CN113337323B - 一种麦草制浆过程废物基颗粒燃料及其制备方法与应用 - Google Patents

一种麦草制浆过程废物基颗粒燃料及其制备方法与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN113337323B
CN113337323B CN202110719247.9A CN202110719247A CN113337323B CN 113337323 B CN113337323 B CN 113337323B CN 202110719247 A CN202110719247 A CN 202110719247A CN 113337323 B CN113337323 B CN 113337323B
Authority
CN
China
Prior art keywords
wheat straw
waste
pulping
liquid
waste liquid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110719247.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113337323A (zh
Inventor
杨桂花
陈嘉川
林兆云
吉兴香
张凯
侯慧敏
刘昭祥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qilu University of Technology
Original Assignee
Qilu University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qilu University of Technology filed Critical Qilu University of Technology
Priority to CN202110719247.9A priority Critical patent/CN113337323B/zh
Publication of CN113337323A publication Critical patent/CN113337323A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113337323B publication Critical patent/CN113337323B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00Solid fuels
    • C10L5/40Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00Solid fuels
    • C10L5/40Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
    • C10L5/44Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on vegetable substances
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00Solid fuels
    • C10L5/40Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
    • C10L5/48Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on industrial residues and waste materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/24Mixing, stirring of fuel components
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/30Pressing, compressing or compacting
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/32Molding or moulds
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10Biofuels, e.g. bio-diesel
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)

Abstract

本发明涉及生物基材料制备领域,具体涉及一种麦草制浆过程废物基颗粒燃料及其制备方法与应用。所述制备方法为:收集麦草生物化学机械制浆过程中备料工段、预处理和磨浆各工段产生的麦草废料和制浆废液,将麦草废料预处理后与浓缩后的制浆废液混合均匀,压缩成型,制备得到生物质颗粒燃料。该方法可为麦草化学机械制浆过程中的废物回收利用及产业化提供新的方向,且能够同时获得具有高热值和优异抗跌碎性、抗压性的颗粒燃料。

