CN110467954A

CN110467954A - 秸秆混合燃料及其制备方法

Info

Publication number: CN110467954A
Application number: CN201910594008.8A
Authority: CN
Inventors: 胡裕风; 张宇宙; 郁红梅
Original assignee: Nantong Hansen Agricultural Technology Co Ltd
Current assignee: Nantong Hansen Agricultural Technology Co Ltd
Priority date: 2019-07-03
Filing date: 2019-07-03
Publication date: 2019-11-19

Abstract

本发明揭示了一种秸秆混合燃料及其制备方法，所述秸秆混合燃料按质量百分比记包括如下组分：50％~85％的秸秆，10％~45％的木屑，3％~5％的助燃剂，1％~2％的协同助剂；所述助燃剂由氧化剂、催化剂以及固硫剂混合组成；所述协同助剂由聚阴离子纤维素以及硬脂酸混合组成。本发明以秸秆和木屑为主要原料，不仅成本低廉而且原料中的碳含量较高、发热量较大，燃料成品的发热量可稳定在6500~8500千卡/kg，非常适合工业生产使用。

Description

秸秆混合燃料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种混合燃料及其制备方法，尤其涉及一种秸秆混合燃料及其制备方法，属于生物质可再生能源技术领域。

背景技术

随着全球经济的不断发展，人类对能源的需求不断增加，而石油、天燃气、煤等能源资源却在不断减少。在这样的时代背景下，生物质可再生能源的开发与利用已成为各界关注的热点。

众所周知，我国是一个固体生物质能源大国，各种农作物废弃物、林木废弃物等生物质燃料极为丰富。但是长期以来，这些生物质燃料大多未能得到有效地利用。在现有的处理方式中，这些生物质燃料由于不便于直接被当作燃料使用，因此大多采用焚烧、掩埋或进行腐化发酵制肥等方式进行处理。

特别是每年农业生产中会出现的大量秸秆废料，目前大部分都会直接被农民焚烧处理，显而易见的，在雾霾日益严重的当下，这种露天焚烧的处理方式不仅会对环境造成污染，而且废弃物资源易被浪费，回收利用率不高，难以制成市场需求量大的高价值产品。

综上所述，如何提出一种全新的秸秆混合燃料，以解决目前农作物、林木废弃物等所存在的资源难以回收利用、回收利用价值不高、回收利用率较低等问题，也就成为本领域内技术人员所亟待解决的问题。

发明内容

鉴于现有技术存在上述缺陷，本发明的目的是提出一种秸秆混合燃料及其制备方法，具体如下。

一种秸秆混合燃料，按质量百分比记包括如下组分：

50％~85％的秸秆，10％~45％的木屑，3％~5％的助燃剂，1％~2％的协同助剂；

所述木屑为红木屑、水曲柳木屑、白蜡木屑、桦木屑、枣木屑、橡木屑中的任意一种或任意多种的组合；

所述助燃剂由氧化剂、催化剂以及固硫剂混合组成，所述氧化剂、催化剂及固硫剂三者的质量比为4：3：1；

所述协同助剂由聚阴离子纤维素以及硬脂酸混合组成，所述聚阴离子纤维素及硬脂酸二者的质量比为1：0.1~1：0.5。

优选地，所述氧化剂为高锰酸钾、高氯酸钾以及氯酸钾中的一种或多种的组合。

优选地，所述催化剂为二氧化锰、氧化镁、三氧化二铝、四氧化三铁、三氧化二铁、氯化铁以及碳酸钠中的一种或多种的组合。

优选地，所述固硫剂为钙基固硫剂或钡基固硫剂或镁基固硫剂或纳米材料固硫剂。

优选地，一种秸秆混合燃料，按质量百分比记包括如下组分：

55％的秸秆，40％的木屑，4％的助燃剂，1％的协同助剂；

所述木屑为红木屑；

所述助燃剂由氧化剂、催化剂以及固硫剂混合组成，所述氧化剂为高锰酸钾，所述催化剂为碳酸钠，所述固硫剂为钙基固硫剂，所述氧化剂、催化剂及固硫剂三者的质量比为4：3：1；

