CN117143649A - 一种生物质燃料改性剂及制备方法和改性生物质燃料 - Google Patents
一种生物质燃料改性剂及制备方法和改性生物质燃料 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117143649A CN117143649A CN202311031968.6A CN202311031968A CN117143649A CN 117143649 A CN117143649 A CN 117143649A CN 202311031968 A CN202311031968 A CN 202311031968A CN 117143649 A CN117143649 A CN 117143649A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- biomass fuel
- modifier
- biomass
- fuel modifier
- mass
- 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.)
- Pending
Links
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 title claims abstract description 202
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 170
- 239000003607 modifier Substances 0.000 title claims abstract description 97
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 14
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate (anhydrous) Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 31
- 239000010902 straw Substances 0.000 claims description 29
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 claims description 28
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 25
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 25
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 22
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 22
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims description 19
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 18
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 14
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 229920001353 Dextrin Polymers 0.000 claims description 8
- 239000004375 Dextrin Substances 0.000 claims description 8
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 claims description 8
- 235000019425 dextrin Nutrition 0.000 claims description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 8
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 claims description 8
- 239000008107 starch Substances 0.000 claims description 8
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 6
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 claims description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-YPZZEJLDSA-N carbon-10 atom Chemical compound [10C] OKTJSMMVPCPJKN-YPZZEJLDSA-N 0.000 claims 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 claims 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 19