Description

一种麦草制浆过程废物基颗粒燃料及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及生物基材料制备领域,具体涉及一种麦草制浆过程废物基颗粒燃料及其制备方法与应用。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解,而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
生物产业是世界各国竞相发展的战略性新兴产业,生物质可通过光合作用将太阳能以化学能形式贮存,是煤和石油之后的第三大能源,具有可再生性和洁净性。固体生物质成型燃料是生物质能源重要组成之一,具有总量巨大、可再生和与“三农”关系紧密等突出特点,是一种可循环再生的碳源。目前,通过制浆废液进行固体燃料制备是一种比较有效的方法,现有技术中已经公开了多种方案将制浆废液转变为固体燃料,从而实现废液的资源化利用。
现有技术中公开了一种生物质颗粒燃料制备方法,其工艺步骤如下:将木屑、秸秆等农林废弃物清洁去除杂质后破碎,获得颗粒尺寸为0.02~20mm的原材料;对原材料进行干燥,使其含水率在5~15%之间;通过挤压成型设备重新定型为生物质颗粒燃料;现有技术还公开了一种含木质素的混合燃料及其生产方法,通过酸化处理增加木质素的疏水性、达到在保持混合燃料良好的可流动性、搅拌性和泵送性的前提下,降低混合燃料中的水分含量的目的,通过进一步地添加表面活性剂、和/或润滑剂、抗氧化剂,提升混合燃料的性能。然而,发明人发现,现有的生物质颗粒燃料尽管热值较高,但品质较差,易碎,耐久性不好,这就导致固体颗粒燃料在运输的过程中难以保持颗粒结构,不便于运输。
因此,探索一种既能具备高热值又能表现出优异抗跌碎性、抗压性的生物质固体燃料是有效的解决方案。
发明内容
为了解决现有技术的不足,本发明提供一种麦草制浆过程废物基颗粒燃料及其制备方法,将麦草制浆过程中各工段产生的液体废物浓缩后与固体废物混合制备成生物质颗粒燃料,该方法可为麦草化学机械制浆过程中的废物回收利用及产业化提供新的方向,且能够同时获得具有高热值和优异抗跌碎性、抗压性的颗粒燃料。
为了实现上述目的,本发明第一方面提供一种麦草制浆过程废物基颗粒燃料的制备方法,具体为:收集麦草生物化学机械制浆过程中备料工段、预处理和磨浆各工段产生的麦草废料和制浆废液,将经过预处理后的麦草废料与浓缩后的制浆废液混合均匀,压缩成型,制备得到生物质颗粒燃料。
本发明第二方面提供一种上述麦草制浆过程废物基颗粒燃料的制备方法得到的颗粒燃料。
本发明第三方面提供一种上述的麦草制浆过程废物基颗粒燃料的制备方法和/或颗粒燃料在固体生物质成型燃料领域中的应用。
本发明的一个或多个具体实施方式至少具有以下有益效果:
(1)本发明将麦草制浆过程中各工段产生的液体废物浓缩后与固体废物混合,得到的颗粒燃料不仅具有高热值,还同时具有优异的抗跌碎性、抗压性。
(2)本发明以麦草废料和麦草生物化学机械制浆过程中产生的废液为原料,具有绿色环保、可再生的优点,为麦草化学机械制浆过程中的废物回收利用及产业化提供新的方向。
(3)本发明的生物质颗粒燃料主要包含C、H、O三种元素,燃烧产生的气体以CO2为主,是一种清洁产品,更符合绿色能源的要求。
具体实施方式
应该指出,以下详细说明都是示例性的,旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的,现有技术中的生物质固体燃料尽管热值较高,但燃烧性能并不理想,往往需要大量时间才能充分燃烧,为了解决如上的技术问题,本发明第一方面提供一种麦草制浆过程废物基颗粒燃料的制备方法,具体为:收集麦草生物化学机械制浆过程中备料工段、预处理和磨浆各工段产生的制浆废液和麦草废料,将麦草废料预处理后与浓缩后的制浆废液混合均匀,压缩成型,制备得到生物质颗粒燃料。
麦草是一种常见的造纸原料,麦草生物化学机械制浆从备料到成浆全过程中会产生部分废料和废液,主要来自备料、预处理和磨浆过程中筛选和溶出的富含有机物的废料和废液,这些废料和废液在制浆过程中未得到有效利用,导致大量废物的堆积和复杂的后处理工序。麦草生物化学机械制浆过程中产生的固体废料主要包括草屑、穗叶等,废液成分主要包括木质素、半纤维素、纤维素等,这些富含有机物的废液具有一定的黏性和热值,因此可用于制备成生物质颗粒燃料,
