CN110240967A - 一种生物炭-酒精固体燃料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物炭‑酒精固体燃料，包括90~100重量份工业酒精，10~50重量份生物炭，5~10重量份硬脂酸，1~2重量份氢氧化钠，5~10重量份水。还公开了一种生物炭‑酒精固体燃料，本发明通过将农业废弃秸秆进行热解后产生的秸秆炭与工业酒精等混合调配成固体燃料，为农村秸秆提供了很好的处理方式，变废为宝，减少了环境的污染。碳含量较高，有效地提高了固体燃料的热值，并且秸秆炭本身具有较多的孔隙结构，可以为燃料成型提供支撑，减少了繁多用于固化的化学物质，燃烧时也保证了人们的健康。
Description
技术领域
本发明涉及燃料制备技术领域，具体涉及一种生物炭-酒精固体燃料，还涉及一种生物炭-酒精固体燃料的制备方法。
背景技术
我国每年约有3亿t的秸秆资源没有被合理利用，尤其是玉米秸秆，秸秆类生物质的开发和利用有利于降低全球CO2的排放量。将秸秆类资源在无氧或缺氧条件下，在相对较低的温度（一般低于700℃）以及较低的升温速率（一般低于1℃/s）进行热解反应，从而就可以生成一种含碳率高、孔隙结构丰富、比表面积大、燃烧时热值高的材料——秸秆类生物炭。与生物质相比，生物炭中氧含量显著降低，能量密度大幅提高；与传统化石能源——煤相比，生物炭更加易燃、清洁环保且具有可再生性。
生物炭本身具有多孔结构，而现阶段所制备的生物炭固体燃料几乎全为挤压成型制得，虽然充分发挥了生物炭本身固定碳含量高的特点，但没有有效地利用生物炭的结构优势，且挤压成型造价以及对设备要求较高，产品不一定能满足不同用户的性价需求。每每进入秋冬季节，以固体酒精作为燃料的小火锅备受消费者青睐，然而固体酒精却受到火势和燃烧时间的限制，常常要在中途重新添置，给顾客带来不便。
将酒精作为填充物来填充生物炭的孔隙制出一种新型燃料。对于炭来说，一方面充分利用了其自身的孔隙结构，可以确保其燃烧更加充分且燃料更易被点燃，无需再外加多余热源引燃生物炭；另一方面，这一种新的炭成型思路，不再是之前的纯机械力挤压成型，而是一种新的、低能耗的、无污染的成型过程。对于酒精来说，炭的加入既增加了燃料的热值，又因为炭自身是具有吸附性的多孔结构，还起到一定的支撑作用，相比起单一化学物质的固化支撑作用更具环保、低耗等优势。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提供一种生物炭-酒精固体燃料，还提供一种生物炭-酒精固体燃料的制备方法，本发明的生物炭-酒精固体燃料可以被打火机直接点燃，且具有较长燃烧时间、燃烧热值高。
为实现以上目的，本实用新型提供了以下技术方案：
一种生物炭-酒精固体燃料，包括以下重量份数的原料：
原料 重量份
工业酒精 90~100份，
生物炭 10~50份，
硬脂酸 5~10份，
氢氧化钠 1~2份，
水 5~10份。
优选的，一种生物炭-酒精固体燃料，包括以下重量份数的原料：
原料 重量份
工业酒精 92.5份，
生物炭 40份，
硬脂酸 6.5份，
氢氧化钠 1份，
水 5份。
如上所述的生物炭为玉米秸秆热解后的炭粉末，将炭粉末过60目筛即为生物炭。
如上所述的氢氧化钠为氢氧化钠固体（片状）。
如上所述工业酒精的质量浓度为95%以上。
上述的生物炭-酒精固体燃料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、称取原料，
原料 重量份
工业酒精 90~100份，
生物炭 10~50份，
硬脂酸 5~10份，
氢氧化钠 1~2份，
水 5~10份。
步骤2、将硬脂酸加入工业酒精中，水浴加热搅拌，搅拌过程中保持水浴温度为60℃，搅拌3~4分钟至均匀后得到混合液A；
步骤3、将生物炭加入到步骤2所得的混合液A中，水浴加热搅拌，搅拌过程中保持水浴温度为60℃，搅拌5~6分钟至均匀后得到混合液B；
步骤4、将上述重量份的氢氧化钠加入到上述重量份的水中溶解，震荡，震荡2~3分钟至均匀后得到混合液C；
步骤5、将工业酒精加入到步骤4所制得的混合液C中，水浴加热搅拌，搅拌过程中保持水浴温度为60℃，搅拌2~3分钟至均匀后得到混合液D；
步骤6、将步骤5得到的混合液D加入到步骤3得到的混合液B中，水浴加热搅拌，搅拌过程中保持水浴温度为60℃，搅拌4~5分钟至均匀后自然冷却凝固，即可得到生物炭-酒精固体燃料。
