法 - Google Patents

一种绿色环保生物质燃料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种绿色环保生物质燃料的制备方法，包括以下步骤：步骤一，称取以下重量份原料：木屑45‑55份、桉树皮15‑25份、改性碳酸钙1‑3份、糖蜜腐殖酸8‑14份、活化剂10‑30份；步骤二，将步骤一中木屑、桉树皮混合粉碎，粉碎后得到1‑3mm的颗粒，随后采用γ射线均匀辐射60‑100s，辐射剂量为4‑10Kgy，随后再加入到活化剂中预先处理1‑2h。本发明的生物质燃料绿色环保，抗压强度和表观密度优异，同时不需添加粘合剂成型，减少成本，采用成型机挤压成型，成型率高，燃烧中不易结渣，大幅度的提高了燃烧效率。

Description

一种绿色环保生物质燃料的制备方法
技术领域
本发明涉及生物质燃料技术领域，具体涉及一种绿色环保生物质燃料的制备方法。
背景技术
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(如秸秆、锯末、甘蔗渣、稻糠等)，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，生物质燃料不含硫磷，燃烧时不产生二氧化硫和五氧化二磷，因而不会导致酸雨产生，不污染大气，不污染环境，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，因其具有众多的特色优势，现如今科研爱好者、企业对其研究颇受欢迎。
现有中国专利文献(公告号：CN103773541B)公开了一种环保节能的生物燃料，按重量份数计，包括生物质压块燃料70～80份、煤炭10～15份、六亚甲基四胺6～7份、固体乙醇3～5份、硬脂酸1～3份。制备方法为取生物质压块燃料进行粉碎，并将粉碎的生物质压块燃料与固体乙醇、硬脂酸混合均匀，同时将煤炭块粉碎，加入煤炭后继续充分搅拌，最后加入六亚甲基四胺，该燃料最增加含碳量，提高了燃烧效率，但采用煤炭等物质成型，机械性能、成型率差，燃料易松散，继而影响燃烧性能，同时燃料易结渣，降低燃料效率。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种绿色环保生物质燃料的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明提供了一种绿色环保生物质燃料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，称取以下重量份原料：木屑45-55份、桉树皮15-25份、改性碳酸钙1-3份、糖蜜腐殖酸8-14份、活化剂10-30份；
步骤二，将步骤一中木屑、桉树皮混合粉碎，粉碎后得到1-3mm的颗粒，随后采用γ射线均匀辐射60-100s，辐射剂量为4-10Kgy，随后再加入到活化剂中预先处理1-2h，处理温度为40-50℃，随后取出、水洗、沥干，再与糖蜜腐殖酸混合加入到反应瓶中，反应3-5h，反应温度为65-75℃，随后取出、干燥，至表面含水率为2-5％，备用；
步骤三：将步骤二备用的颗粒、改性碳酸钙加入到压辊式环模生物质颗粒成型机中进行压制成型，成型机功率为90-100KW，转速为250-350r/min，压制结束得到5-9cm的圆柱体，即得本发明的绿色环保生物质燃料。
优选地，所述木屑为白蜡木屑、枣木屑、桦木屑、橡木屑中的一种或多种的组合物。
优选地，所述改性碳酸钙的制备方法为将碳酸钙粉碎过50-100目，随后加入碳酸钙质量3-4倍的煤炭液，进行超声分散20-30min，随后再干燥，即可。
优选地，所述煤炭液为煤炭、甲醇按照重量比1:(4-6)进行混合配制而成。
优选地，所述煤炭液为煤炭、甲醇按照重量比1:5进行混合配制而成。
优选地，所述活化剂为质量分数85-95％的氢氧化钠溶液。
优选地，所述糖蜜腐殖酸为糖蜜酒精发酵液、腐殖酸按照重量比(2-6):1进行混合调配而成。
优选地，所述糖蜜腐殖酸为糖蜜酒精发酵液、腐殖酸按照重量比4:1进行混合调配而成。
优选地，所述压辊式环模生物质颗粒成型机中环模孔长径比为(3-4):1。
优选地，所述压辊式环模生物质颗粒成型机中环模孔长径比为3.5:1。
木质素为热塑性高分子，压缩过程中，形成流变性的黏弹体，填充到纤维素纤维孔隙中，从而使纤维素纤维黏结更为紧密，从而提高燃料燃烧效率，而桉树皮木质素含量高达28.36％，相比现有的秸秆类生物质木质素含量高出5％，本发明将其代替秸秆颗粒，与木屑复合作为基料，但木屑、桉树皮燃烧灰分中含有碱金属氧化物，燃烧过程易结渣，现有文献中研究出CaCO3作为抗结渣剂性价比高，因其价格一般，以及抗结渣效果较好，本发明将其改性处理，不仅使抗结渣效果得到大幅度改善，同时分散在基料中，使基料更易燃烧，继而提高燃烧效率，糖蜜腐殖酸多应用在农业领域，还未出现在生物质燃料方面应用，其采用糖蜜酒精发酵液与腐殖酸配制而成，含有大量有机物，以及具有很高的活性，将其改性木屑和桉树皮，在燃料成型阶段，大量有机物被挤出，形成孔隙，桉树皮高含量的木质素形成黏弹体，填补孔隙，促进颗粒间连接，成型压实阶段，填充颗粒在垂直于主应力方向塑性形变，促进颗粒靠啮合方式接触，进一步的提高原料间的紧密度，继而生物质燃料的抗压强度、表观密度、结渣率、成型率方面均得到显著改善。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明的生物质燃料绿色环保，抗压强度和表观密度优异，同时不需添加粘合剂成型，减少成本，采用成型机挤压成型，成型率高，燃烧中不易结渣，大幅度的提高了燃烧效率。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1.
