CN114717034A - 一种农业废弃物颗粒燃料提质减排方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种农业废弃物颗粒燃料提质减排方法，步骤如下：农业废弃物粉碎、烘焙后与煤泥掺混，然后添加食物残渣粘合剂，调整混合原料中的水分比为10～15％，压制生成颗粒燃料。本发明通过烘焙处理、掺混煤泥、添加特定食物残渣方式，实现了农业废弃物颗粒燃料物理机械性能和热力学燃烧性能的提升，同时对煤泥、食物残渣等废弃物进行了资源化利用，该方法简单实用、环保高效、工艺简单，推动了农业废弃物颗粒燃料的规模化应用。
Description
技术领域
本发明属于固废资源化利用方法，特别涉及一种农业废弃物颗粒燃料提质减排方法。
背景技术
传统生物质能量密度低、燃烧不稳定、储存和运输困难，一定程度上限制了其广泛使用。生物质颗粒燃料密度大、热值高，可以代替煤炭燃烧，减少污染物排放。
由于木材本身的高热值和低灰分，目前大部分的生物质颗粒燃料来源于木材。木材的生产无法满足日益增长的市场需求，因此有必要寻找生物质造粒的替代原料。对于非木质生物质而言，农业废弃物因其广泛的可利用性和低廉的价格而具有重要的用途。与木质颗粒燃料相比，农业废弃物颗粒燃料密度小、热值低、灰分高，属于低级颗粒燃料。通过掺混，生物质颗粒之间的组分互补，机械联锁性增强，有利于性能提升。
烘焙是指将生物质原料在200～300℃下、无氧或缺氧环境下进行低温热解预处理。烘焙过程中脱水会破坏大量氢键，减少生物质和水分子之间的氢键，从而提高生物质的疏水性。随着生物质中含有大部分氧气的轻挥发分去除，剩余生物质的热值逐渐增加。同时，半纤维素的分解破坏了生物质的纤维结构，这有利于生物质粉碎，便于成型压制。
煤泥是煤炭生产以及洗、选煤过程中的一种副产品，具有较高的含水率，颗粒密度较小，在收集、储存和运输方面面临严重挑战。煤泥主要被用于燃烧，在传统的燃烧系统中，煤泥中大量未燃烧的细颗粒被释放到大气中，如果控制不当，会造成环境问题。与木材、农业废弃物相比，煤泥燃料的热值高，通过生物质掺混、颗粒压制，可以同时改善生物质和煤泥的热值、燃烧特性。
如果单独通过掺混或烘焙处理，农业废弃物颗粒燃料的机械性能和燃烧性能仍然无法与煤或木质颗粒相媲美，还需要其他工艺来提高颗粒燃料的性能。其中一个可行的解决方案是将掺混与烘焙结合起来，不仅可以提高燃烧热值，还可以改善机械性能。由于造粒通常在高压高温下进行，因此需要较多能量来增加颗粒之间的作用力。中国每年浪费粮食达3500万吨，接近粮食总产量的6％。热加工的淀粉类食物占比较大，这类食物残渣既有资源特性，又有污染物特性。富含淀粉的食物残渣有助于颗粒成型，增加颗粒之间的相互粘附，从而降低压制过程中的能耗，提高颗粒的稳定性。
发明内容
发明目的：本发明目的是提供一种环保、高效的一种农业废弃物颗粒燃料提质减排方法。
技术方案：所述方法是：将农业废弃物原料破碎过筛，然后在200℃进行烘焙处理，与煤泥按比例掺混后添加5％的特定食物残渣类粘合剂，同时调整混合物中含水比例10～15％，最后在8～10Tons的操作压力下保持30s，制成优质颗粒燃料。
优选的，农业废弃物进行粉碎处理，过30目分子筛。
优选的，农业废弃物的烘焙温度为200℃，烘焙时间1h。
优选的，农业废弃物与煤泥掺混的质量比大于5∶5。
优选的，煤泥进行预处理，晾晒96h后，过30目分子筛。
优选的，添加的特定食物残渣粘合剂，来源于淀粉类热加工剩余物。
优选的，食物残渣粘合剂进行预处理，晾晒96h后，过40目分子筛。
优选的，食物残渣粘合剂添加比例为5％。
优选的，混合原料中的水分比调整为10～15％。
