CN118064199A - 一种油茶壳成型燃料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种油茶壳成型燃料及其制备方法，属于固体废物处置和资源化利用领域。油茶壳成型燃料的制备方法包括以下步骤：(1)在有氧条件下，将油茶壳混合氢氧化物进行储藏；氢氧化物为氢氧化钙、氢氧化钡或氢氧化镁；(2)将步骤(1)所得油茶壳粉碎过筛，得油茶壳粉末；(3)调整油茶壳粉末水分含量，再低温静置；(4)将步骤(3)所得油茶壳粉末压制成型，即得。本发明还包括上述制备方法制备的油茶壳成型燃料。本发明的方法可解决油茶壳燃料制备过程中机器利用率低、能量损耗大且燃料产率低，以及制备的油茶壳燃料能量密度低及燃烧不稳定的问题。
Description
技术领域
本发明属于固体废物处置和资源化利用领域，具体涉及一种油茶壳成型燃料及其制备方法。
背景技术
油茶是我国著名的油料作物，而油茶壳是油茶加工过程中的典型副产物，其占整个油茶总量的50％～60％。油茶壳在现阶段主要处理方式是通过在垃圾填埋场焚烧处置，这种处理方式会导致各种形式的污染，如地下水污染、土壤污染和温室气体排放(如CO2、CH4和N2O)等。如何将油茶壳制备成生物质燃料，进行资源化再利用是目前的研究热点之一。
油茶每年在10月下旬至11月中旬收获，而人们对于供热供暖等能源的需求大多在冬季，这会导致油茶壳收获和投入使用存在一个时间差，储藏成为了整个供应链中不可避免的环节。生物质的储藏一般始于收获期，企业可以以更低成本获得生物质原料以满足其高需求时节的需要，这样既可以保证供应能力也能降低储藏期间需要的额外成本。
但在油茶壳储藏过程中存在自发热、干物质损失、废气VOC排放等缺陷，这些缺陷会导致油茶壳燃料制备过程中机器利用率低、能量损耗大且燃料产率低，制备的油茶壳燃料能量密度低及燃烧不稳定的问题。如何减少储藏过程中油茶壳的损耗以及利用储藏后的油茶壳制备能量密度高的燃料是目前尚未解决的难题。
发明内容
本发明要解决的问题是：提供一种油茶壳成型燃料及其制备方法，以解决油茶壳燃料制备过程中机器利用率低、能量损耗大且燃料产率低，以及制备的油茶壳燃料能量密度低及燃烧不稳定的问题。
为解决其技术问题所采取的技术方案是，提供一种油茶壳成型燃料的制备方法，包括以下步骤：
(1)在有氧条件下，将油茶壳混合氢氧化物进行储藏；氢氧化物为氢氧化钙、氢氧化钡或氢氧化镁；
(2)将步骤(1)所得油茶壳粉碎过筛，得油茶壳粉末；
(3)调整油茶壳粉末水分含量，再低温静置；
(4)将步骤(3)所得油茶壳粉末压制成型，即得。
本发明采用上述技术方案的有益效果为：将油茶壳混合氢氧化物进行储藏，在弱碱性的条件下油茶壳的内部粒子产生重排形成堆积结构，彼此间的接触面积增大，当油茶壳的酚羟基转换为酚盐后，负离子的形成可以稳定芳香环的电子云，纤维之间的距离进一步减小，短程力增强；同时，油茶壳表面结构发生变化，可使其在压制过程中部分木质素及半纤维素进行玻璃化转变，纤维排列更加紧密；再者，吸水作用引入的部分水分可减小油茶壳的空隙和孔隙体积使其质地更为紧实。储藏后再粉碎、低温静置有助于油茶壳粉末中易挥发物质和不稳定成分的挥发和分解，使得燃料制备过程中油茶壳利用率有效提高，降低了成型能耗，制得的油茶壳成型燃料产率高且密度大，可保证其燃烧过程中的热稳定性。
