CN111944574A - 一种高品质低排放秸秆成型燃料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高品质低排放秸秆成型燃料的制备方法，具体涉及生物质能利用技术领域，包括原料、粉碎、干燥、掺配、压缩、切割、筛分、包装等步骤，通过配料制备工艺来改善秸秆燃料的品质和燃烧特性，并掺混复合添加剂协同控制污染物，改善灰熔特性。掺配适量粉煤，既提升了成型燃料热值，又改善了灰熔特性；钙基添加剂的加入，有利于延缓成型燃料燃烧过程中硫元素的析出时间并降低硫化物排放浓度，同时对氮氧化物排放也有较好的抑制作用；磷基添加剂的加入，解决了生物质热转化利用过程中因碱金属含量过高而导致的积灰、结渣的问题，改善了灰熔融性能。

Description

一种高品质低排放秸秆成型燃料的制备方法
技术领域
本发明涉及生物质能利用技术领域，更具体地说，本发明涉及一种高品质低排放秸秆成型燃料的制备方法。
背景技术
农业秸秆在生物质资源中占有极其重要的地位，我国每年秸秆可收集量约为8.5亿吨，是林业废弃物的4倍，然而，品质低(热值低)一直是限制秸秆大规模利用的重要原因，将秸秆散料压缩成型，可以得到密度高、热值高、易于运输、使用方便、燃烧过程CO2“零排放”的燃料，但不能仅通过成型增加能量密度来提高品质，还必须同时考虑硫化物(SO2)、氮氧化物(NOX)的减排和灰熔融特性的改善，燃烧过程中析出的硫、氮会引起环境污染，热转化过程中因碱金属含量过高会引起结渣问题，因此，对成型燃料进行提质及改性是解决此类弊端的有效手段。
从成型燃料制备方法来看，前人做了很多尝试，有些工艺方法是以提质为目标，有些是以清洁燃烧为方向，因此，无论是提质还是改性，所用添加剂和工艺路线较为单一，不能很好解决既要提高燃料品质又要改良有害排放物并降低结渣等复杂工艺问题。
在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种高品质低排放秸秆成型燃料的制备方法，从配料制备工艺改善燃料品质和燃烧特性，并掺混复合添加剂协同控制污染物，改善灰熔融性能。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高品质低排放秸秆成型燃料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：准备秸秆或林业固体废弃物等散料为原料，同时准备好掺配用的粉煤；
步骤2：将秸秆或林业固体废弃物等散料粉碎为5～20mm细料，水分含量45％～60％；
步骤3：将水分含量为45％～60％的细料输送至干燥机干燥，或室温干燥20～30天，得到水分含量40％～45％的细料；
步骤4：按照提质和改性要求将干燥后的细料与粉煤、复合添加剂按质量份数进行掺配：细料100份，粉煤10份，复合添加剂5～8份；
步骤5：将添加过粉煤、复合添加剂的细料送入成型机压缩成型，压缩成型后燃料水分含量7％～l5％，燃料密度1.0～1.1kg/cm3；
步骤6：将成型燃料切割成颗粒燃料，更换不同模具可生产出不同尺寸的块状、柱状和颗粒的成型燃料；
步骤7：对成型燃料进行筛分，之后在干燥场或干燥房中进行干燥；
步骤8：按要求对成品进行检验、包装并储存。
所述步骤4中，复合添加剂为固硫固氮剂和抗熔融结渣剂，其中，固硫固氮剂3～5份，抗熔融结渣剂2～3份。
所述固硫固氮剂为山梨酸钙，所述抗熔融结渣剂为磷酸二氢铵。
所述步骤5中，成型机选用压辊式成型机，成型机压力为15～25Mpa。
本发明中的生物质固体成型燃料加工方法，以农业秸秆、林业废弃物、粉煤、复合添加剂作为原料，生产块状、柱状和颗粒状固体燃料，包括原料预处理(粉碎、干燥)、固体成型(掺配、压缩成型、成型切割)、辅助处理(筛分、检验与仓储)三个工序。
本发明的技术效果和优点：
1、本发明的秸秆原料在挤压成型后，密度可达到1.0～1.1g/cm3，能量密度与中质煤相当，成型后的燃料燃烧性能也得到极大地改善，燃烧效率由散料直接燃烧的10％～15％提高到30％～40％；
2、本发明通过生物质掺配适量粉煤制取成型燃料，不仅可以提升燃料热值(>20MJ/kg)，还由于粉煤的混入而生成部分热稳定性更好的硫酸盐而提升固硫作用并改善了灰熔特性；
3、钙基添加剂(山梨酸钙)的加入可延缓成型燃料燃烧过程中硫元素的析出时间及降低SO2排放浓度，同时对氮氧化物排放也有较好的抑制作用，800℃条件下的SO2析出率小于5％、NOX析出率小于0.9％；