优选的，颗粒压制的压力为8～10Tons，保压时间为30s。
有益效果：与现有技术对比，本发明的具有如下优势：
1.明显提升了农业废弃物颗粒燃料的物理机械性能和热力学燃烧性能。
2.实现了煤泥和食物残渣的资源化利用，减少了污染物排放。
3.解决农业废弃物颗粒燃料密度小、热值低、灰分高等问题。
附图说明
图1为本发明的方法技术路线图；
图2为本发明的不同参数下农业废弃物颗粒燃料照片，CS：玉米秸秆；TCS：烘焙后的玉米秸秆；CCW：煤泥；S：面包残渣；
图3为本发明的农业废弃物颗粒燃料的真实密度变化，CS：玉米秸秆；TCS：烘焙后的玉米秸秆；CCW：煤泥；S：面包残渣；
图4为本发明的农业废弃物颗粒燃料的颗粒完整性变化，CS：玉米秸秆；TCS：烘焙后的玉米秸秆；CCW：煤泥；S：面包残渣；
图5为本发明的农业废弃物颗粒燃料的吸水度变化，CS：玉米秸秆；TCS：烘焙后的玉米秸秆；CCW：煤泥；S：面包残渣；
图6为本发明实施例三中农业废弃物颗粒燃料的污染物累计排放量，CS：玉米秸秆；TCS：烘焙后的玉米秸秆；CCW：煤泥。
具体实施方式
实施方式一：
(1)取农业废弃物玉米秸秆进行粉碎，然后过30目分子筛；
(2)将粉碎过筛后的玉米秸秆，进行200℃烘焙，烘焙时间1h；
(3)煤泥晾晒96h后，过30目分子筛；
(4)面包残渣晾晒96h后，过40目分子筛；
(5)取0.9g未烘焙的玉米秸秆与0.1g过筛后的煤泥进行均匀混合CS+CCW(9/1)；
(6)取0.9g烘焙后的玉米秸秆与0.1g过筛后的煤泥进行均匀混合TCS+CCW(9/1)；
(7)混合原料中添加0.05g过筛后的面包残渣CS+CCW+5％S(9/1)、TCS+CCW+5％S(9/1)；
(8)混合原料中水分比例调整为12％；
(9)9Tons操作压力下，维持30s，生成优质颗粒燃料；
(10)颗粒燃料进行机械性能测试：真实密度、颗粒完整性、吸水度。
实施方式二：
(1)取农业废弃物玉米秸秆进行粉碎，然后过30目分子筛；
(2)将粉碎过筛后的玉米秸秆，进行200℃烘焙，烘焙时间1h；
(3)煤泥晾晒96h后，过30目分子筛；
(4)面包残渣晾晒96h后，过40目分子筛；
(5)取0.8g未烘焙的玉米秸秆与0.2g过筛后的煤泥进行均匀混合CS+CCW(8/2)；
(6)取0.8g烘焙后的玉米秸秆与0.2g过筛后的煤泥进行均匀混合TCS+CCW(8/2)；
(7)混合原料中添加0.05g过筛后的面包残渣CS+CCW+5％S(8/2)、TCS+CCW+5％S(8/2)；
(8)混合原料中水分比例调整为12％；
(9)9Tons操作压力下，维持30s，生成优质颗粒燃料；
(10)颗粒燃料进行机械性能测试：真实密度、颗粒完整性、吸水度。
实施方式三：
(1)取农业废弃物玉米秸秆进行粉碎，然后过30目分子筛；
(2)将粉碎过筛后的玉米秸秆，进行200℃烘焙，烘焙时间1h；
(3)煤泥晾晒96h后，过30目分子筛；
(4)面包残渣晾晒96h后，过40目分子筛；
(5)取0.7g未烘焙的玉米秸秆与0.3g过筛后的煤泥进行均匀混合CS+CCW(7/3)；
(6)取0.7g烘焙后的玉米秸秆与0.3g过筛后的煤泥进行均匀混合TCS+CCW(7/3)；
(7)混合原料中添加0.05g过筛后的面包残渣CS+CCW+5％S(7/3)、TCS+CCW+5％S(7/3)；
(8)混合原料中水分比例调整为12％；
(9)9Tons操作压力下，维持30s，生成优质颗粒燃料；
(10)颗粒燃料进行机械性能测试：真实密度、颗粒完整性、吸水度；燃烧污染物排放测试。
实施方式四：
(1)取农业废弃物玉米秸秆进行粉碎，然后过30目分子筛；
