CN110699144A - 一种提高玉米秸秆颗粒热值的方法 - Google Patents

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Abstract

一种提高玉米秸秆颗粒热值的方法：准备玉米秸秆，将玉米秸秆筛土除杂后进行粉碎，取通过孔径100mm网筛的粉碎料待用；将粉碎料烘干至含水率为20％～25％的烘干料待用；使用秸秆造粒机，将烘干料制成颗粒料，颗粒料的直径为8mm、长度为50～80mm；将颗粒料摊铺在输送带上送入风幕式烘干机，颗粒料摊铺厚度为90～110mm，使用180～200℃的干燥热风将颗粒料烘干至含水率为1.9～3.5％，将烘干后的颗粒立即装袋密封贮存，获得包装后高热值的玉米秸秆颗粒成品；上述方法能有效降低成品的水分与灰分，大幅提升产品的热值，在保持原产品性能的基础上，进一步提升了产品的热值及其综合性能，可为企业节约成本，为社会整体降低能源消耗。

Description

一种提高玉米秸秆颗粒热值的方法
技术领域
本发明涉及玉米秸秆造粒领域，提供了一种提高玉米秸秆颗粒热值的方法。
背景技术
生物质能源被列为国际第四大能源，我国生物质应用较为成熟和广泛的为生物质燃料化，热值为生物质颗粒最为重要的指标之一，提升产品热值即意味着相同的产品，能耗越低，单位内消耗的产品越少，对于中国一个能源大国来说，减低能源的消耗其意义是显而易见的。本项发明在不二次消耗能源的基础上达到提升热值的标准其意义也是极其重要与重大的，我国东北三省的玉米秸秆资源丰富，所以将玉米秸秆加工成玉米秸秆颗粒作为生物质颗粒燃料具有得天独厚的优势，能够将玉米秸秆进行产业化利用，避免燃烧秸秆对大气环境的污染，目前普通加工手段是将收集到的玉米秸秆直接粉碎，再用秸秆造粒机将玉米秸秆挤压造粒，生产出的秸秆成品热值普遍在2800～3000大卡，采用精细化生产出的玉米秸秆颗粒热值在3200左右，进一步提高玉米秸秆颗粒成了工艺瓶颈。而提高玉米秸秆生物质燃烧颗粒的热值，在同等条件下，等于提升了产品的热效率，能够节约能源，减低企业与终端的产品价格与成本，符合国家的产业政策，所以市场上亟需一种高热值的玉米秸秆颗粒生物质燃料，并且生物质燃烧锅炉需要配套尾烟处理装置已达到环保要求，而现有市售玉米秸秆颗粒在燃烧时由于尾烟浓黑，使得尾烟处理装置负荷较高，需要经常清理维护，维护成本较高。
发明内容
本发明的目的是提高一种提高玉米秸秆颗粒热值的方法，采用该方法加工获得的玉米秸秆颗粒热值高、尾烟少。
本发明的技术方案是：一种提高玉米秸秆颗粒热值的方法，其特征在于，具有以下步骤：
1)准备玉米秸秆，将玉米秸秆筛土除杂后进行粉碎，取通过孔径100mm网筛的粉碎料待用；
2)将粉碎料烘干至含水率为20％～25％的烘干料待用；
3)使用秸秆造粒机，将烘干料制成颗粒料，颗粒料的直径为8mm、长度为50～80mm；
4)将颗粒料摊铺在输送带上送入风幕式烘干机，颗粒料摊铺厚度为90～110mm，使用180～200℃的干燥热风将颗粒料烘干至含水率为1.9～3.5％，将烘干后的颗粒立即装袋密封贮存，获得包装后高热值的玉米秸秆颗粒成品。
步骤2)中：将粉碎料烘干至含水率为22％的烘干料。
步骤3)中：所述的颗粒料的长度为65mm。
步骤4)中：颗粒料摊铺厚度为100mm。
步骤4)中：使用190℃的干燥热风将颗粒料烘干至含水率为2.7％。
本发明的优点是：将玉米秸秆颗粒精细(筛土除杂)化粉碎，降低其中的灰分和不能燃烧的杂质，提高产品的热值，烘干去除部分水分后再制粒，能提高颗粒料的紧实度并在制粒的过程中进一步降低水分提高热值，并在制粒后进行二次烘干，通过设定的指定温度，使玉米秸秆颗粒二次提高性能，进一步降低成品的水分与灰分，大幅提升产品的热值。经实际检测结果得知，可提升热值700大卡左右，产品的热值高。在保持原产品性能的基础上，进一步提升了产品的热值及其综合性能，可为企业节约成本，为社会整体降低能源消耗。
限定180～200℃的干燥热风将颗粒料烘干处理的有益效果在于：由于原料为玉米秸秆，原材料本身存在自燃温度，原料自燃点为220度～230度。经试验证明，烘干温度超过200度以上，会加快原料的老化，甚至对原料的基础性能包括热值造成很大的影响甚至损失。烘干温度低于180度，对于原料二次烘干水分的时间会造成拖延。当温度达到100℃左右时，生物质表面及颗粒缝隙的水逐渐蒸发出来，含水量越高，干燥过程所消耗的热量也就越多，干燥后的生物质颗粒燃料继续吸热升温，当温度达到180℃时，高分子有机物发生热分解反应，这些热量通过辐射、对流、热传导的形式传递给内层的新燃料，使内层燃料的挥发分析出、燃烧、放热，随着挥发分的减少，固定碳与氧气接触，提高产品热值性能，所以限定180～200℃的干燥热风将颗粒料烘干处理能有效提高产品的热值及综合性能。
将颗粒料处理至含水率为1.9～3.5％的意料外有益效果在于：水分是燃烧过程中的杂质，含水量越多，颗粒燃料的其他可燃成分就越少，热值越低。试验时取料层为100mm的玉米秸秆颗粒料两组，一组为传统加工的颗粒料，测得含水量为8.79％，另一组为本申请烘干处理后的颗粒料，使大部分水分析出，测得含水量为3.21％。传统加工的颗粒在点火后，有浓郁的黑烟冒出(未经处理的)，主要是由于不完全燃烧造成的，燃烧初始阶段，挥发分大量析出，在空气量供给充足的条件下，含水量大的颗粒燃料，干燥水分消耗的热量就多，当温度达不到挥发分燃烧的温度时，造成挥发分燃烧的不充分，产生大量浓烟，而通过本申请方法经过干燥处理的颗粒燃料在点火后则没有浓郁的黑烟冒出，肉眼可见浅灰色尾烟(未经处理的)，经过实验，使用本申请方法获得的颗粒料作为燃料，同型号燃烧机的尾烟处理装置的维护周期由15天延长至47天，极大的降低了维护成本，因此节省的成本远高于烘干颗粒料和密封包装的成本，从而降低了企业的运行成本。
具体实施方式
实施例一：一种提高玉米秸秆颗粒热值的方法，具有以下步骤：准备玉米秸秆，将玉米秸秆筛土除杂后进行粉碎，取通过孔径100mm网筛的粉碎料待用；将粉碎料烘干至含水率为20％的烘干料待用；使用秸秆造粒机，将烘干料制成颗粒料，颗粒料的直径为8mm、长度为50mm；将颗粒料摊铺在输送带上送入风幕式烘干机，颗粒料摊铺厚度为90mm，使用200℃的干燥热风将颗粒料烘干至含水率为1.9％，将烘干后的颗粒立即装袋密封贮存，获得包装后高热值的玉米秸秆颗粒成品。
实施例二：一种提高玉米秸秆颗粒热值的方法，具有以下步骤：准备玉米秸秆，将玉米秸秆筛土除杂后进行粉碎，取通过孔径100mm网筛的粉碎料待用；将粉碎料烘干至含水率为22％的烘干料待用；使用秸秆造粒机，将烘干料制成颗粒料，颗粒料的直径为8mm、长度为65mm；将颗粒料摊铺在输送带上送入风幕式烘干机，颗粒料摊铺厚度为100mm，使用190℃的干燥热风将颗粒料烘干至含水率为2.7％，将烘干后的颗粒立即装袋密封贮存，获得包装后高热值的玉米秸秆颗粒成品。
实施例三：一种提高玉米秸秆颗粒热值的方法，具有以下步骤：准备玉米秸秆，将玉米秸秆筛土除杂后进行粉碎，取通过孔径100mm网筛的粉碎料待用；将粉碎料烘干至含水率为25％的烘干料待用；使用秸秆造粒机，将烘干料制成颗粒料，颗粒料的直径为8mm、长度为80mm；将颗粒料摊铺在输送带上送入风幕式烘干机，颗粒料摊铺厚度为110mm，使用180℃的干燥热风将颗粒料烘干至含水率为3.5％，将烘干后的颗粒立即装袋密封贮存，获得包装后高热值的玉米秸秆颗粒成品。
所述颗粒料的直径公差为±0.5mm；所述的装袋密封贮存的目的是防止颗粒回潮影响使用效果，所用的包装袋需采用具有密封防潮功能的包装袋，例如塑料密封袋，必要时可抽掉密封袋内多余空气(抽真空)，避免袋内空气中的水分影响颗粒料的含水率，也在袋内放置市售的吸潮包。由上述三个实施例获得的颗粒料在实际应用中，所节省的尾烟处理成本高于颗粒料烘干的成本(根据不同尾烟处理装置的处理方法所节省的成本有所不同)，其中通过实施例二所获得产品的性价比较高。
为了进一步证明本方法的技术效果，在上述三个实例之外还生产有两个对照组的产品。为了公平起见，上述实施例和两个对照组均使用同一批次的回收秸秆原料，在生产前，将同一批次回收来的秸秆均分成五份，编号1至5，各实施例和对照组是以抽签的方式获得其中一份秸秆进行的加工，两对照组中，对照组1是将秸秆按常规方法直接进行造粒；对照组2是将秸秆筛土除杂后再按常规方法进行造粒。上述秸秆造粒机均使用山东宇冠450型卧式颗粒机。风幕机根据传送带的宽度自制获得，出风口正对传送带的上方，干燥的热风由锅炉生产并通过风机供给至风幕机吹向传动带上表面，通过调节锅炉产热值来控制风幕机出风口的热风温度，传送带上颗粒料的厚度由可调高度的刮料板控制，所述的风幕机在传送带上并排设置有多个，传送带的运转速度决定颗粒料的干燥程度，或，根据传动带尾端颗粒料的含税率来控制传送带的运转速度，从而获得设计值含水率的颗粒料。
技术效果对照表
组别 含水率(％) 灰分(％) 热值(卡) 燃烧后未经处理的尾烟颜色
实施例一 1.9 6 4100 目视为浅灰
实施例二 2.7 6.5 4000 目视为浅灰
实施例三 3.5 7 3900 目视为浅灰
对照组1 11.5 8 3200 目视为黑灰
对照组2 9.81 7 3300 目视为黑灰