本发明的生物炭-酒精固体燃料具有如下优点：
1、本发明通过将农业废弃秸秆进行热解后产生的秸秆炭与工业酒精等混合调配成固体燃料，为农村秸秆提供了很好的处理方式，变废为宝，减少了环境的污染，同时秸秆又是一种廉价易得可再生的资源，大大降低了制作成本。
2、本发明的固体燃料添加了大量的秸秆炭，碳含量较高，有效地提高了固体燃料的热值，并且秸秆炭本身具有较多的孔隙结构，可以为燃料成型提供支撑，减少了繁多用于固化的化学物质，燃烧时也保证了人们的健康。
3、本发明的固体燃料由于秸秆炭的孔隙结构充分地吸附了酒精，使得炭更易被点燃且燃烧效果更加显著，同时酒精本身又是增氧剂，还具备一定的抗爆性，让固体燃料在燃烧时更加安全。
4、本发明的固体燃料小巧轻便易携带，在为使用者服务的同时，也加强了人们对于农村废弃物秸秆利用的认识，提高了人们的环保观念。
5、本发明的主要成分价格低廉易得，制作步骤简单，不需使用特殊设备，制备条件简单可控，适于大批量生产，适于日常生活使用，同时也适于为各行业供热。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
一种生物炭-酒精固体燃料，包括以下重量份数的原料：
原料 重量份
工业酒精 90份，
生物炭 10份，
硬脂酸 5份，
氢氧化钠 1份，
水 5份。
本实施例中，生物炭为玉米秸秆焚烧后的炭粉末，炭粉末过60目筛即为生物炭。
氢氧化钠为氢氧化钠固体（片状）。
工业酒精的质量浓度为95%以上。
生物炭-酒精固体燃料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、称取原料，
原料 重量份
工业酒精 90份，
生物炭 10份，
硬脂酸 5份，
氢氧化钠 1份，
水 5份。
步骤2、将硬脂酸加入工业酒精中，水浴加热搅拌，搅拌过程中保持水浴温度为60℃，搅拌3分钟至均匀后得到混合液A；
步骤3、将生物炭加入到步骤2所得的混合液A中，水浴加热搅拌，搅拌过程中保持水浴温度为60℃，搅拌5分钟至均匀后得到混合液B；
步骤4、将氢氧化钠加入到水中溶解，震荡，震荡2分钟至均匀后得到混合液C；
步骤5、将工业酒精加入到步骤4所制得的混合液C中，水浴加热搅拌，搅拌过程中保持水浴温度为60℃，搅拌2分钟至均匀后得到混合液D；
步骤6、将步骤5得到的混合液D加入到步骤3得到的混合液B中，水浴加热搅拌，搅拌过程中保持水浴温度为60℃，搅拌4分钟至均匀后自然冷却凝固，即可得到生物炭-酒精固体燃料。
一方面，针对成型角度，由于炭含量较少，所以产品依旧以酒精为主，秸秆炭孔隙被酒精及固化剂充分填充，碳颗粒被酒精及固化剂充分包裹，不存在未被填充与包裹的碳颗粒。
另一方面，针对燃烧角度，火焰燃烧体积大，火焰根部呈蓝色，中上部呈黄色，因碳含量较少，产品在燃烧过程中与单独燃烧采用相同方法制得的固体酒精相差无几，燃烧后残余物质量相较于固体酒精有减少。
实施例2：
一种生物炭-酒精固体燃料，包括以下重量份数的原料：
原料 重量份
工业酒精 100份，
生物炭 50份，
硬脂酸 10份，
氢氧化钠 2份，
水 10份。
本实施例中，生物炭为玉米秸秆焚烧后的炭粉末，炭粉末过60目筛即为生物炭。
氢氧化钠为氢氧化钠固体（片状）。
工业酒精的质量浓度为95%以上。
生物炭-酒精固体燃料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、称取原料，
原料 重量份
工业酒精 100份，
生物炭 50份，
硬脂酸 10份，
氢氧化钠 2份，
水 10份。
步骤2、将硬脂酸加入工业酒精中，水浴加热搅拌，搅拌过程中保持水浴温度为60℃，搅拌4分钟至均匀后得到混合液A；
步骤3、将生物炭加入到步骤2所得的混合液A中，水浴加热搅拌，搅拌过程中保持水浴温度为60℃，搅拌6分钟至均匀后得到混合液B；
步骤4、将氢氧化钠加入到水中溶解，震荡，震荡3分钟至均匀后得到混合液C；
步骤5、将工业酒精加入到步骤4所制得的混合液C中，水浴加热搅拌，搅拌过程中保持水浴温度为60℃，搅拌3分钟至均匀后得到混合液D；
步骤6、将步骤5得到的混合液D加入到步骤3得到的混合液B中，水浴加热搅拌，搅拌过程中保持水浴温度为60℃，搅拌5分钟至均匀后自然冷却凝固，即可得到生物炭-酒精固体燃料。
一方面，针对成型角度，由于炭含量较多，所以产品中成型的体积要更大，秸秆炭孔隙除去被酒精及固化剂填充外，还有部分空余，增加了燃烧过程中的氧含量。