所述协同助剂由聚阴离子纤维素以及硬脂酸混合组成，所述聚阴离子纤维素及硬脂酸二者的质量比为1：0.1。

65％的秸秆，30％的木屑，3.5％的助燃剂，1.5％的膨松剂；

所述木屑为红木屑、水曲柳木屑以及桦木屑三者的组合，所述红木屑、水曲柳木屑以及桦木屑三者间的质量比为1：1：1；

所述助燃剂由氧化剂、催化剂以及固硫剂混合组成，所述氧化剂为高氯酸钾，所述催化剂为四氧化三铁，所述固硫剂为钡基固硫剂，所述氧化剂、催化剂及固硫剂三者的质量比为4：3：1；

所述协同助剂由聚阴离子纤维素以及硬脂酸混合组成，所述聚阴离子纤维素及硬脂酸二者的质量比为1：0.3。

85％的秸秆，10％的木屑，4％的助燃剂，1％的膨松剂；

所述木屑为桦木屑、枣木屑以及橡木屑三者的组合，所述桦木屑、枣木屑以及橡木屑三者的质量比为1：0.5：0.5；

所述助燃剂由氧化剂、催化剂以及固硫剂混合组成，所述氧化剂为氯酸钾，所述催化剂为三氧化二铝，所述固硫剂为镁基固硫剂，所述氧化剂、催化剂及固硫剂三者的质量比为4：3：1；

所述协同助剂由聚阴离子纤维素以及硬脂酸混合组成，所述聚阴离子纤维素及硬脂酸二者的质量比为1：0.5。

优选地，一种秸秆混合燃料的制备方法，用于制备如上所述的秸秆混合燃料，包括如下步骤：

S1、按配比选取秸秆与木屑进行混合，对秸秆与木屑的混合物进行干燥处理，随后对秸秆与木屑的混合物进行粉磨处理，

S2、选取氧化剂、催化剂以及固硫剂，将三者按比例混合制得助燃剂，

S3、选取聚阴离子纤维素及硬脂酸，将二者按比例混合制得协同助剂，

S4、将秸秆与木屑的混合物、助燃剂以及协同助剂三者按比例混合得到燃料原料，

S5、将燃料原料投入成型机中压缩成型，制得燃料成品，

S1包括如下步骤：

S11、按配比选取秸秆与木屑，随后对秸秆与木屑进行混合，

S12、使用烘干机对秸秆与木屑的混合物进行烘干处理，烘干时长为5天~6天、烘干后所述秸秆与木屑的混合物的含水率为5％~10％，

S13、使用粉磨机对已烘干的秸秆与木屑的混合物进行粉磨处理，粉磨后所述秸秆与木屑的混合物的细度为0.1mm~3mm；

S5包括如下步骤：

S51、将成型机的成型压力调整至加工工况，所述加工工况下所述成型机的成型压力为15Mpa~20Mpa，

S52、将燃料原料投入成型机中进行压缩成型，制得燃料成品，所述燃料成品呈颗粒状、粒径为1cm ~3cm、密度为1.1g/cm³~1.5 g/cm³。

与现有技术相比，本发明的优点主要体现在以下几个方面：

本发明所述的一种秸秆混合燃料，以秸秆和木屑为主要原料，不仅成本低廉而且原料中的碳含量较高、发热量较大，燃料成品的发热量可稳定在6500~8500千卡/kg，非常适合工业生产使用。此外，本发明的燃料燃烧后的灰烬中是品位极高的优质有机钾肥，可以有效地实现各环节的回收再利用，最大限度上保护了生态环境、符合可持续发展的要求。

与本发明的混合燃料相对应的，本发明所述的混合燃料的制备方法，流程化、规范化程度强，操作难度相对较低，操作过程简单，且整个制备过程安全无毒，对人员及环境的安全性较高，便于加工企业的大规模推广应用，具有很高的使用及推广价值。

综上所述，本发明充分地实现了农作物和林木废弃物的回收利用，工艺简单实用，提高了农作物和林木废弃物的回收率及回收利用价值。

以下对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。

具体实施方式

本发明揭示了一种秸秆混合燃料，按质量百分比记包括如下组分：

需要补充说明的是，所述氧化剂有助于提供燃烧在预热段、燃烧段和燃烧尽段所必须的活性氧，促使燃料在燃烧过程中释放可燃的挥发份。在本方案中，所述氧化剂为高锰酸钾、高氯酸钾以及氯酸钾中的一种或多种的组合。

所述催化剂为二氧化锰、氧化镁、三氧化二铝、四氧化三铁、三氧化二铁、氯化铁以及碳酸钠中的一种或多种的组合。

所述固硫剂为钙基固硫剂或钡基固硫剂或镁基固硫剂或纳米材料固硫剂。

而所述协同助剂中所选用的聚阴离子纤维素，是由天然纤维素经化学改性而制得的水溶性纤维素醚类衍生物，是一种重要的水溶性纤维素。其粘度比常规技术中所使用的羧甲基纤维素钠高一倍左右，稳定性、耐高温性也相较羧甲基纤维素钠更强。使用所述聚阴离子纤维素能够在保证燃料颗粒结合效果的前提下，进一步提升燃料的燃烧效率、实现燃料的充分燃烧。

本发明所述的一种秸秆混合燃料，以秸秆和木屑为主要原料，不仅成本低廉而且原料中的碳含量较高、发热量较大，燃料成品的发热量可稳定在6500~8500千卡/kg，非常适合工业生产使用。