优选的，步骤(1)包括以下步骤：在有氧条件下，将氢氧化物分为等质量的3份，分别在储藏的第1天、第3天和第7天加入油茶壳中进行投料混合，搅拌均匀并在室温条件下储藏28～32天。
本发明采用上述技术方案的有益效果为：将氢氧化物分为等质量的3份，分别在储藏的第1天、第3天和第7天加入油茶壳中进行投料混合是因为储藏过程中氢氧化物与油茶壳中的某些成分会发生中和或络合等反应；当氢氧化物一次性大量加入时，反应速率可能过快会导致反应不完全或生成不稳定的中间产物；同时，分批加入氢氧化物可以更好地控制其在油茶壳中的分布和渗透，使氢氧化物与油茶壳中的成分更加均匀地接触和反应也可避免由于pH值变化过快而对油茶壳的结构和性质产生不利的影响；使得处理后的油茶壳具有更高的密度以减少成型能耗。
更优选的，步骤(1)中油茶壳与氢氧化物的质量比为100:1～4。
优选的，步骤(2)中粉碎过筛包括以下步骤：将步骤(1)储藏后的油茶壳粉碎并过60～100目筛。
优选的，步骤(3)中调整油茶壳粉末水分含量为14～16％。
优选的，步骤(3)中低温静置的温度为3～5℃，时间为47～49h。
优选的，步骤(4)中压制成型的功率为40～50kW，温度为100～120℃。
本发明还提供上述制备方法制备的油茶壳成型燃料。
更优选的，油茶壳成型燃料的粒径为5～8mm。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明制备的油茶壳成型燃料成本低、密度大、结构紧实且外观均匀一致，在燃烧过程中可释放更多热量，提高了能源利用效率，同时可保证其燃烧过程中的热稳定性，不易因燃烧不充分产生污染性气体，可达到降低污染及资源化再利用的目的。
(2)本发明的油茶壳成型燃料的制备方法简单易于操作，将储藏周期与燃料的制备结合，在减少储存过程中油茶壳的损耗的同时还实现了高能量密度燃料的制备，并解决了机械设备低利用率、高磨损及高能耗的缺陷，为油茶壳的资源化利用提供一种可行的技术路径。
附图说明
图1是油茶壳成型燃料的制备流程图；
图2是实施例1制备的油茶壳成型燃料外观及颗粒粒径图；
图3是对比例3制备的油茶壳成型燃料外观及颗粒粒径图；
图4是对比例4制备的油茶壳成型燃料外观及颗粒粒径图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步详细的描述。
实施例1
一种油茶壳成型燃料的制备方法，包括以下步骤：
(1)在有氧环境下，称取1kg的油茶壳置于带有孔的储藏桶内，保持油茶壳占储藏桶总体积的75％，称取10g的氢氧化钙分为等质量的3份，分别在储藏的第1天、第3天和第7天加入储藏桶中进行投料混合，搅拌均匀并在室温条件下储藏30天；
(2)将储藏30天后的油茶壳置于振筛机中粉碎，并过100目筛，得粒径为0.125～0.15mm的油茶壳粉末；
(3)利用蒸馏水调整油茶壳粉末水分含量为15％，再置于4℃冷藏柜中低温静置48h；
(4)将步骤(3)所得油茶壳粉末在45kW的功率及110℃的温度下投入成型机中压制成型，即得。
实施例2
一种油茶壳成型燃料的制备方法，包括以下步骤：
(1)在有氧环境下，称取1kg的油茶壳置于带有孔的储藏桶内，保持油茶壳占储藏桶总体积的75％，称取20g的氢氧化钙分为等质量的3份，分别在储藏的第1天、第3天和第7天加入储藏桶中进行投料混合，搅拌均匀并在室温条件下储藏30天；
