CN114276848A - 一种利用头孢菌渣制备生物质燃料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用头孢菌渣制备生物质燃料的方法,涉及生物燃料技术领域。该方法为经过高压板框过滤处理得到卤素含量≤0.3%,碱金属含量≤0.4%的滤渣,将该滤渣进行干燥处理至含水率低于25%,即得生物质燃料。该生物质燃料具有很高的热值,燃烧性能良好;同时,该生物质燃料钙含量高,在不添加固硫剂的情况下可以起到固硫作用,利于燃烧尾气脱硫负荷的降低;并且该生物质燃料中卤素含量和碱金属含量低,燃烧时对设备损伤小,解决了头孢菌渣作为生物质燃料燃烧时腐蚀燃烧设备的问题。此外,本发明将头孢菌渣制备成生物质燃料符合国家危险废物处置利用标准的要求,可有效降低头孢菌渣处置成本,具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及生物燃料技术领域,具体涉及一种利用头孢菌渣制备生物质燃料的方法。
背景技术
随着全球工业化的发展,煤炭、石油等传统能源的使用量呈现指数增长的趋势,逐渐造成全球能源紧张,价格不断增长。在此背景下,新型替代能源如氢能、太阳能等不断被开发利用,而生物质能的技术开发因原料资源丰富,综合利用价值高,尤其受到行业关注。
抗生素菌渣是利用微生物发酵代谢生产抗生素后剩余的发酵残渣。抗生素菌渣干化处理后,其干物质中的有机质含量达到90%以上,高位热值远远大于秸秆等常规生物质燃料14000J/g左右的平均热值,具有较好的燃烧性能。
但是,因抗生素发酵菌种生长需求,在发酵液中添加的卤素、碱金属、硫酸盐等残留于干化菌渣中,直接燃烧时可能对锅炉等燃烧设备造成腐蚀现象。因此,在利用菌渣制备生物质燃料时,有必要降低其有害物质含量,以达到生物质燃料标准,保护燃烧设备避免腐蚀损伤。
专利CN106675688A公开了一种利用制药菌渣合成生物质成型燃料的制备方法,该方法在菌渣中添加生物质辅料固硫剂制备得到生物质燃料,实现对生物质燃料燃烧后燃烧尾气中硫的控制。但是,该方法没有对生物质燃料中的卤素、碱金属等进行控制,无法解决菌渣中卤素、碱金属残留的问题。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供了一种利用头孢菌渣制备生物质燃料的方法,它包括如下步骤:
步骤1:将头孢发酵后产生的菌液经高压板框过滤处理,得滤渣;检测所得滤渣中卤素和碱金属含量,检测合格的滤渣进入下一步处理;不合格的滤渣再次经高压板框过滤处理直至滤渣合格;所述合格的滤渣是指滤渣中卤素含量≤0.3%,碱金属含量≤0.4%;
步骤2:将步骤1得到的合格头孢滤渣进行干燥处理至含水率低于25%,即得生物质燃料。
进一步地,步骤1中,所述高压板框过滤时添加珍珠岩辅助提高过滤效率,所述珍珠岩的添加量为2~4%;和/或,所述高压板框过滤时板框压力达到1.6MPa时停止;和/或,所述再次经高压板框过滤处理前润洗滤渣。
进一步地,步骤1中,所述滤渣含水率为60~70%;
优选地,所述滤渣含水率为64.5%。
进一步地,步骤2中,所述干燥处理的方法为低温干燥处理或圆盘干燥处理。
进一步地,所述低温干燥处理时干化温度为65~90℃;和/或,所述低温干燥处理时干化时间为2~5h。
进一步地,所述圆盘干燥处理时干化温度为95~115℃;和/或,所述圆盘干燥处理时干化时间为40~60min。
进一步地,步骤2中,所述干燥处理后出料呈条块状或粒状;
优选地,所述条块状长为1~2cm,高和宽分别为0.5cm;和/或,所述粒状直径为0.1~0.25cm。
进一步地,步骤2中,所述生物质燃料热值≥15000J/g,卤素含量≤0.8%,碱金属含量≤1.0%。
本发明还提供了一种生物质燃料,它是采用前述的方法制备而得。
进一步地,所述生物质燃料热值≥15000J/g,卤素含量≤0.8%,碱金属含量≤1.0%。
头孢发酵后产生的菌液是指:利用常规微生物发酵代谢生产工艺生产头孢后剩余的头孢发酵菌液。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
1、变废为宝,将头孢菌渣制备成高位热值超过15000J/g的生物质燃料,大于秸秆等常规生物质燃料14000J/g左右的平均热值,具有良好的燃烧性能。将抗生素生产过程中产生的头孢菌渣从废物变为资源,实现价值利用。
2、生物质燃料中卤素含量与碱金属含量降低,满足工业锅炉使用标准及技术要求。本发明通过高压板框压滤,可实现卤素含量降低85%以上,碱金属含量降低60%以上,与传统陶瓷膜过滤相比,去除效率分别提高2倍以上,显著降低了生物质燃料中的卤素含量和碱金属含量(生物质燃料中的卤素含量在0.05%以下,碱金属含量在0.6%以下)。由本发明的方法制备的生物质燃料产品,卤素和碱金属含量达标率高。
3、制备得到的生物质燃料中钙含量高,达1.2%以上,在不添加固硫剂的情况下可以起到固硫作用,有利于燃烧尾气脱硫负荷的降低。
4、本发明所提供的技术方法,所得产品是生物质燃料,较易达到符合国家危险废物处置利用标准的要求,不需要对其中抗生素残留做额外处理,可有效降低菌渣处置成本。
综上,本发明提供了一种利用头孢菌渣制备生物质燃料的方法,该方法利用经过高压板框过滤处理得到头孢菌渣通过低温干燥制备得到含水率低于 25%的生物质燃料。该生物质燃料具有很高的热值,燃烧性能良好;同时,该生物质燃料钙含量高,在不添加固硫剂的情况下可以起到固硫作用,利于燃烧尾气脱硫负荷的降低;并且该生物质燃料中卤素含量和碱金属含量低,燃烧时对设备损伤小,解决了头孢菌渣作为生物质燃料燃烧时腐蚀燃烧设备的问题。此外,本发明将头孢菌渣制备成生物质燃料符合国家危险废物处置利用标准的要求,可有效降低头孢菌渣处置成本,具有良好的应用前景。
显然,根据本发明的上述内容,按照本领域的普通技术知识和惯用手段,在不脱离本发明上述基本技术思想前提下,还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。
以下通过实施例形式的具体实施方式,对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
附图说明
图1为利用头孢菌渣制备生物质燃料的工艺流程图。
具体实施方式
本发明具体实施方式中使用的原料、设备均为已知产品,通过购买市售产品获得。
本发明利用头孢菌渣制备生物质燃料的工艺流程图如图1所示。
本发明利用常规微生物发酵代谢生产工艺生产头孢后剩余的头孢发酵菌液作为原料,经高压板框过滤后得到的头孢滤渣,再进一步处理得到生物质燃料。
实施例1、本发明利用头孢菌渣制备生物质燃料
具体包括如下步骤:
步骤(1):将头孢发酵后产生的菌液经高压板框过滤处理,对滤渣进行卤素与碱金属含量检验,检验结果见表1,得到合格滤渣,含水率为64.5%。该合格滤渣进行下一步骤处理。高压板框过滤时添加珍珠岩辅助提高过滤效率,珍珠岩添加量为3%,最终板框压力达到1.6MPa时停止运行。
如果得到不合格的滤渣,则再次进行高压板框过滤处理直至滤渣合格。滤渣合格的标准为卤素含量≤0.3%,碱金属含量≤0.4%。
步骤(2):将步骤(1)所得的合格滤渣进行低温干燥处理,控制干化温度在75℃左右,干化时间约2h,出料呈条块状(长1~2cm,宽、高分别 0.5cm)。处理后物料平均含水率19.3%;该物料为生物质燃料(头孢干化菌渣)。
步骤(3):以量热仪检测物料收到基高位热值,离子色谱法检测物料中卤素含量,等离子发射光谱法检测物料中碱金属含量,检验结果如表1所示。最终产品热值为16783.89J/g,卤素含量为0.03%,碱金属含量为0.38%,Ca 含量为1.4%。
步骤(4):包装。
表1.实施例1中检测结果
物料名称 | F(mg/kg) | Cl(mg/kg) | Br(mg/kg) | Na(mg/kg) | K(mg/kg) | Ca(mg/kg) | 热值(J/g) |
头孢滤渣 | 13.86 | 188.26 | 0 | 1083.24 | 315.87 | 7329.76 | - |
头孢干化菌渣 | 14.68 | 313.18 | 0 | 2702.79 | 1089.45 | 14244.96 | 16783.89 |
实施例2、本发明利用头孢菌渣制备生物质燃料
具体包括如下步骤:
步骤(1):将头孢发酵后产生的菌液经高压板框过滤处理,对滤渣进行卤素与碱金属含量检验,检验结果见表2,得到合格滤渣,含水率为60.5%。该合格滤渣进行下一步骤处理。高压板框过滤时添加珍珠岩辅助提高过滤效率,珍珠岩添加量为4%,最终板框压力达到1.6MPa时停止运行。
