CN111534348B - 一种固液双态高燃值生物质燃料制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种固液双态高燃值生物质燃料制备方法，属于生物质燃料领域，一种固液双态高燃值生物质燃料制备方法，通过对向熔融料内加入内质液球并对熔融料进行急降温处理，由于高温作用，水和轻油会迅速汽化，汽化后，气态的水和轻油会向外界溢出，一方面会在熔融料内部形成多孔洞，另一方面，汽化的轻油会附着在形成的孔洞的内壁上，使其在燃烧时，其内部也能充分与氧气接触，由于轻油的易燃性，可以有效提高本生物质燃料的燃值，有效降低燃烧不完全造成的燃料浪费的情况，同时，燃烧过程中液体助燃剂的溢出，可以在燃烧的过程中对生物质燃料内部添加助燃剂的效果，从而进一步提高内部燃烧率，提高燃值。

Description

一种固液双态高燃值生物质燃料制备方法
技术领域
本发明涉及生物质燃料领域，更具体地说，涉及一种固液双态高燃值生物质燃料制备方法。
背景技术
生物质能是指利用自然界的植物、粪便以及城乡有机废物转化成的能源。生物质，除去其在地球生态环境中所起的美学价值外，对人类还是便利的经济的可再生能源。生物质通过光合作用将CO2和水结合形成碳氢化合物(糖)以构件生物质的骨架，并在此过程中将太阳能储存在生物体内结构化合物的化学键中。在这一过程中伴随着大量植被的繁衍生息为人类的发展建设提供了可长期利用的能量材料。而当它们被利用时，构成生物的基本元素(C、O、H、N等)又为新生生物所用，而储存在其化学键中的能量被释放出来或转化成其他形式的能量。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。
生物质燃料在进行燃烧时，通常由于内部供氧不足，容易导致其整体的燃值不高，容易出现燃料内部燃烧不完全的情况，造成燃料的浪费。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种固液双态高燃值生物质燃料制备方法，它通过对向熔融料内加入内质液球并对熔融料进行急降温处理，由于高温作用，水和轻油会迅速汽化，汽化后，气态的水和轻油会向外界溢出，一方面会在熔融料内部形成多孔洞，另一方面，汽化的轻油会附着在形成的孔洞的内壁上，使其在燃烧时，其内部也能充分与氧气接触，由于轻油的易燃性，可以有效提高本生物质燃料的燃值，有效降低燃烧不完全造成的燃料浪费的情况，同时，燃烧过程中液体助燃剂的溢出，可以在燃烧的过程中对生物质燃料内部添加助燃剂的效果，从而进一步提高内部燃烧率，提高燃值。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种固液双态高燃值生物质燃料制备方法，包括以下步骤：
S1、将松香、硅藻土和硅灰石进行高温熔融，得到熔融料；
S2、将内质液球均匀加到熔融料内，同时对熔融料进行急降温固化处理，内质液球在急降温过程中，表面的预汽化液迅速汽化，从而得到多孔隙燃料半成品；
S3、急降温后，维持该降温后的温度一端时间，并在该温度下进行干燥；
S4、后进行自然冷却，从而得到干燥多孔且固液双态的高燃值生物质燃料。
通过对向熔融料内加入内质液球并对熔融料进行急降温处理，由于高温作用，水和轻油会迅速汽化，汽化后，气态的水和轻油会向外界溢出，一方面会在熔融料内部形成多孔洞，另一方面，汽化的轻油会附着在形成的孔洞的内壁上，使其在燃烧时，其内部也能充分与氧气接触，由于轻油的易燃性，可以有效提高本生物质燃料的燃值，有效降低燃烧不完全造成的燃料浪费的情况，同时，燃烧过程中液体助燃剂的溢出，可以在燃烧的过程中对生物质燃料内部添加助燃剂的效果，从而进一步提高内部燃烧率，提高燃值。
进一步的，所述S1中高温熔融温度为150-250℃。
进一步的，所述S2中急降温的标准为：在3-5s内，将温度降至95-105℃，急降温处理是为了有效避免内质液球在进入到熔融料内时因高温而被提前损坏的情况，有效保证内质液球可以在生物质燃料燃烧使用时再被破坏，使液体助燃剂2在该过程再溢出，使其对于提高本生物质燃料的燃烧率更好。