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 29
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 21
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 13
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 10
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 7
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 7
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 7
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 6
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 6
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 5
- 239000010883 coal ash Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 5
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 4
- 239000002816 fuel additive Substances 0.000 description 4
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 4
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910001514 alkali metal chloride Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000001339 alkali metal compounds Chemical class 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 3
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 235000017060 Arachis glabrata Nutrition 0.000 description 2
- 244000105624 Arachis hypogaea Species 0.000 description 2
- 235000010777 Arachis hypogaea Nutrition 0.000 description 2
- 235000018262 Arachis monticola Nutrition 0.000 description 2
- 235000002566 Capsicum Nutrition 0.000 description 2
- 240000008574 Capsicum frutescens Species 0.000 description 2
- 241000723346 Cinnamomum camphora Species 0.000 description 2
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 244000046052 Phaseolus vulgaris Species 0.000 description 2
- 235000010627 Phaseolus vulgaris Nutrition 0.000 description 2
- 235000008331 Pinus X rigitaeda Nutrition 0.000 description 2
- 235000011613 Pinus brutia Nutrition 0.000 description 2
- 241000018646 Pinus brutia Species 0.000 description 2
- 241000124033 Salix Species 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 2
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 2
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 2
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 2
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 238000007605 air drying Methods 0.000 description 2
- 229910052936 alkali metal sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- 239000010882 bottom ash Substances 0.000 description 2