如果得到不合格的滤渣,则再次进行高压板框过滤处理直至滤渣合格。
步骤(2),将步骤(1)所得的合格滤渣进行低温干燥处理,控制干化温度在75℃左右,干化时间约2h,出料呈条块状(长1~2cm,宽、高分别 0.5cm)。处理后物料平均含水率18.7%;该物料为生物质燃料(头孢干化菌渣);
步骤(3),以量热仪检测物料收到基高位热值,离子色谱法检测物料中卤素含量,等离子发射光谱法检测物料中碱金属含量,检验结果如表2所示。最终产品热值为15274.14J/g,卤素含量为0.04%,碱金属含量为0.58%,Ca 含量为1.2%。
步骤(4),包装。
表2.实施例2中检测结果
物料名称 | F(mg/kg) | Cl(mg/kg) | Br(mg/kg) | Na(mg/kg) | K(mg/kg) | Ca(mg/kg) | 热值(J/g) |
头孢滤渣 | 39.75 | 177.37 | 0 | 1995.00 | 909.87 | 6196.12 | - |
头孢干化菌渣 | 54.55 | 350.15 | 0 | 3728.13 | 2044.75 | 12120.00 | 15274.14 |
综上,本发明提供了一种利用头孢菌渣制备生物质燃料的方法,该方法利用经过高压板框过滤处理得到头孢菌渣通过低温干燥制备得到含水率低于 25%的生物质燃料。该生物质燃料具有很高的热值,燃烧性能良好;同时,该生物质燃料钙含量高,在不添加固硫剂的情况下可以起到固硫作用,利于燃烧尾气脱硫负荷的降低;并且该生物质燃料中卤素含量和碱金属含量低,燃烧时对设备损伤小,解决了头孢菌渣作为生物质燃料燃烧时腐蚀燃烧设备的问题。此外,本发明将头孢菌渣制备成生物质燃料符合国家危险废物处置利用标准的要求,可有效降低头孢菌渣处置成本,具有良好的应用前景。
Claims (10)
1.一种利用头孢菌渣制备生物质燃料的方法,其特征在于:它包括如下步骤:
步骤1:将头孢发酵后产生的菌液经高压板框过滤处理,得滤渣;检测所得滤渣中卤素和碱金属含量,检测合格的滤渣进入下一步处理;不合格的滤渣再次经高压板框过滤处理直至滤渣合格;所述合格的滤渣是指滤渣中卤素含量≤0.3%,碱金属含量≤0.4%;
步骤2:将步骤1得到的合格头孢滤渣进行干燥处理至含水率低于25%,即得生物质燃料。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤1中,所述高压板框过滤时添加珍珠岩辅助提高过滤效率,所述珍珠岩的添加量为2~4%;和/或,所述高压板框过滤时板框压力达到1.6MPa时停止;和/或,所述再次经高压板框过滤处理前润洗滤渣。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤1中,所述滤渣含水率为60~70%;
优选地,所述滤渣含水率为64.5%。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤2中,所述干燥处理的方法为低温干燥处理或圆盘干燥处理。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于:所述低温干燥处理时干化温度为65~90℃;和/或,所述低温干燥处理时干化时间为2~5h。
6.根据权利要求4所述的方法,其特征在于:所述圆盘干燥处理时干化温度为95~115℃;和/或,所述圆盘干燥处理时干化时间为40~60min。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤2中,所述干燥处理后出料呈条块状或粒状;
优选地,所述条块状长为1~2cm,高和宽分别为0.5cm;和/或,所述粒状直径为0.1~0.25cm。
8.根据权利要求1~7任一项所述的方法,其特征在于:步骤2中,所述生物质燃料热值≥15000J/g,卤素含量≤0.8%,碱金属含量≤1.0%。
9.一种生物质燃料,其特征在于:它是采用权利要求1~8任一项所述的方法制备而得。
10.根据权利要求9所述的生物质燃料,其特征在于:所述生物质燃料热值≥15000J/g,卤素含量≤0.8%,碱金属含量≤1.0%。
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