进一步的，所述预汽化液为水和轻油的混合液，所述预汽化液为水和轻油的体积混合比为1:1.5-2，使得内质液球在刚落入熔融料时，由于高温作用，水和轻油会迅速汽化，汽化后，气态的水和轻油会向外界溢出，一方面会在熔融料内部形成多孔洞，从而提高得到的生物质燃料内外的通透性，使其在燃烧时，其内部也能充分与氧气接触，进而使得燃值提高，另一方面，汽化的轻油会附着在形成的孔洞的内壁，在急降温过后，由于温度降低其会再次恢复液态并停留在生物质燃料上，由于轻油的易燃烧性，从而可以有效提高本生物质燃料的燃值，燃烧可以更加彻底，有效降低燃烧不完全造成的燃料浪费的情况，同时，预汽化液在汽化时，会吸收大量热，从而有效降低内质液球附近的温度，从而有效保护内护球壳以及其内部的液体助燃剂在刚进入熔融料内时不易受到高温影响。
进一步的，所述内质液球包括内护球壳，所述内护球壳内部填充有液体助燃剂，所述内护球壳外端包裹有外半透层，所述预汽化液填充在外半透层内，在生物质燃料燃烧后，在高温情况下，内护球壳逐渐裂解，此时其内部的液体助燃剂逐渐溢出，从而达到从内向外的助燃的效果，进一步提高被生物质燃料的燃值，降低燃料燃烧不完全造成的浪费。
进一步的，所述外半透层为表面有多微孔结构，所述微孔内径小于预汽化液液态分子粒径，使得预汽化液在汽化之前分子间距离较大不能穿过微孔，当其受热汽化后，气态的分子能够穿过微孔，从而向外溢出，进入到熔融料内，使得熔融料内形成气孔。
进一步的，所述内护球壳为硬质可燃材料制成，且内护球壳燃点低于本生物质燃料燃点，使生物质燃料在燃烧时，位于生物质燃料内的内护球壳会从内部因高温而被破坏，从而使得内护球壳内的液体助燃剂溢出，进而实现从内对生物质燃料进行助燃的作用。
进一步的，所述外半透层外端固定连接有多个均匀分布的导水纤维管，所述导水纤维管其中一端嵌入至外半透层内并与预汽化液接触，使得预汽化液中的水能够顺着导水纤维管渗出外半透层，从而使得外半透层内水逐渐减少，外半透层被空出的空间逐渐增多，使得轻油汽化时，更加方便向外溢出。
进一步的，所述导水纤维管为超吸水纤维制成，使其能够将预汽化液内的水向外半透层外运输，且导水纤维管表面涂设有疏油涂层，有效避免轻油沿着导水纤维管向外半透层外渗出，从而有效分离水和轻油，使得汽化的效果更好。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案通过对向熔融料内加入内质液球并对熔融料进行急降温处理，由于高温作用，水和轻油会迅速汽化，汽化后，气态的水和轻油会向外界溢出，一方面会在熔融料内部形成多孔洞，另一方面，汽化的轻油会附着在形成的孔洞的内壁上，使其在燃烧时，其内部也能充分与氧气接触，由于轻油的易燃性，可以有效提高本生物质燃料的燃值，有效降低燃烧不完全造成的燃料浪费的情况，同时，燃烧过程中液体助燃剂的溢出，可以在燃烧的过程中对生物质燃料内部添加助燃剂的效果，从而进一步提高内部燃烧率，提高燃值。
(2)S1中高温熔融温度为150-250℃。
(3)S2中急降温的标准为：在3-5s内，将温度降至95-105℃，急降温处理是为了有效避免内质液球在进入到熔融料内时因高温而被提前损坏的情况，有效保证内质液球可以在生物质燃料燃烧使用时再被破坏，使液体助燃剂2在该过程再溢出，使其对于提高本生物质燃料的燃烧率更好。
(4)预汽化液为水和轻油的混合液，预汽化液为水和轻油的体积混合比为1:1.5-2，使得内质液球在刚落入熔融料时，由于高温作用，水和轻油会迅速汽化，汽化后，气态的水和轻油会向外界溢出，一方面会在熔融料内部形成多孔洞，从而提高得到的生物质燃料内外的通透性，使其在燃烧时，其内部也能充分与氧气接触，进而使得燃值提高，另一方面，汽化的轻油会附着在形成的孔洞的内壁，在急降温过后，由于温度降低其会再次恢复液态并停留在生物质燃料上，由于轻油的易燃烧性，从而可以有效提高本生物质燃料的燃值，燃烧可以更加彻底，有效降低燃烧不完全造成的燃料浪费的情况，同时，预汽化液在汽化时，会吸收大量热，从而有效降低内质液球附近的温度，从而有效保护内护球壳以及其内部的液体助燃剂在刚进入熔融料内时不易受到高温影响。
