CN112063429B - 一种发电用内锁形式高燃烧率生物质燃料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发电用内锁形式高燃烧率生物质燃料的制备方法，属于生物质燃料技术领域，本发明可以实现创新性的引入锁形助燃棒与原料进行混合后制成，可以在生物质燃料燃烧时迅速从表面引燃至内部，然后在生物质燃料内部形成可控的孔缝，一方面方便外界的热量和空气迅速进入，另一方面可以触发氧气释放动作，同时利用气体释放时的冲击力，将填充的煤粉迅速导入到形成的孔缝中，另外锁形助燃棒在引燃后也会触发磁场作用，利用磁吸作用对生物质燃料进行锁形，避免生物质燃料过早的因孔缝而提前开裂，导致部分生物质燃料直接随烟气逸散，从而严重降低生物质燃料的利用率，本发明可以实现内外同步燃烧，提高燃烧效率及利用率。

Description

一种发电用内锁形式高燃烧率生物质燃料的制备方法
技术领域
本发明涉及生物质燃料技术领域，更具体地说，涉及一种发电用内锁形式高燃烧率生物质燃料的制备方法。
背景技术
随着现代工业的发展及世界人口的激増，能源危机、粮食危机、环境危机日益加剧，寻找可再生的清洁能源替代日益枯竭的化石能源成为各国科研部门关注的焦点。由于光合作用合成生物质时从大气中吸收的二氧化碳与生物质燃料利用时释放的二氧化碳量是相同的，因此，生物质的应用具有零排放的特点。全世界每年有1550亿吨的木质纤维素通过光合作用合成，而仅有2％左右生物质作为原料用于工业过程和能源燃料。利用可再生的生物炼制技术和工艺，生产生物基产品是全世界重点关注的领域。面对日益恶劣的环境，生存的竞争也就是资源的竞争，如果世界上的生物质资源能够被合理的工业化应用，人类将拥有一个取之不尽、用之不竭的生态资源宝库。
生物质含有丰富的有机质、纤维素、半纤维素、木质素、粗蛋白、粗脂肪和氮、磷、钾、钙、镁硫等多种营养成分，其中木质素和纤维素及半纤维素是构成植物生物质的主要成分。开发利用生物质能源，能开拓新的经济增长领域、促进经济转型、扩大就业的重要选择。生物质能源资源分布广泛，各地区都具有一定的生物质能源开发利用条件。生物质能源的开发利用主要是利用当地自然资源和人力资源，对促进地区经济发展具有重要意义。同时，生物质能源也是高新技术和新兴产业，快速发展的生物质能源已成为一个新的经济增长点，可以有效拉动装备制造等相关产业的发展，对调整产业结构，促进经济增长方式转变，扩大就业，推进经济和社会的可持续发展意义重大。
生物质燃料：是指将生物质材料燃烧作为燃料，一般主要是农林废弃物(如秸秆、锯末、甘蔗渣、稻糠等)。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。
目前生物质燃料在加工时一般均经过挤压形成高密度的燃料，虽然可以有效延长燃烧事件，提高燃料的燃烧充分程度和利用率，但是从燃料表面开始燃烧效率过低，经常出现燃烧不完全的现象，导致实际热值要远低于理论热值，造成燃料的有效利用率较低，对生物制燃料的开发远远不够。
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发电用内锁形式高燃烧率生物质燃料的制备方法，可以实现创新性的引入锁形助燃棒与原料进行混合后制成，可以在生物质燃料燃烧时迅速从表面引燃至内部，然后在生物质燃料内部形成可控的孔缝，一方面方便外界的热量和空气迅速进入，另一方面可以触发氧气释放动作，直接提供充足的氧气，同时利用气体释放时的冲击力，将填充的煤粉迅速导入到形成的孔缝中，从生物质燃料的内部助燃，另外锁形助燃棒在引燃后也会触发磁场作用，利用磁吸作用对生物质燃料进行锁形，避免生物质燃料过早的因孔缝而提前开裂，导致部分生物质燃料直接随烟气逸散，从而严重降低生物质燃料的利用率，本发明可以实现内外同步燃烧，提高燃烧效率及利用率。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种发电用内锁形式高燃烧率生物质燃料的制备方法，包括以下步骤：