本发明以麦草生物化学机械制浆过程产生的废液和麦草废料为原料,主要是考虑了以下几点:
(1)麦草生物化学机械制浆过程产生的废液含有木素等组分,而这些废液本身的燃烧性能不如麦草,但是具有粘结特性,所以相比于水可以更好的将原料粘合成成型燃料,提高燃烧性能和机械性能。而且,以麦草制浆废液去粘合麦草废料,相容性更好。
(2)与其他碱性制浆废液相比,中性的麦草生物化学机械制浆废液更有利于使固体燃料获得优异的燃烧性能,有望通过麦草化学机械制浆过程中产生的固体和液体废物,同时得到具有高热值和优异燃烧性能的固体燃料。
(3)麦草生物化学机械制浆过程产生的废液为中性废液,制备生物质颗粒燃料的过程中不会对成型设备造成腐蚀,且减轻了造纸废水的处理量。
(4)麦草废料相对于芦苇、麦渣等其他农作物废料,纤维素含量更高,更有助于获得优异的燃烧热值和机械性能。
(5)相对于其他麦草生物质颗粒燃料的制备方法,以麦草制浆全过程废料为原料制备生物质燃料,可减少其它化学品的添加,且环境污染小。
在本发明的一个或多个具体实施方式中,所述的制浆过程废液为碱浸渍液、生物酶预处理液、磨浆废液的混合物。
在本发明的一个或多个具体实施方式中,碱浸渍液、生物酶预处理液和磨浆废液的质量比为2:1:1。
在本发明的一个或多个具体实施方式中,所述制浆废液浓缩至5-15wt%。
在本发明的一个或多个具体实施方式中,所述麦草废料的预处理过程为:将麦草废料磨成粉,过40-60目筛,在100-110℃条件下烘干3-5h。
在本发明的一个或多个具体实施方式中,所述制浆废液的用量为麦草废料绝干质量的5-15wt%。
其中,制浆废液起到粘结作用,制浆废液所含的聚糖和木素具有一定的粘结性能,能发挥粘结功能,提高成型颗粒燃料的成型稳定性并减少其他粘结剂的使用。
在本发明的一个或多个具体实施方式中,加入浓缩后的制浆废液后,搅拌30-40min,密封,静置4h,以使液体充分扩散均匀。
在本发明的一个或多个具体实施方式中,生物质颗粒燃料通过万能实验材料机挤压成型,活塞压缩成型的移动速度为9-10mm/min,当压力达到9-10kN时停止移动并维持3-5min,设定位移速率为4-6mm/min进行脱模,将生物质颗粒至于80-90℃烘箱中烘干8-9h;
优选地,活塞压缩成型的移动速度为10mm/min,当压力达到9.420kN时停止移动并维持3min,设定位移速率为5mm/min进行脱模,将生物质颗粒至于85℃烘箱中烘干8h。
本发明第二方面提供一种上述麦草制浆过程废物基颗粒燃料的制备方法得到的颗粒燃料。
本发明第三方面提供一种上述的麦草制浆过程废物基颗粒燃料的制备方法和/或颗粒燃料在固体生物质成型燃料领域中的应用。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案,以下将结合具体的实施例与对比例详细说明本发明的技术方案。
实施例1
1)麦草生物化学机械制浆废液的制备:a)取100g绝干麦草(长度5-8cm)于聚乙烯袋中,加入4%NaOH(相对于绝干麦草,液比1:4)置于100℃水浴锅中保温20min,保温时间结束后收集碱浸渍液并测定其中的固形物、木素以及糖组分含量,洗涤浸渍后的麦草至洗涤液pH值为中性,风干测水分。b)取100g碱性热水浸渍后的麦草于聚乙烯袋中,分别加入果胶酶30U/g、脂肪酶20U/g和木聚糖酶15U/g(相对于碱浸渍后的绝干麦草,液比1:6,生物酶预处理液pH值为7)于55℃水浴锅中处理4h、8h和8h,生物酶预处理结束后收集生物酶预处理液并测定其中的固形物、木素以及糖组分含量,洗涤生物酶预处理后的麦草至洗涤液中无酶液残留。c)采用高浓连续式盘磨机对碱性热水浸渍协同生物酶预处理后的麦草进行两段磨浆,磨齿间距分别为0.5mm和0.15mm,收集磨浆废液并测定其中的固形物、木素以及糖组分含量,并减压蒸馏浓缩至固含为5.0wt%。
2)生物质颗粒燃料的制备以及性能测定:将备料工段麦草废料磨成粉,过40-60目筛,在105℃条件下烘干4h;再加入5.0wt%的制浆废液搅拌混合30min,密封后静置4h,其中制浆废液是质量比为2:1:1的碱浸渍液、生物酶预处理液和磨浆废液的混合液;称取2.0g的样品放入挤压套筒内,移至挤压平台上,设置活塞压缩成型的移动速度为10mm/min,当压力达到9.420kN时停止移动并维持3min,设定位移速率为5mm/min进行脱模,将生物质颗粒置于85℃烘箱中烘干8h。通过量热仪测定生物质颗粒燃料的热值,通过工业分析仪测定灰分和挥发分,参照BS DD CEN/TS 15210-1-2006中的方法,将颗粒燃料从1.83m高处无初速度释放,重复两次后计算跌落后质量与初始质量之比,得到抗跌碎性(%)。采用电子万能试验机对样品进行抗压强度的测定,测定结果以MPa计。
实施例2
1)麦草生物化学机械制浆废液的制备:a)取100g绝干麦草(长度5-8cm)于聚乙烯袋中,加入4%NaOH(相对于绝干麦草,液比1:4)置于100℃水浴锅中保温20min,保温时间结束后收集碱浸渍液并测定其中的固形物、木素以及糖组分含量,洗涤浸渍后的麦草至洗涤液pH值为中性,风干测水分。b)取100g碱性热水浸渍后的麦草于聚乙烯袋中,分别加入果胶酶30U/g、脂肪酶20U/g和木聚糖酶15U/g(相对于碱浸渍后的绝干麦草,液比1:6,生物酶预处理液pH值为7)于55℃水浴锅中处理4h、8h和8h,生物酶预处理结束后收集生物酶预处理液并测定其中的固形物、木素以及糖组分含量,洗涤生物酶预处理后的麦草至洗涤液中无酶液残留。c)采用高浓连续式盘磨机对碱性热水浸渍协同生物酶预处理后的麦草进行两段磨浆,磨齿间距分别为0.5mm和0.15mm,收集磨浆废液并测定其中的固形物、木素以及糖组分含量,并减压蒸馏浓缩至固含为5.0wt%。
2)生物质颗粒燃料的制备以及性能测定:将备料工段麦草废料磨成粉,过40-60目筛,在105℃条件下烘干4h;再加入10.0wt%的制浆废液搅拌混合30min,密封后静置4h,其中制浆废液是质量比为2:1:1的碱浸渍液、生物酶预处理液和磨浆废液的混合液;称取2.0g的样品放入挤压套筒内,移至挤压平台上,设置活塞压缩成型的移动速度为10mm/min,当压力达到9.420kN时停止移动并维持3min,设定位移速率为5mm/min进行脱模,将生物质颗粒置于85℃烘箱中烘干8h。通过量热仪测定生物质颗粒燃料的热值,通过工业分析仪测定灰分和挥发分,参照BS DD CEN/TS 15210-1-2006中的方法,将颗粒燃料从1.83m高处无初速度释放,重复两次后计算跌落后质量与初始质量之比,得到抗跌碎性(%)。采用电子万能试验机对样品进行抗压强度的测定,测定结果以MPa计。
实施例3
1)麦草生物化学机械制浆废液的制备:a)取100g绝干麦草(长度5-8cm)于聚乙烯袋中,加入4%NaOH(相对于绝干麦草,液比1:4)置于100℃水浴锅中保温20min,保温时间结束后收集碱浸渍液并测定其中的固形物、木素以及糖组分含量,洗涤浸渍后的麦草至洗涤液pH值为中性,风干测水分。b)取100g碱性热水浸渍后的麦草于聚乙烯袋中,分别加入果胶酶30U/g、脂肪酶20U/g和木聚糖酶15U/g(相对于碱浸渍后的绝干麦草,液比1:6,生物酶预处理液pH值为7)于55℃水浴锅中处理4h、8h和8h,生物酶预处理结束后收集生物酶预处理液并测定其中的固形物、木素以及糖组分含量,洗涤生物酶预处理后的麦草至洗涤液中无酶液残留。c)采用高浓连续式盘磨机对碱性热水浸渍协同生物酶预处理后的麦草进行两段磨浆,磨齿间距分别为0.5mm和0.15mm,收集磨浆废液并测定其中的固形物、木素以及糖组分含量,并减压蒸馏浓缩至固含为5.0wt%。
2)生物质颗粒燃料的制备以及性能测定:将备料工段麦草废料磨成粉,过40-60目筛,在105℃条件下烘干4h;再加入15.0wt%的制浆废液搅拌混合30min,密封后静置4h,其中制浆废液是质量比为2:1:1的碱浸渍液、生物酶预处理液和磨浆废液的混合液;称取2.0g的样品放入挤压套筒内,移至挤压平台上,设置活塞压缩成型的移动速度为10mm/min,当压力达到9.420kN时停止移动并维持3min,设定位移速率为5mm/min进行脱模,将生物质颗粒置于85℃烘箱中烘干8h。通过量热仪测定生物质颗粒燃料的热值,通过工业分析仪测定灰分和挥发分,参照BS DD CEN/TS 15210-1-2006中的方法,将颗粒燃料从1.83m高处无初速度释放,重复两次后计算跌落后质量与初始质量之比,得到抗跌碎性(%)。采用电子万能试验机对样品进行抗压强度的测定,测定结果以MPa计。
对比例1