Claims (5)

1.一种提高玉米秸秆颗粒热值的方法，其特征在于，具有以下步骤：
1)准备玉米秸秆，将玉米秸秆筛土除杂后进行粉碎，取通过孔径100mm网筛的粉碎料待用；
2)将粉碎料烘干至含水率为20％～25％的烘干料待用；
3)使用秸秆造粒机，将烘干料制成颗粒料，颗粒料的直径为8mm、长度为50～80mm；
4)将颗粒料摊铺在输送带上送入风幕式烘干机，颗粒料摊铺厚度为90～110mm，使用180～200℃的干燥热风将颗粒料烘干至含水率为1.9～3.5％，将烘干后的颗粒立即装袋密封贮存，获得包装后高热值的玉米秸秆颗粒成品。
2.根据权利要求1所述的一种提高玉米秸秆颗粒热值的方法，其特征在于：将粉碎料烘干至含水率为22％的烘干料。
3.根据权利要求1所述的一种提高玉米秸秆颗粒热值的方法，其特征在于：所述的颗粒料的长度为65mm。
4.根据权利要求1所述的一种提高玉米秸秆颗粒热值的方法，其特征在于：颗粒料摊铺厚度为100mm。
5.根据权利要求1所述的一种提高玉米秸秆颗粒热值的方法，其特征在于：使用190℃的干燥热风将颗粒料烘干至含水率为2.7％。
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