(5)内质液球包括内护球壳，内护球壳内部填充有液体助燃剂，内护球壳外端包裹有外半透层，预汽化液填充在外半透层内，在生物质燃料燃烧后，在高温情况下，内护球壳逐渐裂解，此时其内部的液体助燃剂逐渐溢出，从而达到从内向外的助燃的效果，进一步提高被生物质燃料的燃值，降低燃料燃烧不完全造成的浪费。
(6)外半透层为表面有多微孔结构，微孔内径小于预汽化液液态分子粒径，使得预汽化液在汽化之前分子间距离较大不能穿过微孔，当其受热汽化后，气态的分子能够穿过微孔，从而向外溢出，进入到熔融料内，使得熔融料内形成气孔。
(7)内护球壳为硬质可燃材料制成，且内护球壳燃点低于本生物质燃料燃点，使生物质燃料在燃烧时，位于生物质燃料内的内护球壳会从内部因高温而被破坏，从而使得内护球壳内的液体助燃剂溢出，进而实现从内对生物质燃料进行助燃的作用。
(8)外半透层外端固定连接有多个均匀分布的导水纤维管，导水纤维管其中一端嵌入至外半透层内并与预汽化液接触，使得预汽化液中的水能够顺着导水纤维管渗出外半透层，从而使得外半透层内水逐渐减少，外半透层被空出的空间逐渐增多，使得轻油汽化时，更加方便向外溢出。
(9)导水纤维管为超吸水纤维制成，使其能够将预汽化液内的水向外半透层外运输，且导水纤维管表面涂设有疏油涂层，有效避免轻油沿着导水纤维管向外半透层外渗出，从而有效分离水和轻油，使得汽化的效果更好。
附图说明
图1为本发明的主要的流程框图；
图2为本发明的生物质燃料成品的结构示意图；
图3为本发明的内质液球正面的结构示意图；
图4为图3中A处的结构示意图。
图中标号说明：
1内护球壳、2液体助燃剂、3外半透层、4预汽化液、5导水纤维管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图；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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1-2，一种固液双态高燃值生物质燃料制备方法，包括以下步骤：
S1、将松香、硅藻土和硅灰石进行高温熔融，得到熔融料；
S2、将内质液球均匀加到熔融料内，图2中b表示内质液球，同时对熔融料进行急降温固化处理，内质液球在急降温过程中，表面的预汽化液4迅速汽化，从而得到多孔隙燃料半成品；
S3、急降温后，维持该降温后的温度一端时间，并在该温度下进行干燥，使得预汽化液4中的水分在此步骤中被取出，有效降低因含水而导致燃值受到的影响；
S4、后进行自然冷却，从而得到干燥多孔且固液双态的高燃值生物质燃料，如图2，a表示多孔且固液双态的高燃值生物质燃料。
S1中高温熔融温度为150-250℃，S2中急降温的标准为：在3-5s内，将温度降至95-105℃，急降温处理是为了有效避免内质液球在进入到熔融料内时因高温而被提前损坏的情况，有效保证内质液球可以在生物质燃料燃烧使用时再被破坏，使液体助燃剂2在该过程再溢出，使其对于提高本生物质燃料的燃烧率更好。
预汽化液4为水和轻油的混合液，预汽化液4为水和轻油的体积混合比为1:1.5-2，使得内质液球在刚落入熔融料时，由于高温作用，水和轻油会迅速汽化，汽化后，气态的水和轻油会向外界溢出，一方面会在熔融料内部形成多孔洞，从而提高得到的生物质燃料内外的通透性，使其在燃烧时，其内部也能充分与氧气接触，进而使得燃值提高，另一方面，汽化的轻油会附着在形成的孔洞的内壁，在急降温过后，由于温度降低其会再次恢复液态并停留在生物质燃料上，由于轻油的易燃烧性，从而可以有效提高本生物质燃料的燃值，燃烧可以更加彻底，有效降低燃烧不完全造成的燃料浪费的情况，同时，预汽化液4在汽化时，会吸收大量热，从而有效降低内质液球附近的温度，从而有效保护内护球壳1以及其内部的液体助燃剂2在刚进入熔融料内时不易受到高温影响。