S1、采集农业原料先进行自然晾晒，晾干后切割粉碎并过80目筛，制成原料粉末备用；
S2、将原料粉末与干畜禽粪便和池塘污泥进行混合并搅拌均匀，并在45-50℃的密封环境下发酵2-5天，得到发酵产物；
S3、取发酵产物与助燃剂、疏松剂和防结焦添加剂均匀混合后，进行微波处理，结束后取出烘干至含水量低于5％；
S4、烘干后取出物料并与锁形助燃棒进行均匀混合，然后通过挤压成型的方式得到生物质燃料。
进一步的，所述步骤S1中的农业原料为秸秆、木屑、稻草粉末、甘蔗渣和花生壳中的一种或者多种。
进一步的，所述步骤S3中的助燃剂为氧化铝、氧化铁和镁粉中的一种或者多种，所述疏松剂为硅藻土、凹凸棒土和椰壳活性炭中的任意一种，所述防结焦添加剂由20-30％氧化铝、15-30％碳酸镁和40-65％氧化钙组成。
进一步的，所述步骤S3中微波处理温度为80-120℃，时间为60-90min，烘干温度为100-120℃，时间为20-40min。
进一步的，所述农业原料、干畜禽粪便、池塘污泥、助燃剂、疏松剂和防结焦添加剂的质量比为1:0.6-0.8：0.4-0.6：0.1-0.3：0.2-0.3:0.1-0.15。
进一步的，所述步骤S4中烘干后的物料与锁形助燃棒的质量比为1:0.05-0.1。
进一步的，所述锁形助燃棒包括阻燃管套、多个层式分解球以及连接于层式分解球之间的引燃主杆，所述层式分解球均匀镶嵌于阻燃管套内部，所述阻燃管套上开设有多个与层式分解球相对应的贯通孔，所述层式分解球上镶嵌连接有多根引燃制孔丝，且引燃制孔丝贯穿贯通孔并延伸至阻燃管套外侧，所述阻燃管套内填充有煤粉，通过引燃主杆从生物质燃料外表面引燃至阻燃管套内部，并立即将燃烧引导至层式分解球处，一方面触发释放氧气的动作，另一方面层式分解球继续引燃至引燃制孔丝处，从而在生物质燃料内部形成许多孔缝，增大燃烧面积的同时，从内外同步燃烧可以提高燃烧温度。
进一步的，所述层式分解球包括磁吸球、隔热夹层和分解隔磁外壳，且磁吸球、隔热夹层和分解隔磁外壳从内至外依次设置，所述引燃制孔丝镶嵌于分解隔磁外壳内部，所述分解隔磁外壳采用可燃材料与铁粉均匀混合制成，磁吸球在正常状态下磁场被分解隔磁外壳所屏蔽，不会影响到与生物质燃料的混合效果，在引燃主杆引燃时分解隔磁外壳迅速燃烧，铁粉剥落后不再对磁吸球形成磁屏蔽作用，磁吸球之间可以通过磁吸作用对生物质燃料的内部形成拉扯力，避免生物质燃料因孔缝过多而提前崩裂，隔热夹层可以保护磁吸球的磁力不易在高温下消失。
进一步的，所述引燃主杆包括补强导热芯、多根释氧条以及引燃套，所述补强导热芯外端开设有多个均匀分布的内嵌槽，且释氧条镶嵌于内嵌槽内，所述引燃套套设于补强导热芯外侧，补强导热芯可以吸收引燃套燃烧时的热量集中对释氧条进行加热，从而释放出氧气，氧气在阻燃管套中对煤粉进行冲击，并裹带煤粉进入引燃制孔丝燃烧形成的孔缝中，起到助燃的作用。
进一步的，所述补强导热芯和引燃制孔丝均采用低燃点易燃材料制成，所述释氧条采用高锰酸钾和硝酸钾中的任意一种。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案可以实现创新性的引入锁形助燃棒与原料进行混合后制成，可以在生物质燃料燃烧时迅速从表面引燃至内部，然后在生物质燃料内部形成可控的孔缝，一方面方便外界的热量和空气迅速进入，另一方面可以触发氧气释放动作，直接提供充足的氧气，同时利用气体释放时的冲击力，将填充的煤粉迅速导入到形成的孔缝中，从生物质燃料的内部助燃，另外锁形助燃棒在引燃后也会触发磁场作用，利用磁吸作用对生物质燃料进行锁形，避免生物质燃料过早的因孔缝而提前开裂，导致部分生物质燃料直接随烟气逸散，从而严重降低生物质燃料的利用率，本发明可以实现内外同步燃烧，提高燃烧效率及利用率。