1)生物质颗粒燃料的制备以及性能测定:将备料工段麦草废料磨成粉,过40-60目筛,在105℃条件下烘干4h;再加入10.0wt%的去离子水搅拌混合30min,密封后静置4h;称取2.0g的样品放入挤压套筒内,移至挤压平台上,设置活塞压缩成型的移动速度为10mm/min,当压力达到9.420kN时停止移动并维持3min,设定位移速率为5mm/min进行脱模,将生物质颗粒至于85℃烘箱中烘干8h。通过量热仪测定生物质颗粒燃料的热值,通过工业分析仪测定灰分和挥发分,参照BS DD CEN/TS 15210-1-2006中的方法,将颗粒燃料从1.83m高处无初速度释放,重复两次后计算跌落后质量与初始质量之比,得到抗跌碎性(%)。采用电子万能试验机对样品进行抗压强度的测定,测定结果以MPa计。
对比例2
1)生物质颗粒燃料的制备以及性能测定:将备料工段芦苇废料磨成40-60目粉,在105℃条件下烘干4h;再加入10.0wt%的去离子水搅拌混合30min,密封后静置4h;称取2.0g的样品放入挤压套筒内,移至挤压平台上,设置活塞压缩成型的移动速度为10mm/min,当压力达到9.420kN时停止移动并维持3min,设定位移速率为5mm/min进行脱模,将生物质颗粒至于85℃烘箱中烘干8h。通过量热仪测定生物质颗粒燃料的热值,通过工业分析仪测定灰分和挥发分,参照BS DD CEN/TS 15210-1-2006中的方法,将颗粒燃料从1.83m高处无初速度释放,重复两次后计算跌落后质量与初始质量之比,得到抗跌碎性(%)。采用电子万能试验机对样品进行抗压强度的测定,测定结果以MPa计。
对比例3
1)生物质颗粒燃料的制备以及性能测定:将麦渣过40-60目筛,在105℃条件下烘干4h;再加入10.0wt%去离子水搅拌混合30min,密封后静置4h,其中制浆废液是质量比为2:1:1的碱浸渍液、生物酶预处理液和磨浆废液的混合液;称取2.0g的样品放入挤压套筒内,移至挤压平台上,设置活塞压缩成型的移动速度为10mm/min,当压力达到9.420kN时停止移动并维持3min,设定位移速率为5mm/min进行脱模,将生物质颗粒置于85℃烘箱中烘干8h。通过量热仪测定生物质颗粒燃料的热值,通过工业分析仪测定灰分和挥发分,参照BSDD CEN/TS 15210-1-2006中的方法,将颗粒燃料从1.83m高处无初速度释放,重复两次后计算跌落后质量与初始质量之比,得到抗跌碎性(%)。采用电子万能试验机对样品进行抗压强度的测定,测定结果以MPa计。
对比例4
1)芦苇生物化学机械制浆废液的制备:a)取100g绝干芦苇(长度5-8cm)于聚乙烯袋中,加入4%NaOH(相对于绝干芦苇,液比1:4)置于100℃水浴锅中保温20min,保温时间结束后收集碱浸渍液并测定其中的固形物、木素以及糖组分含量,洗涤浸渍后的芦苇至洗涤液pH值为中性,风干测水分。b)取100g碱性热水浸渍后的芦苇于聚乙烯袋中,分别加入果胶酶30U/g、脂肪酶20U/g和木聚糖酶15U/g(相对于碱浸渍后的绝干芦苇,液比1:6,生物酶预处理液pH值为7)于55℃水浴锅中处理8h,生物酶预处理结束后收集生物酶预处理液并测定其中的固形物、木素以及糖组分含量,洗涤生物酶预处理后的芦苇至洗涤液中无酶液残留。c)采用高浓连续式盘磨机对碱性热水浸渍协同生物酶预处理后的芦苇进行两段磨浆,磨齿间距分别为0.5mm和0.15mm,收集磨浆废液测定其中的固形物、木素以及糖组分含量,并减压蒸馏浓缩至固含为5.0wt%。
2)生物质颗粒燃料的制备以及性能测定:将备料工段芦苇废料磨成粉,过40-60目筛,在105℃条件下烘干4h;再加入5.0wt%的制浆废液搅拌混合30min,密封后静置4h,其中制浆废液是质量比为2:1:1的碱浸渍液、生物酶预处理液和磨浆废液的混合液;称取2.0g的样品放入挤压套筒内,移至挤压平台上,设置活塞压缩成型的移动速度为10mm/min,当压力达到9.420kN时停止移动并维持3min,设定位移速率为5mm/min进行脱模,将生物质颗粒置于85℃烘箱中烘干8h。通过量热仪测定生物质颗粒燃料的热值,通过工业分析仪测定灰分和挥发分,参照BS DD CEN/TS 15210-1-2006中的方法,将颗粒燃料从1.83m高处无初速度释放,重复两次后计算跌落后质量与初始质量之比,得到抗跌碎性(%)。采用电子万能试验机对样品进行抗压强度的测定,测定结果以MPa计。
对比例5