4、选取磷基添加剂(磷酸二氨铵)作为添加剂，解决了生物质热转化利用过程中因碱金属含量过高而导致的积灰、结渣的问题，加入添加剂后碱金属中主要成分钾元素被固定在底灰中,从而改善了灰熔融性能。
附图说明
图1为本发明制备方法流程图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些示例实施方式使得本公开的描述将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多示例实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的示例实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、方法、实现或者操作以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。
本发明提供了一种高品质低排放秸秆成型燃料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：准备好玉米秆、麦秆、棉秆、稻秆等农业秸秆以及林业固体废弃物等散料，同时准备好掺配用的粉煤；
步骤2：将玉米秆、麦秆、棉秆、稻秆等农业秸秆以及林业固体废弃物等散料粉碎为5～20mm细料，水分含量45％～60％；
步骤3：将细料输送至干燥机进行干燥，或室温干燥20～30天，水分含量降至40％～45％；
步骤4：按照提质和改性要求进行掺配，秸秆细料、粉煤、复合添加剂掺配比例如下：秸秆细料100份，粉煤10份，复合添加剂5～8份，复合添加剂按质量份数包括固硫固氮剂3～5份和抗熔融结渣剂2～3份，所选的固硫固氮剂为山梨酸钙，所选的抗熔融结渣剂为磷酸二氢铵；
步骤5：将添加过粉煤、复合添加剂的细料送入压辊式成型机压缩成型，成型机压力为15～25Mpa，压缩成型后成型燃料水分含量7％～l5％，密度1.0～1.1kg/cm3；
步骤6：调整成型机内的切刀，将挤出的成型燃料按照设计的尺寸切断，得到不同直径和长度的块状、柱状和颗粒状燃料；
步骤7：对成型燃料进行筛分，之后在干燥场或干燥房中进行干燥；
步骤8：按要求对成品进行检验、包装并储存。
最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,可以是机械连接或电连接,也可以是两个元件内部的连通,可以是直接相连,“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高品质低排放秸秆成型燃料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：准备秸秆或林业固体废弃物等散料为原料，同时准备好掺配用的粉煤；
步骤2：将秸秆或林业固体废弃物等散料粉碎为5～20mm细料，水分含量45％～60％；
步骤3：将水分含量为45％～60％的细料输送至干燥机干燥，或室温干燥20～30天，得到水分含量40％～45％的细料；
步骤4：按照提质和改性要求将干燥后的细料与粉煤、复合添加剂按质量份数进行掺配：细料100份，粉煤10份，复合添加剂5～8份；
步骤5：将添加过粉煤、复合添加剂的细料送入成型机压缩成型，压缩成型后燃料水分含量7％～l5％，燃料密度1.0～1.1kg/cm3；
步骤6：将成型燃料切割成颗粒燃料，更换不同模具可生产出不同尺寸的块状、柱状和颗粒的成型燃料；
步骤7：对成型燃料进行筛分，之后在干燥场或干燥房中进行干燥；
步骤8：按要求对成品进行检验、包装并储存。
2.根据权利要求1所述的一种高品质低排放秸秆成型燃料的制备方法，其特征在于：所述步骤4中，复合添加剂为固硫固氮剂和抗熔融结渣剂，其中，固硫固氮剂3～5份，抗熔融结渣剂2～3份。
3.根据权利要求2所述的一种高品质低排放秸秆成型燃料的制备方法，其特征在于：所述固硫固氮剂为山梨酸钙，所述抗熔融结渣剂为磷酸二氢铵。
4.根据权利要求1所述的一种高品质低排放秸秆成型燃料的制备方法，其特征在于：所述步骤5中，成型机选用压辊式成型机，成型机压力为15～25Mpa。
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高杰: "秸秆成型燃料改性及燃烧硫氮污染物排放特性研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库，工程科技Ⅱ辑》 *

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