(2)将粉碎过筛后的玉米秸秆，进行200℃烘焙，烘焙时间1h；
(3)煤泥晾晒96h后，过30目分子筛；
(4)面包残渣晾晒96h后，过40目分子筛；
(5)取0.6g未烘焙的玉米秸秆与0.4g过筛后的煤泥进行均匀混合CS+CCW(6/4)；
(6)取0.6g烘焙后的玉米秸秆与0.4g过筛后的煤泥进行均匀混合TCS+CCW(6/4)；
(7)混合原料中添加0.05g过筛后的面包残渣CS+CCW+5％S(6/4)、TCS+CCW+5％S(6/4)；
(8)混合原料中水分比例调整为12％；
(9)9Tons操作压力下，维持30s，生成优质颗粒燃料；
(10)颗粒燃料进行机械性能测试：真实密度、颗粒完整性、吸水度。
实施方式五：
(1)取农业废弃物玉米秸秆进行粉碎，然后过30目分子筛；
(2)将粉碎过筛后的玉米秸秆，进行200℃烘焙，烘焙时间1h；
(3)煤泥晾晒96h后，过30目分子筛；
(4)面包残渣晾晒96h后，过40目分子筛；
(5)取0.5g未烘焙的玉米秸秆与0.5g过筛后的煤泥进行均匀混合CS+CCW(5/5)；
(6)取0.5g烘焙后的玉米秸秆与0.5g过筛后的煤泥进行均匀混合TCS+CCW(5/5)；
(7)混合原料中添加0.05g过筛后的面包残渣CS+CCW+5％S(5/5)、TCS+CCW+5％S(5/5)；
(8)混合原料中水分比例调整为12％；
(9)9Tons操作压力下，维持30s，生成优质颗粒燃料；
(10)颗粒燃料进行机械性能测试：真实密度、颗粒完整性、吸水度。
图3～5表示颗粒燃料的机械性能，由图可知通过烘焙处理、掺混煤泥、添加食物残渣等方式，均能不同程度地提升真实密度、颗粒完整性和吸水度等参数；图6表示颗粒燃料燃烧污染物排放总量，由图可知提质后的颗粒燃料CO2增加，这主要是因为提质后颗粒燃料中含碳量上升。如果按照单位热值污染物排放量进行核算，提质后的颗粒燃料污染物排放量大幅度降低。
Claims (10)
1.一种农业废弃物颗粒燃料提质减排方法，其特征在于，步骤如下：农业废弃物粉碎、烘焙后与煤泥掺混，然后添加食物残渣粘合剂，调整混合原料中的水分比为10～15％，压制生成颗粒燃料。
2.根据权利要求1所述的农业废弃物颗粒燃料提质减排方法，其特征在于：对农业废弃物进行粉碎，过30目分子筛。
3.根据权利要求1所述的农业废弃物颗粒燃料提质减排方法，其特征在于：对农业废弃物的烘焙温度为200℃，烘焙时间1h。
4.根据权利要求1所述的农业废弃物颗粒燃料提质减排方法，其特征在于：农业废弃物与煤泥掺混的质量比大于5∶5。
5.根据权利要求1所述的农业废弃物颗粒燃料提质减排方法，其特征在于：煤泥进行预处理，晾晒96h后，过30目分子筛。
6.根据权利要求1所述的农业废弃物颗粒燃料提质减排方法，其特征在于：添加的特定食物残渣粘合剂，来源于淀粉类热加工剩余物。
7.根据权利要求1所述的农业废弃物颗粒燃料提质减排方法，其特征在于：特定食物残渣粘合剂进行预处理，晾晒96h后，过40目分子筛。
8.根据权利要求1所述的农业废弃物颗粒燃料提质减排方法，其特征在于：食物残渣粘合剂添加占原料的比例为5％。
9.根据权利要求1所述的农业废弃物颗粒燃料提质减排方法，其特征在于：混合原料中的水分比调整为10～15％。
10.根据权利要求1所述的农业废弃物颗粒燃料提质减排方法，其特征在于：颗粒压制的压力为8～10Tons，保压时间为30s。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220708 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |