CN111057602A - 一种生物质基二元粉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质基二元粉体燃料及其制备方法。二元粉体燃料按重量份数的配方为：生物质粉20～50重量份，低挥发分矿物燃料粉50～80重量份，添加剂粉体1重量份。其中添加剂是由固硫剂(碳酸钙)、助燃剂依据9:1～3:1比例混合而成。其制备方法包括：1生物质除杂与干燥、2生物质破碎、3配料、4充分混合。本发明所述的生物质基二元粉体燃料可以直接由煤粉锅炉燃用也可以通过专门的燃烧器进行燃用。生物质基二元粉体燃料热值大于5000kcal/kg。与传统煤粉燃料相比，生物质基二元粉体燃料真正实现了着火迅速、污染物初始排放低的效果。生物质基二元粉体燃料燃烧的CO2排放降低约50％、燃料成本降低约20％。

Description

一种生物质基二元粉体燃料及其制备方法
技术领域
本发明属于能源领域，涉及一种生物质基二元粉体燃料及其制备方法。
背景技术
生物质与煤粉混合燃烧技术应用于发电、供热领域已经有近三十年的历史。理论上，生物质与煤粉的混合燃烧可以改善煤的着火、燃烧和燃尽特性，污染物的初始排放也要低于燃煤的初始排放。然而锅炉实际运行中发现：生物质与煤粉混合燃烧未必能够提高燃料的燃烧特性、燃尽效率以及污染物排放特性，有时甚至产生相反的效果。上述问题导致能源、资源的浪费和环境的污染，同时也限制了生物质与煤粉混燃技术的进一步推广。
生物质与煤混燃燃烧效率不高的原因主要是在燃料制备过程中，由于工艺限制导致生物质燃料含水量过高、粒径过大，而且混合后燃料的热值较低，引起炉温下降。
生物质与煤混燃对污染出排放量没有明显改善的原因主要是生物质着火温度和煤炭着火温度相差过大，没有形成良好的协同燃烧，导致混合NOx排放量没有显著降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种生物质基二元粉体燃料及其制备方法，其解决的技术问题是现有生物质与煤粉混合燃料燃尽率低、污染物降低效果不明显。
本发明要求保护一种生物质基二元粉体燃料，其包括生物质粉、低挥发分矿物燃料粉和添加剂粉体；
所述添加剂由固硫剂和助燃剂组成；
所述生物质基二元粉体燃料的热值不低于5000Kcal/kg。
上述生物质基二元粉体燃料中，所述生物质基二元粉体燃料包括如下各重量份的组分：
生物质粉20～50重量份、低挥发分矿物燃料粉50～80重量份和添加剂粉体1重量份；
具体的，所述生物质基二元粉体燃料包括如下各重量份的组分：
生物质粉49重量份、低挥发分矿物燃料粉50重量份和添加剂粉体1重量份。
所述固硫剂选自碳酸钙和氧化钙中至少一种；
所述助燃剂由如下各质量百分含量的组分组成：高锰酸钾10％、硝酸铵15％、氯化钙20％、三氧化二铁10％、氧化钙30％和三氧化二铝15％；
所述固硫剂和助燃剂的质量比为9:1～3:1；具体为4:1。
所述生物质粉选自农林废弃物和生物质成型颗粒中的至少一种；所述农林废弃物具体选自秸秆、木屑、玉米芯、谷壳、稻壳和锯末中至少一种；
所述低挥发分矿物燃料粉选自难燃煤和兰炭中至少一种。
所述生物质粉的最大粒径不大于40目；具体为50-70目；
所述生物质粉的含水量不高于8％；具体为3％-8％；更具体为4.9％；
所述低挥发分矿物燃料粉的粒径为200-400目；
所述添加剂粉体的粒径为200-300目。
本发明提供的制备所述生物质基二元粉体燃料的方法，包括：
将所述生物质粉、低挥发分矿物燃料粉和添加剂粉体按照配比混匀，即得。
上述方法还可包括：在所述混匀步骤之前，将生物质除杂，也即除去生物质中铁质、石子、泥土等杂质后，再破碎至所需粒径，得到生物质粉。
所述生物质粉具体可按照如下步骤制得：先除杂；再初次干燥，通过干燥设备或露天晾晒的方式，将生物质的含水率降低到15％以下(含15％)(对于成型生物质颗粒不需要进行此步骤)；再破碎，将生物质用破碎机切成1～3cm颗粒(对于谷壳、成型生物质颗粒不需要进行此步骤)；二次干燥，通过干燥设备将生物质的含水率降低到8％以下(含8％)；粉碎，用粉碎机加工成生物质粉，至生物质粉最大粒径不大于40目；
本发明提供的生物质基二元粉体燃料可以直接由煤粉锅炉燃用也可以通过专门的燃烧器进行燃用。
本发明提供的生物质基二元粉体燃料热值大于5000kcal/kg。与传统煤粉燃料相比，生物质基二元粉体燃料真正实现了着火迅速、污染物初始排放低的效果。生物质基二元粉体燃料燃烧的CO2排放降低约50％、燃料成本降低约20％，具有重要的实用价值。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径获得。
实施例1、
1、生物质除杂，除去玉米芯中铁质、石子、泥土等杂质。
2、生物质初次干燥，通过露天晾晒的方式，将玉米芯含水率降低到15％。
3、生物质破碎，将初次干燥后的玉米芯，用破碎机切成1～3cm颗粒。
4、生物质二次干燥，通过干燥设备将玉米芯颗粒含水率降低到4.9％。
5、生物质粉碎，用粉碎机将玉米芯颗粒加工成40目的生物质粉。
6、配料，按照玉米芯粉49重量份，兰炭粉50重量份，添加剂粉体1重量份的比例均匀混合。所述添加剂粉体是由固硫剂(氧化钙)和助燃剂混合而成。固硫剂0.8质量份，助燃剂0.2质量份。所述助燃剂由如下各质量百分含量的组分组成：高锰酸钾10％、硝酸铵15％、氯化钙20％、三氧化二铁10％、氧化钙30％和三氧化二铝15％；
7、充分混合，将玉米芯粉、兰炭粉、添加剂通过搅拌机混合均匀。
按照上述步骤，在河北省邢台市某煤粉工业锅炉上进行应用试验。试验用生物质为邢台周边村镇收购的玉米芯和当地生物质加工厂制备的生物质粗料，按照步骤1～7制备成生物质基二元粉体。
在锅炉运行负荷、运行工况相同条件下，对比采用煤粉作为燃料的空白样品，试验表明燃用生物质基二元粉体燃料后，燃烧效率提高2％，SO2初始排放降低80％，NOx初始排放降低30％，燃料成本降低18％。
玉米芯粉、兰炭粉、制备后生物质基二元粉体燃料的工业分析如表1所示。
表1、玉米芯粉、兰炭粉及生物质基二元粉体燃料的工业分析
Figure BDA0002359678900000031
由表1可知，兰炭低位发热量为6112Kcal/kg，玉米芯粉低位发热量为4235Kcal/kg，根据混合燃料热值不低于5000Kcal/kg的原则确定生物质基二元粉的组成。按照玉米芯粉49重量份，兰炭粉50重量份，添加剂粉体1重量份的比例均匀混合。制备生物质基二元粉的低位发热量为5131Kcal/kg，大于5000Kcal/kg。制备的生物质基二元粉的挥发分为40.82％，远高于兰炭粉挥发分，其燃烧特性也优于兰炭粉。其燃料热值大于5000kcal/kg。与传统煤粉燃料相比，本发明提供的生物质基二元粉体燃料真正实现了着火迅速、污染物初始排放低的效果。生物质基二元粉体燃料燃烧的CO2排放降低约50％、燃料成本降低约20％，具有重要的实用价值。