- 239000001390 capsicum minimum Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-AKLPVKDBSA-N carbane Chemical group [15CH4] VNWKTOKETHGBQD-AKLPVKDBSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000000051 modifying effect Effects 0.000 description 2
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 2
- 235000020232 peanut Nutrition 0.000 description 2
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000000111 Saccharum officinarum Species 0.000 description 1
- 235000007201 Saccharum officinarum Nutrition 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 229910000272 alkali metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-YPZZEJLDSA-N carbane Chemical group [10CH4] VNWKTOKETHGBQD-YPZZEJLDSA-N 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS 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
- C10L9/00—Treating solid fuels to improve their combustion
- C10L9/10—Treating solid fuels to improve their combustion by using additives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS 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
- C10L5/00—Solid fuels
- C10L5/40—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
- C10L5/44—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on vegetable substances
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS 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
- C10L5/00—Solid fuels
- C10L5/40—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
- C10L5/44—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on vegetable substances
- C10L5/445—Agricultural waste, e.g. corn crops, grass clippings, nut shells or oil pressing residues
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS 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
- C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
- C10L2290/24—Mixing, stirring of fuel components
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS 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
- C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
- C10L2290/32—Molding or moulds
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Agronomy & Crop Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
Abstract
本申请属于生物质燃烧领域，尤其涉及一种生物质燃料改性剂及制备方法和改性生物质燃料，本申请的生物质燃料改性剂中粉煤灰和硫酸铝在燃烧过程中阻碍了碱金属形成低熔点共熔体，碳纤维在高温下对低熔点的硅酸盐化合物和碱金属进行捕集，形成共熔体，使其不向气相迁移，而粘结剂能够将粉煤灰、硫酸铝以及碳纤维粘结在一起，使得粉煤灰、硫酸铝以及碳纤维均匀分布，从而减少生物质燃料燃烧过程中的腐蚀和结焦，并提高热效率，从而解决现有技术中生物质燃料添加剂的效果较低，不能很好的降低生物质发电机组结焦结渣，提高热效率和稳定性的技术问题。
Description
技术领域
本申请属于生物质燃烧领域，尤其涉及一种生物质燃料改性剂及制备方法和改性生物质燃料。
背景技术
生物质燃料具有可再生、对环境污染少的优点，是未来绿色可再生能源的发展方向之一，具有广阔的发展前景。
然而生物质在生长过程中吸收了大量的矿物质、盐类等元素，因而与传统的燃煤相比，生物质燃料中K、Na以及Cl等元素含量较高，K、Na以及Cl等元素中钾主要以水溶盐的形式存在于生物体内，也有一部分以离子吸附的形式存在于羧基和其它官能团及化学吸附物质上；钠与钾相似，基本上存在于易挥发的物质中；氯主要是以氯离子的形式存在，氯可以和碱金属形成稳定且易挥发的碱金属化合物。燃烧过程中生物质所含的K和Na会形成不同的形态，一部分K和Na会析出进入气相，另一部分会呈现熔融态，还有一部分为固态；例如稻草燃烧后生成的产物中，由碱金属元素形成的化合物主要有KCl、K2SO4、NaCl和Na2SO4四种，还生成了少量的熔融态KOH、K2CO3、NaOH和Na2CO3，KCl更容易析出进入气相，而碱金属硫酸盐更倾向于沉积在底灰中，以气态形式析出的碱金属氯化物随烟气逐渐被冷却，便容易凝结并粘附在换热器表面上，最终造成严重的结焦；而沉积在底灰中的碱金属硫酸盐能降低生物质的灰熔点，也将促进结焦的形成，并且，稻草燃烧气氛中含有氯气、氯化氢气体等，与过热器管材接触发生腐蚀作用，夺取了氧化物保护膜中的氧，腐蚀产物为含铁的低熔点氯化物、含铁的低熔点硫化物，使腐蚀持续发生。
由上述生物质燃料时腐蚀和结焦机理可知，炉内温度、含氯量、碱金属含氯和沉积量是影响腐蚀的重要因素，在固态碱金属氧化物引起的腐蚀过程中，炉内温度的升高、沉积量的增加都将明显增加锅炉钢材的氧化速度，因为腐蚀是一种复杂的化学过程，温度的升高将加速反应向腐蚀方向的进行。生物质中含氯量的增加会加重含氯气体引起的腐蚀，HCl和Cl2可穿过金属氧化膜与内部金属直接发生反应形成金属氧化物，同时氯的增加促进了碱金属的流动性，加重了熔融态碱金属氯化物引起的腐蚀，温度的升高有利于碱金属从燃料中析出，也加重了这一过程；目前减少生物质发电机组中生物质燃料腐蚀和结焦的方法会使用粉煤灰等添加剂对生物质燃料进行改性，以减少结焦结渣，然而目前生物质燃料添加剂的效果较低，不能很好的降低生物质发电机组结焦结渣，提高热效率和稳定性的问题。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种生物质燃料改性剂及制备方法和改性生物质燃料，用于解决现有技术中生物质燃料添加剂的效果较低，不能很好的降低生物质发电机组结焦结渣，提高热效率和稳定性的技术问题
本申请第一方面提供了一种生物质燃料改性剂，包括粉煤灰、硫酸铝、碳纤维以及粘结剂。
优选的，以质量份计算，所述生物质燃料改性剂，包括50～100质量份粉煤灰、10～20质量份硫酸铝、1～5质量份碳纤维以及10～20质量份粘结剂。
优选的，以质量份计算，所述生物质燃料改性剂，包括70质量份粉煤灰、14质量份硫酸铝、1质量份碳纤维以及15质量份粘结剂。
优选的，所述粘结剂包括淀粉和糊精。
优选的，淀粉和糊精的质量比为1:1。
本申请第二方面提供了一种生物质燃料改性剂的制备方法，用于制备上述生物质燃料改性剂，生物质燃料改性剂为粉末状，制备方法包括将粉煤灰、硫酸铝、碳纤维以及粘结剂搅拌均匀，得到生物质燃料改性剂。
优选的，所述生物质燃料改性剂粒径低于0.2mm。
本申请第三方面提供了一种生物质燃料改性剂的制备方法，用于制备上述生物质燃料改性剂，生物质燃料改性剂为颗粒状，制备方法包括步骤：
步骤S1、将粉煤灰、硫酸铝、碳纤维以及粘结剂搅拌均匀，得到生物质燃料改性剂粉末；
步骤S2、将生物质燃料改性剂粉末依次造粒、干燥，得到生物质燃料改性剂。
优选的，步骤S2中，造粒的粒径为大于0.5mm，干燥的温度为80～120℃，时间为6～10h，以目前常用颗粒成型机模具的粒径，通常不超过3cm。
本申请第四方面提供了一种改性生物质燃料，采用上述生物质燃料改性剂改性生物质燃料制备得到；改性生物质燃料包括生物质燃料和生物质燃料改性剂；所述生物质燃料改性剂掺杂在所述生物质燃料中。
优选的，所述生物质燃料选自秸秆类生物质燃料和/或木质类生物质燃料。
优选的，所述秸秆类生物质燃料选自玉米秸秆、小麦秸秆、稻草、花生杆、豆秸秆、辣椒杆、棉杆、甘蔗中至少一种；
所述木质类生物质燃料选自松树木、杉树木、樟树木、柳树木、桑树木、橡木中的至少一种。
优选的，所述改性生物质燃料中生物质燃料和生物质燃料改性剂的质量比为100:1～15。
本申请第五方面提供了生物质燃料改性剂在抑制生物质发电站碱金属腐蚀中的应用。
优选的，应用具体为将第1～4方面生物质燃料改性剂喷入生物质发电机组炉膛或将生物质燃料改性剂负载在生物质发电机组流化床。
综上所述，本申请提供了一种生物质燃料改性剂及制备方法和改性生物质燃料，生物质燃料改性剂中粉煤灰和硫酸铝在燃烧过程中阻碍碱金属形成低熔点共熔体，减少生物质燃料燃烧过程中的腐蚀和结焦，提高生物质发电机组热效率和稳定性，而碳纤维不仅可以在高温下将粉煤灰和硫酸铝结合成整体，作为骨架结构使得生物质燃料改性剂成型，使得粉煤灰、硫酸铝效果的相互协同，并且碳纤维能对低熔点的硅酸盐化合物和碱金属进行捕集，形成共熔体，使其不向气相迁移，大大减少了生物质燃料燃烧过程中的腐蚀和结焦，并提高热效率，而粘结剂能够将粉煤灰、硫酸铝以及碳纤维粘结在一起，使得粉煤灰、硫酸铝以及碳纤维均匀分布，减少生物质燃料燃烧过程中的腐蚀和结焦，并提高热效率，因而本申请提供的生物质燃料改性剂解决现有技术中生物质燃料添加剂的效果较低，不能很好的降低生物质发电机组结焦结渣，提高热效率和稳定性的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例2所述粉末状生物质燃料改性剂实物图；
图2为本申请实施例2所述颗粒状生物质燃料改性剂实物图；
图3为本申请实验例1所述掺杂0％生物质燃料改性剂的稻草灰在900摄氏度下煅烧后的实物图；
图4为本申请实验例1所述掺杂1.25％生物质燃料改性剂的稻草灰在900摄氏度下煅烧后的实物图；
图5为本申请实验例1所述掺杂3％生物质燃料改性剂的稻草灰在900摄氏度下煅烧后的实物图；
图6为本申请实验例1所述掺杂7.5％生物质燃料改性剂的稻草灰在900摄氏度下煅烧后的实物图；
图7为本申请实验例1所述掺杂0％生物质燃料改性剂的稻草灰在900摄氏度下煅烧后的扫描电镜图；
图8为本申请实验例1所述掺杂1.25％生物质燃料改性剂的稻草灰在900摄氏度下煅烧后的扫描电镜图；
图9为本申请实验例1所述掺杂3％生物质燃料改性剂的稻草灰在900摄氏度下煅烧后的扫描电镜图；
图10为本申请实验例1所述掺杂7.5％生物质燃料改性剂的稻草灰在900摄氏度下煅烧后的扫描电镜图；
其中，图3a为煅烧后吸附在坩埚中的实物图，图3b为从坩埚中撬开的渣块实物图。
具体实施方式
本申请提供了一种生物质燃料改性剂及制备方法和改性生物质燃料，用于解决现有技术中生物质燃料添加剂的效果较低，不能很好的低生物质发电机组结焦结渣，提高热效率和稳定性的技术问题。
下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
实施例1
鉴于现有粉煤灰等添加剂对生物质燃料进行改性的效果较低，不能很好的降低生物质发电机组结焦结渣，提高热效率和稳定性的问题，本申请实施例1提供了一种生物质燃料改性剂，生物质燃料改性剂的组成成分包括粉煤灰、硫酸铝、碳纤维以及粘结剂。
生物质燃料改性剂中的粉煤灰和硫酸铝在燃烧过程中能抑制生物质发电电站中生物质燃烧过程中碱金属向气相迁移，减缓气态碱金属化合物在换热器表面形成的聚团和结渣；而且粉煤灰和硫酸铝在燃烧过程中能与碱金属发生物理化学反应，一方面粉煤灰和硫酸铝作为中间介质，阻碍了碱金属形成低熔点共熔体，另一方面粉煤灰和硫酸铝与碱金属发生化学反应，生成高熔点化合物，减少了碱金属之间形成低熔点共熔体，提高了生物质燃料的灰熔点，即粉煤灰和硫酸铝一方面阻碍了碱金属形成低熔点共熔体，另一方面与碱金属反应生成高熔点化合物，减少了碱金属之间形成低熔点共熔体，提高了生物质燃料的灰熔点，减少生物质发电电站中生物质燃料燃烧过程中的腐蚀和结焦，提高热效率和稳定性。
而生物质燃料改性剂中碳纤维抗在高温下具有很高的高温强度和模量，作为骨架连接，在高温下将粉煤灰、硫酸铝结合成整体，并对粉煤灰燃烧过程中产生低熔点的硅酸盐化合物和碱金属进行捕集，形成共熔体，提高灰熔点，使其不向气相迁移，从而减少生物质发电电站中生物质燃料燃烧过程中的腐蚀和结焦，提高热效率和稳定性。
而生物质燃料改性剂中粘结剂能够将粉煤灰、硫酸铝以及碳纤维粘结在一起，与直接将粉煤灰、硫酸铝以及碳纤维掺杂在生物质燃料中容易使得三者分布不均匀相比，粘结粉煤灰、硫酸铝以及碳纤维后，使得粉煤灰、硫酸铝以及碳纤维在生物质燃料中均匀分布，能尽可能避免粉煤灰、硫酸铝以及碳纤维不均匀掺杂导致部分没有改性的生物质燃料产生较多的灰分，从而减少了生物质发电电站中生物质燃料燃烧过程中的腐蚀和结焦，提高热效率和稳定性。
对于生物质燃料改性剂中粘结剂种类，本申请优选淀粉和糊精，淀粉和糊精无毒无害、无污染，为环保粘结剂；淀粉和糊精的质量比为1:1。
对于生物质燃料改性剂中粉煤灰、硫酸铝、碳纤维以及粘结剂的质量配比，本申请优选包括70质量份粉煤灰、14质量份硫酸铝、1质量份碳纤维以及15质量份粘结剂，将该配比的生物质燃料改性剂掺杂到生物质燃料中，与为掺杂生物质燃料改性剂的生物质燃料相比，能够将稻草灰的变形温度(DT)、软化温度(ST)、半球温度(HT)以及提升，并减少燃烧渣块量，这说明本申请提供的生物质燃料改性剂可以减少生物质发电电站中生物质燃料燃烧过程中的腐蚀和结焦，提高热效率和稳定性。
实施例2
本申请实施例2提供了实施例1所述生物质燃料改性剂的制备方法，具体为制备粉末状生物质燃料改性剂和颗粒状生物质燃料改性剂。
其中，粉末状生物质燃料改性剂的实物图如附图1所示，制备步骤包括：
步骤(1)：将粒径为0.2mm以下的70质量份粉煤灰、14质量份硫酸铝干燥后进行均匀混合；
步骤(2)：加入1质量份碳(石墨)纤维、15质量份淀粉和糊精，在搅拌机里进行搅拌至均匀；
步骤(3)：封装，即得粉末状生物质燃料改性剂。
其中，颗粒状生物质燃料改性剂的实物图如附图2所示，制备步骤包括：
步骤(1)：将粒径为0.2mm以下的70质量份粉煤灰、14质量份硫酸铝干燥后进行均匀混合；
步骤(2)：加入1质量份碳(石墨)纤维、15质量份淀粉和糊精，在搅拌机里进行搅拌至均匀；
步骤(3)：采用颗粒成型机，成型为粒径为大于0.5mm的颗粒；
步骤(4)：将成型的颗粒自然风干适当时间或放在干燥箱中干燥适当时间，自然风干时间为2～5天；在干燥箱中干燥，干燥温度为110℃，干燥时间为6～10个小时；