另一方面，针对燃烧角度，火焰燃烧更为稳定，火焰整体呈黄色，因碳含量多，产品在燃烧过程中酒精只起到引燃和助燃的作用。
实施例3：
一种生物炭-酒精固体燃料，包括以下重量份数的原料：
原料 重量份
工业酒精 92.5份，
生物炭 40份，
硬脂酸 6.5份，
氢氧化钠 1份，
水 5份。
本实施例中，生物炭为玉米秸秆焚烧后的炭粉末，炭粉末过60目筛即为生物炭。
氢氧化钠为氢氧化钠固体（片状）。
工业酒精的质量浓度为95%以上。
生物炭-酒精固体燃料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、称取原料，
原料 重量份
原料 重量份
工业酒精 92.5份，
生物炭 40份，
硬脂酸 6.5份，
氢氧化钠 1份，
水 5份。
步骤2、将硬脂酸加入工业酒精中，水浴加热搅拌，搅拌过程中保持水浴温度为60℃，搅拌4分钟至均匀后得到混合液A；
步骤3、将生物炭加入到步骤2所得的混合液A中，水浴加热搅拌，搅拌过程中保持水浴温度为60℃，搅拌6分钟至均匀后得到混合液B；
步骤4、将氢氧化钠加入到水中溶解，震荡，震荡3分钟至均匀后得到混合液C；
步骤5、将工业酒精加入到步骤4所制得的混合液C中，水浴加热搅拌，搅拌过程中保持水浴温度为60℃，搅拌3分钟至均匀后得到混合液D；
步骤6、将步骤5得到的混合液D加入到步骤3得到的混合液B中，水浴加热搅拌，搅拌过程中保持水浴温度为60℃，搅拌5分钟至均匀后自然冷却凝固，即可得到生物炭-酒精固体燃料。
在上述制备过程中，生物炭-酒精固体燃料在冷却凝固时，可以选择装入容器模型进行凝固成型，也可以将制备得的生物炭-酒精固体燃料按需要切割各种形状后进行包装。
取生物炭-酒精固体燃料进行检验，质地较硬，切块时不会散掉，切片时生物炭分布均匀；燃烧时生物炭-酒精固体燃料不融化流淌，火焰为黄色，前期火焰旺盛，中期火焰稳定，后期无火苗但仍稳定放热；残渣量为0.07g/g，燃烧后残渣量较小且呈现一定形状，易于清理；燃值较高，燃烧火力大。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (4)
1.一种生物炭-酒精固体燃料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：
原料 重量份
工业酒精 90~100份，
生物炭 10~50份，
硬脂酸 5~10份，
氢氧化钠 1~2份，
水 5~10份。
2.根据权利要求1所述的一种生物炭-酒精固体燃料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：
原料 重量份
工业酒精 92.5份，
生物炭 40份，
硬脂酸 6.5份，
氢氧化钠 1份，
水 5份。
3.根据权利要求1所述的一种生物炭-酒精固体燃料，其特征在于，
所述的生物炭为玉米秸秆热解后的过60目筛的炭粉末。
4.一种权利要求1所述的生物炭-酒精固体燃料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、称取原料，
原料 重量份
工业酒精 90~100份，
生物炭 10~50份，
硬脂酸 5~10份，
氢氧化钠 1~2份，
水 5~10份，
步骤2、将硬脂酸加入工业酒精中，水浴加热搅拌，搅拌过程中保持水浴温度为60℃，搅拌3~4分钟至均匀后得到混合液A；
步骤3、将生物炭加入到步骤2所得的混合液A中，水浴加热搅拌，搅拌过程中保持水浴温度为60℃，搅拌5~6分钟至均匀后得到混合液B；
步骤4、将上述重量份的氢氧化钠加入到上述重量份的水中溶解，震荡，震荡2~3分钟至均匀后得到混合液C；
步骤5、将工业酒精加入到步骤4所制得的混合液C中，水浴加热搅拌，搅拌过程中保持水浴温度为60℃，搅拌2~3分钟至均匀后得到混合液D；
步骤6、将步骤5得到的混合液D加入到步骤3得到的混合液B中，水浴加热搅拌，搅拌过程中保持水浴温度为60℃，搅拌4~5分钟至均匀后自然冷却凝固，即可得到生物炭-酒精固体燃料。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190917 |
|
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