本实施例的一种绿色环保生物质燃料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，称取以下重量份原料：木屑45份、桉树皮15份、改性碳酸钙1份、糖蜜腐殖酸8份、活化剂10份；
步骤二，将步骤一中木屑、桉树皮混合粉碎，粉碎后得到1mm的颗粒，随后采用γ射线均匀辐射60s，辐射剂量为4Kgy，随后再加入到活化剂中预先处理1-2h，处理温度为40℃，随后取出、水洗、沥干，再与糖蜜腐殖酸混合加入到反应瓶中，反应3h，反应温度为65℃，随后取出、干燥，至表面含水率为2％，备用；
步骤三：将步骤二备用的颗粒、改性碳酸钙加入到压辊式环模生物质颗粒成型机中进行压制成型，成型机功率为90KW，转速为250r/min，压制结束得到5cm的圆柱体，即得本发明的绿色环保生物质燃料。
本实施例的木屑为白蜡木。
本实施例的改性碳酸钙的制备方法为将碳酸钙粉碎过50目，随后加入碳酸钙质量3倍的煤炭液，进行超声分散20min，随后再干燥，即可。
本实施例的煤炭液为煤炭、甲醇按照重量比1:4进行混合配制而成。
本实施例的活化剂为质量分数85％的氢氧化钠溶液。
本实施例的糖蜜腐殖酸为糖蜜酒精发酵液、腐殖酸按照重量比2:1进行混合调配而成。
本实施例的压辊式环模生物质颗粒成型机中环模孔长径比为3:1。
实施例2.
本实施例的一种绿色环保生物质燃料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，称取以下重量份原料：木屑55份、桉树皮25份、改性碳酸钙3份、糖蜜腐殖酸14份、活化剂30份；
步骤二，将步骤一中木屑、桉树皮混合粉碎，粉碎后得到3mm的颗粒，随后采用γ射线均匀辐射100s，辐射剂量为10Kgy，随后再加入到活化剂中预先处理2h，处理温度为50℃，随后取出、水洗、沥干，再与糖蜜腐殖酸混合加入到反应瓶中，反应5h，反应温度为75℃，随后取出、干燥，至表面含水率为5％，备用；
步骤三：将步骤二备用的颗粒、改性碳酸钙加入到压辊式环模生物质颗粒成型机中进行压制成型，成型机功率为100KW，转速为350r/min，压制结束得到9cm的圆柱体，即得本发明的绿色环保生物质燃料。
本实施例的木屑为白蜡木屑、枣木屑、桦木屑、橡木屑中的一种或多种的组合物。
本实施例的改性碳酸钙的制备方法为将碳酸钙粉碎过100目，随后加入碳酸钙质量4倍的煤炭液，进行超声分散30min，随后再干燥，即可。
本实施例的煤炭液为煤炭、甲醇按照重量比1:6进行混合配制而成。
本实施例的活化剂为质量分数95％的氢氧化钠溶液。
本实施例的糖蜜腐殖酸为糖蜜酒精发酵液、腐殖酸按照重量比6:1进行混合调配而成。
本实施例的压辊式环模生物质颗粒成型机中环模孔长径比为4:1。
实施例3.