Claims (6)

1.一种生物质基二元粉体燃料，包括生物质粉、低挥发分矿物燃料粉和添加剂粉体；
所述添加剂由固硫剂和助燃剂组成；
所述生物质基二元粉体燃料的热值不低于5000Kcal/kg。
2.根据权利要求1所述的生物质基二元粉体燃料，其特征在于：所述生物质基二元粉体燃料包括如下各重量份的组分：
生物质粉20～50重量份、低挥发分矿物燃料粉50～80重量份和添加剂粉体1重量份；
具体的，所述生物质基二元粉体燃料包括如下各重量份的组分：
生物质粉49重量份、低挥发分矿物燃料粉50重量份和添加剂粉体1重量份。
3.根据权利要求1或2所述的生物质基二元粉体燃料，其特征在于：所述固硫剂选自碳酸钙和氧化钙中至少一种；
所述助燃剂由如下各质量百分含量的组分组成：高锰酸钾10％、硝酸铵15％、氯化钙20％、三氧化二铁10％、氧化钙30％和三氧化二铝15％；
所述固硫剂和助燃剂的质量比为9:1～3:1；具体为4:1。
4.根据权利要求1-3中任一所述的生物质基二元粉体燃料，其特征在于：所述生物质粉选自农林废弃物和生物质成型颗粒中的至少一种；所述农林废弃物具体选自秸秆、木屑、玉米芯、谷壳、稻壳和锯末中至少一种；
所述低挥发分矿物燃料粉选自难燃煤和兰炭中至少一种。
5.根据权利要求1-4中任一所述的生物质基二元粉体燃料，其特征在于：所述生物质粉的最大粒径不大于40目；具体为50-70目；
所述生物质粉的含水量不高于8％；具体为3％-8％；更具体为4.9％；
所述低挥发分矿物燃料粉的粒径为200-400目；
所述添加剂粉体的粒径为200-300目。
6.一种制备权利要求1-5任一所述生物质基二元粉体燃料的方法，包括：
将所述生物质粉、低挥发分矿物燃料粉和添加剂粉体按照配比混匀，即得。
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