步骤(5)：封装，即得颗粒状生物质燃料改性剂。
实施例3
本申请实施例3提供了一种改性生物质燃料，改性生物质燃料具体组成包括实施例2所述生物质燃料改性剂和生物质燃料，生物质燃料改性剂掺杂在生物质燃料中，即在生物质燃料入炉前，将粉末状生物质燃料改性剂掺杂到生物质燃料中，得到改性生物质燃料。
对于生物质燃料可以选自松树木、杉树木、樟树木、柳树木、桑树木、橡木中等木质类生物质燃料，也可选自玉米秸秆、小麦秸秆、稻草、花生杆、豆秸秆、辣椒杆、棉杆等低成本的农林业废弃生物质。
对于生物质燃料改性剂的掺杂量，本申请优选5％、7％以及15％的掺杂量。
实施例4
本申请实施例4提供了实施例2所述生物质燃料改性剂的应用，包括粉末状和颗粒状生物质燃料改性剂的应用。
其中，粉末状生物质燃料改性剂的应用具体为将粉末状生物质燃料改性剂在生物质燃料入炉后，将粉末状生物质燃料改性剂喷入生物质发电机组炉膛，从而减少生物质发电电站中生物质燃料燃烧过程中的腐蚀和结焦，提高热效率和稳定性。
颗粒状生物质燃料改性剂的应用具体为将颗粒状生物质燃料改性剂负载在生物质发电机组流化床中，从而减少生物质发电电站中生物质燃料燃烧过程中的腐蚀和结焦，提高热效率和稳定性。
实验例1
本申请实验例1提供了实施例1所述生物质燃料改性剂的性能测试，性能测试包括测试生物质燃料以及经过生物质燃料改性剂掺杂改性后生物质燃料的灰熔融温度以及形貌测试。
其中，生物质燃料以及经过生物质燃料改性剂掺杂改性后生物质燃料的灰熔融温度测试在还原性气氛中，根据GB/T219-2008的灰熔融温度测试方法进行，具体为在1g稻草灰(稻草秸秆研磨后粉末状)中分别掺杂0％、5％、7％以及15％的生物质燃料改性剂，比较三者的灰熔融温度，测试结果如表1所示。
表1
从表1可以看出，稻草灰中掺杂生物质燃料改性剂后，能够将稻草灰的变形温度(DT)从950℃提升至1150℃，软化温度(ST)从1001℃提升至1230℃，半球温度(HT)从1132℃提升至1250℃，流动温度(FT)从1203℃提升至1270℃。
进一步测试生物质燃料以及经过生物质燃料改性剂掺杂改性后形貌，形貌测试具体为在1g稻草灰中分别掺杂0％、1.25％、3％以及7.5％的生物质燃料改性剂然后在900摄氏度下煅烧，比较三者的形貌，其中，分别掺杂0％、1.25％、3％以及7.5％的生物质燃料改性剂然后在900摄氏度下煅烧后形貌如附图3-6所示，从图3可以看出，掺杂0％，即没有改性的稻草灰完全结渣，并坚硬而牢固地粘结在坩埚底部，非常难撬动。使劲撬起来后，见图3(b)，发现渣块密实难以压碎，而掺杂1.25％、3％以及7.5％的生物质燃料改性剂的稻草灰容易渣块量很少，完全变成粉末状；进一步分析分别掺杂0％、1.25％、3％以及7.5％的生物质燃料改性剂然后在900摄氏度下煅烧微观形貌，微观形貌采用扫描电镜进行表征，结果如附图7-10所示，从附图7可以看出，掺杂0％，没有改性的稻草灼烧后的渣块表面完全由水晶体般的黏结物包裹着，从白色椭圆区域内明显可以看到，有许多分散的小颗粒也被这种黏结物牢固的连接在一起，这些黏结物是由于碱金属化合物与硅酸盐在灼烧过程中，反应生成的低熔点共晶体，冷却后凝结而成，结合渣块的宏观形貌可以看出，这些黏结物的生成不仅将样品自身仅仅围裹起来，同时也牢固地黏结在坩埚底部，从而造成腐蚀和结焦，容易生物质发电机组发热效率和稳定性；而掺杂1.25％生物质燃料改性剂后，微观结构如图8所示，渣块表面颗粒仍被黏结物不同程度地连接在一起，但是没有图7黏结物覆盖的那么密实和完全，图9清楚显示，多数小灰球疏松多孔，由此可见，掺杂3％生物质燃料改性剂时，结渣现象已得到很大程度的改善。从图10中很清晰的看到，掺杂7.5％生物质燃料改性剂对稻草灰在实验温度下，改善相当明显，均呈现分散且疏松的颗粒，和宏观表象分析中所描述的粉末状对应，上述试验结果说明，生物质燃料改性剂中粉煤灰和硫酸铝在燃烧过程中一方面阻碍了碱金属形成低熔点共熔体，减少生物质燃料燃烧过程中的腐蚀和结焦，提高生物质发电机组热效率和稳定性，而碳纤维不仅可以在高温下将粉煤灰和硫酸铝结合成整体，作为骨架结构使得生物质燃料改性剂成型，使得粉煤灰、硫酸铝效果的相互协同，并且碳纤维能对低熔点的硅酸盐化合物和碱金属进行捕集，形成共熔体，使其不向气相迁移，大大减少了生物质燃料燃烧过程中的腐蚀和结焦，并提高热效率。
以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种生物质燃料改性剂，其特征在于，包括粉煤灰、硫酸铝、碳纤维以及粘结剂。
2.根据权利要求1所述的一种生物质燃料改性剂，其特征在于，以质量份计算，所述生物质燃料改性剂，包括50～100质量份粉煤灰、10～20质量份硫酸铝、1～5质量份碳纤维以及10～20质量份粘结剂。
3.根据权利要求1所述的一种生物质燃料改性剂，其特征在于，所述粘结剂包括淀粉和糊精。
4.权利要求1-3任一项所述的一种生物质燃料改性剂的制备方法，其特征在于，包括将粉煤灰、硫酸铝、碳纤维以及粘结剂搅拌均匀，得到生物质燃料改性剂。
5.权利要求1-3任一项所述的一种生物质燃料改性剂的制备方法，其特征在于，包括步骤：
步骤S1、将粉煤灰、硫酸铝、碳纤维以及粘结剂搅拌均匀，得到生物质燃料改性剂粉末；
步骤S2、将生物质燃料改性剂粉末依次造粒、干燥，得到生物质燃料改性剂。
6.根据权利要求5所述的一种生物质燃料改性剂的制备方法，其特征在于，步骤S2中，造粒的粒径为大于0.5mm，干燥的温度为80～120℃，时间为6～10h。