本实施例的一种绿色环保生物质燃料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，称取以下重量份原料：木屑50份、桉树皮20份、改性碳酸钙2份、糖蜜腐殖酸11份、活化剂20份；
步骤二，将步骤一中木屑、桉树皮混合粉碎，粉碎后得到1-3mm的颗粒，随后采用γ射线均匀辐射80s，辐射剂量为7Kgy，随后再加入到活化剂中预先处理1.5h，处理温度为45℃，随后取出、水洗、沥干，再与糖蜜腐殖酸混合加入到反应瓶中，反应4h，反应温度为70℃，随后取出、干燥，至表面含水率为3.5％，备用；
步骤三：将步骤二备用的颗粒、改性碳酸钙加入到压辊式环模生物质颗粒成型机中进行压制成型，成型机功率为95KW，转速为300r/min，压制结束得到7cm的圆柱体，即得本发明的绿色环保生物质燃料。
本实施例的木屑为桦木屑。
本实施例的改性碳酸钙的制备方法为将碳酸钙粉碎过75目，随后加入碳酸钙质量3.5倍的煤炭液，进行超声分散25min，随后再干燥，即可。
本实施例的煤炭液为煤炭、甲醇按照重量比1:5进行混合配制而成。
本实施例的活化剂为质量分数90％的氢氧化钠溶液。
本实施例的糖蜜腐殖酸为糖蜜酒精发酵液、腐殖酸按照重量比4:1进行混合调配而成。
本实施例的压辊式环模生物质颗粒成型机中环模孔长径比为3.5:1。
对比例1.
与实施例3不同是将桉树皮改为秸秆。
对比例2.
与实施例3不同是未经过糖蜜腐殖酸处理。
对比例3.
与实施例3不同是碳酸钙改性中未添加煤炭液。
对比例4.
采用中国专利文献(公告号：CN103773541B)公开了一种环保节能的生物燃料中实施例1原料及方法。
性能测试标准：
实施例1-3及对比例1-4性能测量结果如下
从实施例1-3及对比例1-4得出，本发明实施例3生物质燃料成型率高达98.7％，机械耐久度高达99.2％，相对于对比例4成型率提高了17.6％，机械耐久度提高了15.8％，同时热值提高了1751kj.kg-1，此外，桉树皮改为秸秆，热值降低了1049kj.kg-1，糖蜜腐殖酸处理过生物质燃料，成型率提高了14.2％，机械耐久度提高了15.8％。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种绿色环保生物质燃料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，称取以下重量份原料：木屑45-55份、桉树皮15-25份、改性碳酸钙1-3份、糖蜜腐殖酸8-14份、活化剂10-30份；
步骤二，将步骤一中木屑、桉树皮混合粉碎，粉碎后得到1-3mm的颗粒，随后采用γ射线均匀辐射60-100s，辐射剂量为4-10Kgy，随后再加入到活化剂中预先处理1-2h，处理温度为40-50℃，随后取出、水洗、沥干，再与糖蜜腐殖酸混合加入到反应瓶中，反应3-5h，反应温度为65-75℃，随后取出、干燥，至表面含水率为2-5％，备用；
步骤三：将步骤二备用的颗粒、改性碳酸钙加入到压辊式环模生物质颗粒成型机中进行压制成型，成型机功率为90-100KW，转速为250-350r/min，压制结束得到5-9cm的圆柱体，即得本发明的绿色环保生物质燃料。
2.根据权利要求1所述的一种绿色环保生物质燃料的制备方法，其特征在于，所述木屑为白蜡木屑、枣木屑、桦木屑、橡木屑中的一种或多种的组合物。
3.根据权利要求1所述的一种绿色环保生物质燃料的制备方法，其特征在于，所述改性碳酸钙的制备方法为将碳酸钙粉碎过50-100目，随后加入碳酸钙质量3-4倍的煤炭液，进行超声分散20-30min，随后再干燥，即可。
4.根据权利要求3所述的一种绿色环保生物质燃料的制备方法，其特征在于，所述煤炭液为煤炭、甲醇按照重量比1:(4-6)进行混合配制而成。
5.根据权利要求4所述的一种绿色环保生物质燃料的制备方法，其特征在于，所述煤炭液为煤炭、甲醇按照重量比1:5进行混合配制而成。
6.根据权利要求1所述的一种绿色环保生物质燃料的制备方法，其特征在于，所述活化剂为质量分数85-95％的氢氧化钠溶液。
7.根据权利要求1所述的一种绿色环保生物质燃料的制备方法，其特征在于，所述糖蜜腐殖酸为糖蜜酒精发酵液、腐殖酸按照重量比(2-6):1进行混合调配而成。
8.根据权利要求7所述的一种绿色环保生物质燃料的制备方法，其特征在于，所述糖蜜腐殖酸为糖蜜酒精发酵液、腐殖酸按照重量比4:1进行混合调配而成。
9.根据权利要求1所述的一种绿色环保生物质燃料的制备方法，其特征在于，所述压辊式环模生物质颗粒成型机中环模孔长径比为(3-4):1。
10.根据权利要求9所述的一种绿色环保生物质燃料的制备方法，其特征在于，所述压辊式环模生物质颗粒成型机中环模孔长径比为3.5:1。
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