1)麦渣生物化学机械制浆废液的制备:a)取100g绝干麦渣(长度5-8cm)于聚乙烯袋中,加入4%NaOH(相对于绝干麦草,液比1:4)置于100℃水浴锅中保温20min,保温时间结束后收集碱浸渍液并测定其中的固形物、木素以及糖组分含量,洗涤浸渍后的麦渣至洗涤液pH值为中性,风干测水分。b)取100g碱性热水浸渍后的麦渣于聚乙烯袋中,分别加入果胶酶30U/g、脂肪酶20U/g和木聚糖酶15U/g(相对于碱浸渍后的绝干麦渣,液比1:6,生物酶预处理液pH值为7)于55℃水浴锅中处理4h、8h和8h,生物酶预处理结束后收集生物酶预处理液并测定其中的固形物、木素以及糖组分含量,洗涤生物酶预处理后的麦渣至洗涤液中无酶液残留。c)采用高浓连续式盘磨机对碱性热水浸渍协同生物酶预处理后的麦渣进行两段磨浆,磨齿间距分别为0.5mm和0.15mm,收集磨浆废液并测定其中的固形物、木素以及糖组分含量,并减压蒸馏浓缩至固含为5.0wt%。
2)生物质颗粒燃料的制备以及性能测定:将麦渣磨成粉,过40-60目筛,在105℃条件下烘干4h;再加入5.0wt%的制浆废液搅拌混合30min,密封后静置4h,其中制浆废液是质量比为2:1:1的碱浸渍液、生物酶预处理液和磨浆废液的混合液;称取2.0g的样品放入挤压套筒内,移至挤压平台上,设置活塞压缩成型的移动速度为10mm/min,当压力达到9.420kN时停止移动并维持3min,设定位移速率为5mm/min进行脱模,将生物质颗粒置于85℃烘箱中烘干8h。通过量热仪测定生物质颗粒燃料的热值,通过工业分析仪测定灰分和挥发分,参照BS DD CEN/TS 15210-1-2006中的方法,将颗粒燃料从1.83m高处无初速度释放,重复两次后计算跌落后质量与初始质量之比,得到抗跌碎性(%)。采用电子万能试验机对样品进行抗压强度的测定,测定结果以MPa计。
对比例6
1)生物质颗粒燃料的制备以及性能测定:将麦草秸秆磨成粉,过40-60目筛,在105℃条件下烘干4h;再加入10.0wt%的蒙脱土和10.0wt%的去离子水搅拌混合30min,密封后静置4h,其中制浆废液是质量比为2:1:1的碱浸渍液、生物酶预处理液和磨浆废液的混合液;称取2.0g的样品放入电子万能试验机的挤压套筒内,移至电子万能试验机挤压平台上,设置活塞压缩成型的移动速度为10mm/min,当压力达到9.420kN时停止移动并维持3min,设定位移速率为5mm/min进行脱模,将生物质颗粒置于85℃烘箱中烘干8h。通过量热仪测定生物质颗粒燃料的热值,通过工业分析仪测定灰分和挥发分,参照BS DD CEN/TS15210-1-2006中的方法,将颗粒燃料从1.83m高处无初速度释放,重复两次后计算跌落后质量与初始质量之比,得到抗跌碎性(%)。采用电子万能试验机对样品进行抗压强度的测定,测定结果以MPa计。
原料分析:
测试方法为:麦草中纤维素、半纤维素、酸不溶木素含量按照NREL法进行测定,元素组成分析采用自动元素分析仪进行测定,制浆废液中木素含量采用紫外分光光度计测定吸光度进行计算,糖组分含量采用ICS5000+离子色谱仪进行测定,测试结果如表1和表2所示。
表1麦草备料废渣化学组分及元素组成分析(%)
Figure BDA0003135933510000081
Figure BDA0003135933510000091
表2制浆废液成份及含量分析
Figure BDA0003135933510000092
颗粒燃料性能测试:
对实施例1-3和对比例1-6中得到的生物质颗粒燃料进行密度、热值、灰分、挥发分、抗跌碎性和抗压性能的测试,测试结果如表3所示。
表3生物质颗粒燃料的性能分析
Figure BDA0003135933510000093
从表3数据可以看出,实施例1-3所提供的生物质颗粒燃料具有更高的热值和更优异的抗跌碎性及抗压强度,这说明本发明将麦草制浆过程中各工段产生的液体废物浓缩后与固体麦草废物混合制备成生物质颗粒燃料的方案是具有显著意义的,得到能够兼具高热值和优异抗跌碎性、抗压性的生物质颗粒燃料。
最后应该说明的是,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,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分进行等同替换。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 (6)