7.一种改性生物质燃料，其特征在于，包括生物质燃料和权利要求1-3任一项所述的生物质燃料改性剂和生物质燃料；
所述生物质燃料改性剂掺杂在生物质燃料中。
8.根据权利要求7所述的一种改性生物质燃料，其特征在于，所述生物质燃料选自秸秆类生物质燃料和/或木质类生物质燃料。
9.根据权利要求7所述的一种改性生物质燃料，其特征在于，所述改性生物质燃料中生物质燃料和生物质燃料改性剂的质量比为100:1～15。
10.生物质燃料改性剂在抑制生物质发电站碱金属腐蚀中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311031968.6A CN117143649A (zh) | 2023-08-16 | 2023-08-16 | 一种生物质燃料改性剂及制备方法和改性生物质燃料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311031968.6A CN117143649A (zh) | 2023-08-16 | 2023-08-16 | 一种生物质燃料改性剂及制备方法和改性生物质燃料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117143649A true CN117143649A (zh) | 2023-12-01 |
Family
ID=88907095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311031968.6A Pending CN117143649A (zh) | 2023-08-16 | 2023-08-16 | 一种生物质燃料改性剂及制备方法和改性生物质燃料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117143649A (zh) |
-
2023
- 2023-08-16 CN CN202311031968.6A patent/CN117143649A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | Influence of phosphorous based additives on ash melting characteristics during combustion of biomass briquette fuel | |
| CN1236027C (zh) | 生物质复合型煤生产工艺 | |
| CN104232231B (zh) | 一种生物质基燃料及制备方法 | |
| CN102260567B (zh) | 一种铁矿烧结用生物质成型燃料及应用 | |
| CN109609232B (zh) | 一种秸秆类生物质预处理工艺 | |
| CN108003960B (zh) | 一种铁矿烧结用生物质燃料及其制备方法和应用 | |
| CN109000268A (zh) | 一种高温熔融法处理含二噁英焚烧炉飞灰工艺方法 | |
| CN1064994C (zh) | 固硫节煤添加剂 | |
| Zhu et al. | Effect of phosphorus-based additives on the sintering characteristics of cornstalk ash | |
| CN108949285A (zh) | 一种降低玉米秸秆生物质颗粒燃料燃烧结渣率的方法 | |
| CN101935568B (zh) | 一种高温生物质微米燃料 | |
| Li et al. | Investigation on formation mechanisms of ash and deposit from cotton stalk vibrating grate boiler combustion based on their characteristics | |
| CN107726306A (zh) | 一种洁净煤清洁燃烧多联产工艺系统 | |
| CN106753665A (zh) | 一种低腐蚀性环保生物质固体成型燃料 | |
| CN106635244A (zh) | 一种用于生物质燃料结焦抑制剂及制备方法与应用 | |
| CN101550374A (zh) | 一种生物质固体成型燃料添加剂 | |
| CN117143649A (zh) | 一种生物质燃料改性剂及制备方法和改性生物质燃料 | |
| CN110423638B (zh) | 一种抗结渣复合生物质颗粒燃料的制备方法 | |
| CN116836745A (zh) | 一种生物质燃料多元改性剂及制备方法和改性生物质燃料 | |
| CN114381310B (zh) | 一种生物质木屑颗粒燃料及其制备方法 | |
| CN108659908B (zh) | 节能环保型生物质燃料 | |
| CN109762617A (zh) | 一种生物质和洁净煤的混合燃料 | |
| CN114635035B (zh) | 一种基于多组分气体介质和废弃生物质耦合供热的无固体化石燃料的烧结方法 | |
| CN104388145B (zh) | 一种高效环保的煤炭增效剂 | |
| CN101067102A (zh) | 燃煤释能粉及其制备方法 |
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 |