(2)将储藏30天后的油茶壳置于振筛机中粉碎，并过100目筛，得粒径为0.125～0.15mm的油茶壳粉末；
(3)利用蒸馏水调整油茶壳粉末水分含量为15％，再置于4℃冷藏柜中低温静置48h；
(4)将步骤(3)所得油茶壳粉末在45kW的功率及110℃的温度下投入成型机中压制成型，即得。
实施例3
一种油茶壳成型燃料的制备方法，包括以下步骤：
(1)在有氧环境下，称取1kg的油茶壳置于带有孔的储藏桶内，保持油茶壳占储藏桶总体积的75％，称取30g的氢氧化钙分为等质量的3份，分别在储藏的第1天、第3天和第7天加入储藏桶中进行投料混合，搅拌均匀并在室温条件下储藏30天；
(2)将储藏30天后的油茶壳置于振筛机中粉碎，并过100目筛，得粒径为0.125～0.15mm的油茶壳粉末；
(3)利用蒸馏水调整油茶壳粉末水分含量为15％，再置于4℃冷藏柜中低温静置48h；
(4)将步骤(3)所得油茶壳粉末在45kW的功率及110℃的温度下投入成型机中压制成型，即得。
实施例4
一种油茶壳成型燃料的制备方法，包括以下步骤：
(1)在有氧环境下，称取1kg的油茶壳置于带有孔的储藏桶内，保持油茶壳占储藏桶总体积的75％，称取40g的氢氧化钙分为等质量的3份，分别在储藏的第1天、第3天和第7天加入储藏桶中进行投料混合，搅拌均匀并在室温条件下储藏30天；
(2)将储藏30天后的油茶壳置于振筛机中粉碎，并过100目筛，得粒径为0.125～0.15mm的油茶壳粉末；
(3)利用蒸馏水调整油茶壳粉末水分含量为15％，再置于4℃冷藏柜中低温静置48h；
(4)将步骤(3)所得油茶壳粉末在45kW的功率及110℃的温度下投入成型机中压制成型，即得。
实施例5
一种油茶壳成型燃料的制备方法，包括以下步骤：
(1)在有氧环境下，称取1kg的油茶壳置于带有孔的储藏桶内，保持油茶壳占储藏桶总体积的75％，称取10g的氢氧化钡分为等质量的3份，分别在储藏的第1天、第3天和第7天加入储藏桶中进行投料混合，搅拌均匀并在室温条件下储藏28天；
(2)将储藏28天后的油茶壳置于振筛机中粉碎，并过80目筛，得粒径为0.15～0.21mm的油茶壳粉末；
(3)利用蒸馏水调整油茶壳粉末水分含量为14％，再置于3℃冷藏柜中低温静置49h；
(4)将步骤(3)所得油茶壳粉末在40kW的功率及120℃的温度下投入成型机中压制成型，即得。
实施例6
一种油茶壳成型燃料的制备方法，包括以下步骤：
(1)在有氧环境下，称取1kg的油茶壳置于带有孔的储藏桶内，保持油茶壳占储藏桶总体积的75％，称取10g的氢氧化镁分为等质量的3份，分别在储藏的第1天、第3天和第7天加入储藏桶中进行投料混合，搅拌均匀并在室温条件下储藏32天；
(2)将储藏32天后的油茶壳置于振筛机中粉碎，并过60目筛，得粒径为0.15～0.3mm的油茶壳粉末；
(3)利用蒸馏水调整油茶壳粉末水分含量为16％，再置于5℃冷藏柜中低温静置47h；
(4)将步骤(3)所得油茶壳粉末在50kW的功率及100℃的温度下投入成型机中压制成型，即得。
对比例1
一种油茶壳成型燃料的制备方法，包括以下步骤：
(1)在有氧环境下，称取1kg的油茶壳置于带有孔的储藏桶内，保持油茶壳占储藏桶总体积的75％，并在室温条件下储藏30天；
(2)将储藏30天后的油茶壳置于振筛机中粉碎，并过100目筛，得粒径为0.125～0.15mm的油茶壳粉末；