(2)锁形助燃棒包括阻燃管套、多个层式分解球以及连接于层式分解球之间的引燃主杆，层式分解球均匀镶嵌于阻燃管套内部，阻燃管套上开设有多个与层式分解球相对应的贯通孔，层式分解球上镶嵌连接有多根引燃制孔丝，且引燃制孔丝贯穿贯通孔并延伸至阻燃管套外侧，阻燃管套内填充有煤粉，通过引燃主杆从生物质燃料外表面引燃至阻燃管套内部，并立即将燃烧引导至层式分解球处，一方面触发释放氧气的动作，另一方面层式分解球继续引燃至引燃制孔丝处，从而在生物质燃料内部形成许多孔缝，增大燃烧面积的同时，从内外同步燃烧可以提高燃烧温度。
(3)层式分解球包括磁吸球、隔热夹层和分解隔磁外壳，且磁吸球、隔热夹层和分解隔磁外壳从内至外依次设置，引燃制孔丝镶嵌于分解隔磁外壳内部，分解隔磁外壳采用可燃材料与铁粉均匀混合制成，磁吸球在正常状态下磁场被分解隔磁外壳所屏蔽，不会影响到与生物质燃料的混合效果，在引燃主杆引燃时分解隔磁外壳迅速燃烧，铁粉剥落后不再对磁吸球形成磁屏蔽作用，磁吸球之间可以通过磁吸作用对生物质燃料的内部形成拉扯力，避免生物质燃料因孔缝过多而提前崩裂，隔热夹层可以保护磁吸球的磁力不易在高温下消失。
(4)引燃主杆包括补强导热芯、多根释氧条以及引燃套，补强导热芯外端开设有多个均匀分布的内嵌槽，且释氧条镶嵌于内嵌槽内，引燃套套设于补强导热芯外侧，补强导热芯可以吸收引燃套燃烧时的热量集中对释氧条进行加热，从而释放出氧气，氧气在阻燃管套中对煤粉进行冲击，并裹带煤粉进入引燃制孔丝燃烧形成的孔缝中，起到助燃的作用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明锁形助燃棒的结构示意图；
图3为图2中A处的结构示意图；
图4为本发明层式分解球的结构示意图；
图5为本发明引燃主杆的结构示意图。
图中标号说明：
1锁形助燃棒、11阻燃管套、12层式分解球、121磁吸球、122隔热夹层、123分解隔磁外壳、13引燃主杆、131补强导热芯、132释氧条、133引燃套、14贯通孔、15引燃制孔丝。
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1，一种发电用内锁形式高燃烧率生物质燃料的制备方法，包括以下步骤：
S1、采集农业原料先进行自然晾晒，晾干后切割粉碎并过80目筛，制成原料粉末备用；
S2、将原料粉末与干畜禽粪便和池塘污泥进行混合并搅拌均匀，并在45℃的密封环境下发酵2天，得到发酵产物；
S3、取发酵产物与助燃剂、疏松剂和防结焦添加剂均匀混合后，进行微波处理，结束后取出烘干至含水量低于5％；
S4、烘干后取出物料并与锁形助燃棒1进行均匀混合，然后通过挤压成型的方式得到生物质燃料。
步骤S1中的农业原料为秸秆、木屑、稻草粉末、甘蔗渣和花生壳中的一种或者多种。
步骤S3中的助燃剂为氧化铝、氧化铁和镁粉中的一种或者多种，疏松剂为硅藻土、凹凸棒土和椰壳活性炭中的任意一种，防结焦添加剂由30％氧化铝、30％碳酸镁和40％氧化钙组成。
步骤S3中微波处理温度为80℃，时间为60min，烘干温度为100℃，时间为20min。
农业原料、干畜禽粪便、池塘污泥、助燃剂、疏松剂和防结焦添加剂的质量比为1:0.6：0.4：0.1：0.2:0.1。
步骤S4中烘干后的物料与锁形助燃棒1的质量比为1:0.05。
请参阅图2-3，锁形助燃棒1包括阻燃管套11、多个层式分解球12以及连接于层式分解球12之间的引燃主杆13，层式分解球12均匀镶嵌于阻燃管套11内部，阻燃管套11上开设有多个与层式分解球12相对应的贯通孔14，层式分解球12上镶嵌连接有多根引燃制孔丝15，且引燃制孔丝15贯穿贯通孔14并延伸至阻燃管套11外侧，阻燃管套11内填充有煤粉，通过引燃主杆13从生物质燃料外表面引燃至阻燃管套11内部，并立即将燃烧引导至层式分解球12处，一方面触发释放氧气的动作，另一方面层式分解球12继续引燃至引燃制孔丝15处，从而在生物质燃料内部形成许多孔缝，增大燃烧面积的同时，从内外同步燃烧可以提高燃烧温度。