此外，本发明的燃料燃烧后的灰烬中是品位极高的优质有机钾肥，可以有效地实现各环节的回收再利用，最大限度上保护了生态环境、符合可持续发展的要求。

本发明还揭示了一种秸秆混合燃料的制备方法，用于制备如上所述的秸秆混合燃料，包括如下步骤：

S1、按配比选取秸秆与木屑进行混合，对秸秆与木屑的混合物进行干燥处理，随后对秸秆与木屑的混合物进行粉磨处理；

S2、选取氧化剂、催化剂以及固硫剂，将三者按比例混合制得助燃剂；

S3、选取聚阴离子纤维素及硬脂酸，将二者按比例混合制得协同助剂；

S4、将秸秆与木屑的混合物、助燃剂以及协同助剂三者按比例混合得到燃料原料；

S5、将燃料原料投入成型机中压缩成型，制得燃料成品。

S1具体包括如下步骤：

S11、按配比选取秸秆与木屑，随后对秸秆与木屑进行混合；

S12、使用烘干机对秸秆与木屑的混合物进行烘干处理，烘干时长为5天~6天、烘干后所述秸秆与木屑的混合物的含水率为5％~10％；

S13、使用粉磨机对已烘干的秸秆与木屑的混合物进行粉磨处理，粉磨后所述秸秆与木屑的混合物的细度为0.1mm~3mm。

S5具体包括如下步骤：

S51、将成型机的成型压力调整至加工工况，所述加工工况下所述成型机的成型压力为15Mpa~20Mpa；

以下结合上述方案提供三组具体实施例，以供参考。

实施例1

一种秸秆混合燃料，按质量百分比记包括如下组分：

55％的秸秆，40％的木屑，4％的助燃剂，1％的协同助剂；

所述木屑为红木屑；

其制备过程如下：

S11、按配比选取秸秆与木屑，随后对秸秆与木屑进行混合；

S12、使用烘干机对秸秆与木屑的混合物进行烘干处理，烘干时长为5天、烘干后所述秸秆与木屑的混合物的含水率为10％；

S13、使用粉磨机对已烘干的秸秆与木屑的混合物进行粉磨处理，粉磨后所述秸秆与木屑的混合物的细度为2mm；

S51、将成型机的成型压力调整至加工工况，所述加工工况下所述成型机的成型压力为15Mpa；

S52、将燃料原料投入成型机中进行压缩成型，制得燃料成品，所述燃料成品呈颗粒状、粒径为1.5cm、密度为1.12g/cm³。

本实施例所制得的秸秆混合燃料的发热量为7200千卡/kg，燃烧效率约为30%。

实施例2

一种秸秆混合燃料，按质量百分比记包括如下组分：

65％的秸秆，30％的木屑，3.5％的助燃剂，1.5％的膨松剂；

其制备过程如下：

S11、按配比选取秸秆与木屑，随后对秸秆与木屑进行混合；

S12、使用烘干机对秸秆与木屑的混合物进行烘干处理，烘干时长为5.5天、烘干后所述秸秆与木屑的混合物的含水率为7％；

S51、将成型机的成型压力调整至加工工况，所述加工工况下所述成型机的成型压力为17Mpa；

S52、将燃料原料投入成型机中进行压缩成型，制得燃料成品，所述燃料成品呈颗粒状、粒径为2cm、密度为1.25g/cm³。

本实施例所制得的秸秆混合燃料的发热量为7800千卡/kg，燃烧效率约为33%。

实施例3

一种秸秆混合燃料，按质量百分比记包括如下组分：

85％的秸秆，10％的木屑，4％的助燃剂，1％的膨松剂；

其制备过程如下：

S11、按配比选取秸秆与木屑，随后对秸秆与木屑进行混合；

S12、使用烘干机对秸秆与木屑的混合物进行烘干处理，烘干时长为6天、烘干后所述秸秆与木屑的混合物的含水率为5％；

S51、将成型机的成型压力调整至加工工况，所述加工工况下所述成型机的成型压力为20Mpa；

S52、将燃料原料投入成型机中进行压缩成型，制得燃料成品，所述燃料成品呈颗粒状、粒径为2cm、密度为1.45g/cm³。

本实施例所制得的秸秆混合燃料的发热量为8000千卡/kg，燃烧效率约为35%。

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和基本特征的情况下，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

1.一种秸秆混合燃料，其特征在于，按质量百分比记包括如下组分：

2.根据权利要求1所述的秸秆混合燃料，其特征在于：所述氧化剂为高锰酸钾、高氯酸钾以及氯酸钾中的一种或多种的组合。

3.根据权利要求1所述的秸秆混合燃料，其特征在于：所述催化剂为二氧化锰、氧化镁、三氧化二铝、四氧化三铁、三氧化二铁、氯化铁以及碳酸钠中的一种或多种的组合。

4.根据权利要求1所述的秸秆混合燃料，其特征在于：所述固硫剂为钙基固硫剂或钡基固硫剂或镁基固硫剂或纳米材料固硫剂。

5.一种秸秆混合燃料，其特征在于，按质量百分比记包括如下组分：

55％的秸秆，40％的木屑，4％的助燃剂，1％的协同助剂；

所述木屑为红木屑；

6.一种秸秆混合燃料，其特征在于，按质量百分比记包括如下组分：

65％的秸秆，30％的木屑，3.5％的助燃剂，1.5％的膨松剂；

7.一种秸秆混合燃料，其特征在于，按质量百分比记包括如下组分：

85％的秸秆，10％的木屑，4％的助燃剂，1％的膨松剂；

8.一种秸秆混合燃料的制备方法，用于制备如权利要求1、5、6、7任一所述的秸秆混合燃料，其特征在于，包括如下步骤：

S5、将燃料原料投入成型机中压缩成型，制得燃料成品，

S1包括如下步骤：

S11、按配比选取秸秆与木屑，随后对秸秆与木屑进行混合，

S5包括如下步骤：