请参阅图3-4，内质液球包括内护球壳1，内护球壳1内部填充有液体助燃剂2，内护球壳1外端包裹有外半透层3，预汽化液4填充在外半透层3内，在生物质燃料燃烧后，在高温情况下，内护球壳1逐渐裂解，此时其内部的液体助燃剂2逐渐溢出，从而达到从内向外的助燃的效果，进一步提高被生物质燃料的燃值，降低燃料燃烧不完全造成的浪费，外半透层3为表面有多微孔结构，微孔内径小于预汽化液4液态分子粒径，使得预汽化液4在汽化之前分子间距离较大不能穿过微孔，当其受热汽化后，气态的分子能够穿过微孔，从而向外溢出，进入到熔融料内，使得熔融料内形成气孔，内护球壳1为硬质可燃材料制成，且内护球壳1燃点低于本生物质燃料燃点，使生物质燃料在燃烧时，位于生物质燃料内的内护球壳1会从内部因高温而被破坏，从而使得内护球壳1内的液体助燃剂2溢出，进而实现从内对生物质燃料进行助燃的作用。
外半透层3外端固定连接有多个均匀分布的导水纤维管5，导水纤维管5其中一端嵌入至外半透层3内并与预汽化液4接触，使得预汽化液4中的水能够顺着导水纤维管5渗出外半透层3，从而使得外半透层3内水逐渐减少，外半透层3被空出的空间逐渐增多，使得轻油汽化时，更加方便向外溢出，导水纤维管5为超吸水纤维制成，使其能够将预汽化液4内的水向外半透层3外运输，且导水纤维管5表面涂设有疏油涂层，有效避免轻油沿着导水纤维管5向外半透层3外渗出，从而有效分离水和轻油，使得汽化的效果更好。
通过对向熔融料内加入内质液球并对熔融料进行急降温处理，由于高温作用，水和轻油会迅速汽化，汽化后，气态的水和轻油会向外界溢出，一方面会在熔融料内部形成多孔洞，从而提高得到的生物质燃料内外的通透性，另一方面，汽化的轻油会附着在形成的孔洞的内壁上，使其在燃烧时，其内部也能充分与氧气接触，由于轻油的易燃性，可以有效提高本生物质燃料的燃值，有效降低燃烧不完全造成的燃料浪费的情况，并且，同时内质液球燃烧时，其内部的液体助燃剂2在溢出后，可以在燃烧的过程中对生物质燃料内部添加助燃剂的效果，从而进一步提高内部燃烧率，提高燃值，预汽化液4在汽化时，会吸收大量热，从而有效降低内质液球附近的温度，从而有效保护内质液球内部在刚进入熔融料内时不易受到高温影响。
以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种固液双态高燃值生物质燃料制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将松香、硅藻土和硅灰石进行高温熔融，得到熔融料，高温熔融温度为 150-250℃；
S2、将内质液球均匀加到熔融料内，同时对熔融料进行急降温固化处理，内质液球在急降温过程中，表面的预汽化液（4）迅速汽化，从而得到多孔隙燃料半成品，所述内质液球包括内护球壳（1），所述内护球壳（1）内部填充有液体助燃剂（2），所述内护球壳（1）外端包裹有外半透层（3），所述预汽化液（4）填充在外半透层（3）内， 所述外半透层（3）为表面有多微孔结构，微孔内径小于预汽化液（4）液态分子粒径，急降温的标准为：在 3-5s 内，将温度降至 95-105℃，预汽化液（4）为水和轻油的混合液，所述预汽化液（4）为水和轻油的体积混合比为 1:1.5-2；
S3、急降温后，维持该降温后的温度一端时间，并在该温度下进行干燥； S4、后进行自然冷却，从而得到干燥多孔且固液双态的高燃值生物质燃
料。
2.根据权利要求 1 所述的一种固液双态高燃值生物质燃料制备方法，其特征在于：所述内护球壳（1）为硬质可燃材料制成，且内护球壳（1）燃点低于本生物质燃料燃点。
3.根据权利要求 1 所述的一种固液双态高燃值生物质燃料制备方法，其特征在于：所述外半透层（3）外端固定连接有多个均匀分布的导水纤维管（5），所述导水纤维管（5）其中一端嵌入至外半透层（3）内并与预汽化液（4）接触。
4.根据权利要求 3 所述的一种固液双态高燃值生物质燃料制备方法，其特征在于：所述导水纤维管（5）为超吸水纤维制成，且导水纤维管（5）表面涂设有疏油涂层。
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