请参阅图4，层式分解球12包括磁吸球121、隔热夹层122和分解隔磁外壳123，且磁吸球121、隔热夹层122和分解隔磁外壳123从内至外依次设置，引燃制孔丝15镶嵌于分解隔磁外壳123内部，分解隔磁外壳123采用可燃材料与铁粉均匀混合制成，磁吸球121在正常状态下磁场被分解隔磁外壳123所屏蔽，不会影响到与生物质燃料的混合效果，在引燃主杆13引燃时分解隔磁外壳123迅速燃烧，铁粉剥落后不再对磁吸球121形成磁屏蔽作用，磁吸球121之间可以通过磁吸作用对生物质燃料的内部形成拉扯力，避免生物质燃料因孔缝过多而提前崩裂，隔热夹层122可以保护磁吸球121的磁力不易在高温下消失。
请参阅图5，引燃主杆13包括补强导热芯131、多根释氧条132以及引燃套133，补强导热芯131外端开设有多个均匀分布的内嵌槽，且释氧条132镶嵌于内嵌槽内，引燃套133套设于补强导热芯131外侧，补强导热芯131可以吸收引燃套133燃烧时的热量集中对释氧条132进行加热，从而释放出氧气，氧气在阻燃管套11中对煤粉进行冲击，并裹带煤粉进入引燃制孔丝15燃烧形成的孔缝中，起到助燃的作用。
进一步的，补强导热芯131和引燃制孔丝15均采用低燃点易燃材料制成，释氧条132采用高锰酸钾和硝酸钾中的任意一种。
实施例2：
请参阅图1，一种发电用内锁形式高燃烧率生物质燃料的制备方法，包括以下步骤：
S1、采集农业原料先进行自然晾晒，晾干后切割粉碎并过80目筛，制成原料粉末备用；
S2、将原料粉末与干畜禽粪便和池塘污泥进行混合并搅拌均匀，并在45℃的密封环境下发酵3天，得到发酵产物；
S3、取发酵产物与助燃剂、疏松剂和防结焦添加剂均匀混合后，进行微波处理，结束后取出烘干至含水量低于5％；
S4、烘干后取出物料并与锁形助燃棒1进行均匀混合，然后通过挤压成型的方式得到生物质燃料。
步骤S1中的农业原料为秸秆、木屑、稻草粉末、甘蔗渣和花生壳中的一种或者多种。
步骤S3中的助燃剂为氧化铝、氧化铁和镁粉中的一种或者多种，疏松剂为硅藻土、凹凸棒土和椰壳活性炭中的任意一种，防结焦添加剂由30％氧化铝、20％碳酸镁和50％氧化钙组成。
步骤S3中微波处理温度为100℃，时间为75min，烘干温度为110℃，时间为30min。
农业原料、干畜禽粪便、池塘污泥、助燃剂、疏松剂和防结焦添加剂的质量比为1:0.7：0.5：0.2：0.25:0.12。
进一步的，步骤S4中烘干后的物料与锁形助燃棒1的质量比为1:0.08。
其余部分与实施例1保持一致。
实施例3：
请参阅图1，一种发电用内锁形式高燃烧率生物质燃料的制备方法，包括以下步骤：
S1、采集农业原料先进行自然晾晒，晾干后切割粉碎并过80目筛，制成原料粉末备用；
S2、将原料粉末与干畜禽粪便和池塘污泥进行混合并搅拌均匀，并在50℃的密封环境下发酵5天，得到发酵产物；
S3、取发酵产物与助燃剂、疏松剂和防结焦添加剂均匀混合后，进行微波处理，结束后取出烘干至含水量低于5％；
S4、烘干后取出物料并与锁形助燃棒1进行均匀混合，然后通过挤压成型的方式得到生物质燃料。
步骤S1中的农业原料为秸秆、木屑、稻草粉末、甘蔗渣和花生壳中的一种或者多种。
步骤S3中的助燃剂为氧化铝、氧化铁和镁粉中的一种或者多种，疏松剂为硅藻土、凹凸棒土和椰壳活性炭中的任意一种，防结焦添加剂由20％氧化铝、15％碳酸镁和65％氧化钙组成。
步骤S3中微波处理温度为120℃，时间为90min，烘干温度为120℃，时间为40min。
农业原料、干畜禽粪便、池塘污泥、助燃剂、疏松剂和防结焦添加剂的质量比为1:0.8：0.6：0.3：0.3:0.15。
步骤S4中烘干后的物料与锁形助燃棒1的质量比为1:0.1。
其余部分与实施例1保持一致。
本发明可以实现创新性的引入锁形助燃棒1与原料进行混合后制成，可以在生物质燃料燃烧时迅速从表面引燃至内部，然后在生物质燃料内部形成可控的孔缝，一方面方便外界的热量和空气迅速进入，另一方面可以触发氧气释放动作，直接提供充足的氧气，同时利用气体释放时的冲击力，将填充的煤粉迅速导入到形成的孔缝中，从生物质燃料的内部助燃，另外锁形助燃棒1在引燃后也会触发磁场作用，利用磁吸作用对生物质燃料进行锁形，避免生物质燃料过早的因孔缝而提前开裂，导致部分生物质燃料直接随烟气逸散，从而严重降低生物质燃料的利用率，本发明可以实现内外同步燃烧，提高燃烧效率及利用率。