1.一种麦草制浆过程废物基颗粒燃料的制备方法,其特征在于:收集麦草生物化学机械制浆过程中备料工段、预处理和磨浆各工段产生的制浆废液和麦草废料,将麦草废料预处理后与浓缩后的制浆废液混合均匀,压缩成型,制备得到生物质颗粒燃料;
所述的制浆过程废液为碱浸渍液、生物酶预处理液、磨浆废液的混合物;
碱浸渍液、生物酶预处理液和磨浆废液的质量比为2:1:1;
将麦草废料磨成粉,过40-60目筛,在100-110℃条件下烘干3-5h;
所述制浆废液用量为绝干麦草质量的5-15.0wt%。
2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:加入浓缩后的制浆废液后,搅拌30-40min,密封,静置4h。
3.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:生物质颗粒燃料通过万能实验材料机挤压成型,活塞压缩成型的移动速度为9-10mm/min,当压力达到9-10kN时停止移动并维持3-5min,设定位移速率为4-6mm/min进行脱模,将生物质颗粒至于80-90℃烘箱中烘干8-9h。
4.如权利要求3所述的制备方法,其特征在于:活塞压缩成型的移动速度为10mm/min,当压力达到9.420kN时停止移动并维持3min,设定位移速率为5mm/min进行脱模,将生物质颗粒至于85℃烘箱中烘干8h。
5.权利要求1-4任一项所述的麦草制浆过程废物基颗粒燃料的制备方法得到的颗粒燃料。
6.根据权利要求5所述的颗粒燃料在固体生物质成型燃料领域中的应用。
CN202110719247.9A 2021-06-28 2021-06-28 一种麦草制浆过程废物基颗粒燃料及其制备方法与应用 Active CN113337323B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110719247.9A CN113337323B (zh) 2021-06-28 2021-06-28 一种麦草制浆过程废物基颗粒燃料及其制备方法与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110719247.9A CN113337323B (zh) 2021-06-28 2021-06-28 一种麦草制浆过程废物基颗粒燃料及其制备方法与应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113337323A CN113337323A (zh) 2021-09-03
CN113337323B true CN113337323B (zh) 2023-03-10