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 (8)

1.一种发电用内锁形式高燃烧率生物质燃料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、采集农业原料先进行自然晾晒，晾干后切割粉碎并过80目筛，制成原料粉末备用；
S2、将原料粉末与干畜禽粪便和池塘污泥进行混合并搅拌均匀，并在45-50℃的密封环境下发酵2-5天，得到发酵产物；
S3、取发酵产物与助燃剂、疏松剂和防结焦添加剂均匀混合后，进行微波处理，结束后取出烘干至含水量低于5％；
S4、烘干后取出物料并与锁形助燃棒(1)进行均匀混合，然后通过挤压成型的方式得到生物质燃料，所述锁形助燃棒(1)包括阻燃管套(11)、多个层式分解球(12)以及连接于层式分解球(12)之间的引燃主杆(13)，所述层式分解球(12)均匀镶嵌于阻燃管套(11)内部，所述阻燃管套(11)上开设有多个与层式分解球(12)相对应的贯通孔(14)，所述层式分解球(12)上镶嵌连接有多根引燃制孔丝(15)，且引燃制孔丝(15)贯穿贯通孔(14)并延伸至阻燃管套(11)外侧，所述阻燃管套(11)内填充有煤粉，所述层式分解球(12)包括磁吸球(121)、隔热夹层(122)和分解隔磁外壳(123)，且磁吸球(121)、隔热夹层(122)和分解隔磁外壳(123)从内至外依次设置，所述引燃制孔丝(15)镶嵌于分解隔磁外壳(123)内部，所述分解隔磁外壳(123)采用可燃材料与铁粉均匀混合制成。
2.根据权利要求1所述的一种发电用内锁形式高燃烧率生物质燃料的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中的农业原料为秸秆、木屑、稻草粉末、甘蔗渣和花生壳中的一种或者多种。
3.根据权利要求1所述的一种发电用内锁形式高燃烧率生物质燃料的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中的助燃剂为氧化铝、氧化铁和镁粉中的一种或者多种，所述疏松剂为硅藻土、凹凸棒土和椰壳活性炭中的任意一种，所述防结焦添加剂由20-30％氧化铝、15-30％碳酸镁和40-65％氧化钙组成。
4.根据权利要求1所述的一种发电用内锁形式高燃烧率生物质燃料的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中微波处理温度为80-120℃，时间为60-90min，烘干温度为100-120℃，时间为20-40min。
5.根据权利要求1所述的一种发电用内锁形式高燃烧率生物质燃料的制备方法，其特征在于：所述农业原料、干畜禽粪便、池塘污泥、助燃剂、疏松剂和防结焦添加剂的质量比为1∶0.6-0.8∶0.4-0.6∶0.1-0.3∶0.2-0.3∶0.1-0.15。
6.根据权利要求1所述的一种发电用内锁形式高燃烧率生物质燃料的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中烘干后的物料与锁形助燃棒(1)的质量比为1∶0.05-0.1。
7.根据权利要求1所述的一种发电用内锁形式高燃烧率生物质燃料的制备方法，其特征在于：所述引燃主杆(13)包括补强导热芯(131)、多根释氧条(132)以及引燃套(133)，所述补强导热芯(131)外端开设有多个均匀分布的内嵌槽，且释氧条(132)镶嵌于内嵌槽内，所述引燃套(133)套设于补强导热芯(131)外侧。
8.根据权利要求7所述的一种发电用内锁形式高燃烧率生物质燃料的制备方法，其特征在于：所述补强导热芯(131)和引燃制孔丝(15)均采用低燃点易燃材料制成，所述释氧条(132)采用高锰酸钾和硝酸钾中的任意一种。
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