Family

ID=77479024

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110719247.9A Active CN113337323B (zh) 2021-06-28 2021-06-28 一种麦草制浆过程废物基颗粒燃料及其制备方法与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113337323B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113913224A (zh) * 2021-11-25 2022-01-11 齐鲁工业大学 一种碳化预处理制备抗渗水性麦草废渣基棒状燃料的方法
CN114686287B (zh) * 2022-04-11 2023-02-28 齐鲁工业大学 生物酶预处理调控麦草废渣颗粒燃料理化性能的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003129075A (ja) * 2001-10-22 2003-05-08 Nippon Paper Industries Co Ltd 固形燃料
CN106010713A (zh) * 2016-06-27 2016-10-12 田东县浙缘农业科技有限公司 一种高耐久度生物质成型燃料及其制备方法
CN106701836A (zh) * 2016-12-06 2017-05-24 北京利晟新能生物科技中心(有限合伙) 植物秸秆全组分综合利用制备生物质燃料的预处理方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003129075A (ja) * 2001-10-22 2003-05-08 Nippon Paper Industries Co Ltd 固形燃料
CN106010713A (zh) * 2016-06-27 2016-10-12 田东县浙缘农业科技有限公司 一种高耐久度生物质成型燃料及其制备方法
CN106701836A (zh) * 2016-12-06 2017-05-24 北京利晟新能生物科技中心(有限合伙) 植物秸秆全组分综合利用制备生物质燃料的预处理方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113337323A (zh) 2021-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113337323B (zh) 一种麦草制浆过程废物基颗粒燃料及其制备方法与应用
Ibitoye et al. Densification of agro-residues for sustainable energy generation: an overview
EP2580307B1 (en) Methods for the manufacture of fuel pellets and other products from lignocellulosic biomass
CN101992202B (zh) 生物质过程残渣的处理方法
Moubarik et al. Understanding the physicochemical properties of olive kernel to be used as a potential tool in the development of phenol-formaldehyde wood adhesive
CN108315354B (zh) 利用秸秆糖化残渣制备生物炭的方法及其制备的生物炭的应用
CA2900646A1 (en) Method for producing fuel pellets and other lignocellulosic products with reduced hemicellulose, alkali metal and chlorine contents
EP1783195B1 (de) Verfahren zur Herstellung von Brennstoff aus Traubentrester, insbesondere in Form von Pellets
WO2023198227A1 (zh) 生物酶预处理调控麦草废渣颗粒燃料理化性能的方法
Bourne et al. Evaluation of cotton gin waste as a lignocellulosic substitute in wood-fiber plastic composites
CN106701246A (zh) 一种清洁生物质型煤的生产方法
RU2131449C1 (ru) Формованное топливо и способ его получения
Radhika et al. A study of biogas generation from coconut pith
Gavrilov et al. Debarking waste processing: a systematic review
CN110964581A (zh) 一种后成型生物质燃料生产方法
EP2865736A1 (en) Solid fuel, particularly for the power industry, and method of manufacture thereof
Sohail et al. Biomass pelletizing: Characterization of cow dung assisted solid recovered bio-fuel from agricultural waste
CN113913224A (zh) 一种碳化预处理制备抗渗水性麦草废渣基棒状燃料的方法
CN112300848B (zh) 菌糠废料生物质燃料的制备方法
Ogunjobi et al. Burning characteristics of briquette produced from sawdust of Ficus exasperata and cassava peel using different binders
Rahman et al. Production of Biomass Pellets from Sawdust to Enhance Fuel Efficiency
CN101955312A (zh) 一种污泥调理剂及其使用方法
CN116004296A (zh) 一种降低pm1颗粒排放量的生物质颗粒燃料的制备方法
CN111996056A (zh) 一种新型生物质压块高热值燃料
Anggorowati et al. OPTIMIZING BRIQUETTE CHARACTERISTICS BASED ON THE RATIO OF BAMBOO AND COCONUT FIBER UNDER CONVENTIONAL METHOD

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP03 Change of name, title or address

Address after: 250353 University Road, Changqing District, Ji'nan, Shandong Province, No. 3501

Patentee after: Qilu University of Technology (Shandong Academy of Sciences)

Country or region after: China

Address before: 250353 University Road, Changqing District, Ji'nan, Shandong Province, No. 3501

Patentee before: Qilu University of Technology

Country or region before: China