(3)利用蒸馏水调整油茶壳粉末水分含量为15％，再置于4℃冷藏柜中低温静置48h；
(4)将步骤(3)所得油茶壳粉末在45kW的功率及110℃的温度下投入成型机中压制成型，即得。
对比例2
一种油茶壳成型燃料的制备方法，包括以下步骤：
(1)在无氧环境下，称取1kg的油茶壳置于密封的储藏桶内，保持油茶壳占储藏桶总体积的75％，称取30g的氢氧化钙分为等质量的3份，分别在储藏的第1天、第3天和第7天加入储藏桶中进行投料混合，搅拌均匀并在室温条件下储藏30天；
(2)将储藏30天后的油茶壳置于振筛机中粉碎，并过100目筛，得粒径为0.125～0.15mm的油茶壳粉末；
(3)利用蒸馏水调整油茶壳粉末水分含量为15％，再置于4℃冷藏柜中低温静置48h；
(4)将步骤(3)所得油茶壳粉末在45kW的功率及110℃的温度下投入成型机中压制成型，即得。
对比例3
一种油茶壳成型燃料的制备方法，包括以下步骤：
(1)在有氧环境下，称取1kg的油茶壳置于带有孔的储藏桶内，保持油茶壳占储藏桶总体积的75％，称取30g的氯化镁分为等质量的3份，分别在储藏的第1天、第3天和第7天加入储藏桶中进行投料混合，搅拌均匀并在室温条件下储藏30天；
(2)将储藏30天后的油茶壳置于振筛机中粉碎，并过100目筛，得粒径为0.125～0.15mm的油茶壳粉末；
(3)利用蒸馏水调整油茶壳粉末水分含量为15％，再置于4℃冷藏柜中低温静置48h；
(4)将步骤(3)所得油茶壳粉末在45kW的功率及110℃的温度下投入成型机中压制成型，即得。
对比例4
一种油茶壳成型燃料的制备方法，包括以下步骤：
(1)在有氧环境下，称取1kg的油茶壳置于带有孔的储藏桶内，保持油茶壳占储藏桶总体积的75％，称取30g的生物炭分为等质量的3份，分别在储藏的第1天、第3天和第7天加入储藏桶中进行投料混合，搅拌均匀并在室温条件下储藏30天；
(2)将储藏30天后的油茶壳置于振筛机中粉碎，并过100目筛，得粒径为0.125～0.15mm的油茶壳粉末；
(3)利用蒸馏水调整油茶壳粉末水分含量为15％，再置于4℃冷藏柜中低温静置48h；
(4)将步骤(3)所得油茶壳粉末在45kW的功率及110℃的温度下投入成型机中压制成型，即得。
对比例5
一种油茶壳成型燃料的制备方法，包括以下步骤：
(1)在有氧环境下，称取1kg的油茶壳置于带有孔的储藏桶内，保持油茶壳占储藏桶总体积的75％，称取30g的氢氧化钙分为等质量的3份，分别在储藏的第1天、第4天和第8天加入储藏桶中进行投料混合，搅拌均匀并在室温条件下储藏30天；
(2)将储藏30天后的油茶壳置于振筛机中粉碎，并过100目筛，得粒径为0.125～0.15mm的油茶壳粉末；
(3)利用蒸馏水调整油茶壳粉末水分含量为15％，再置于4℃冷藏柜中低温静置48h；
(4)将步骤(3)所得油茶壳粉末在45kW的功率及110℃的温度下投入成型机中压制成型，即得。
实验例
对实施例1～4及对比例1～5制备的油茶壳成型燃料的能耗及颗粒密度进行测试，结果如表1所示。
1、能耗测试：油茶壳成型燃料的能耗根据下式进行，取五次实验的平均值。
其中，W是成型的总能耗，单位为kJ/kg；m是成型燃料的总质量，单位为g；f是成型压力，单位为kN；s是位移，单位为mm。
2、密度测试：油茶壳成型燃料的颗粒密度根据下式进行，取五次实验的平均值。
其中，m是成型燃料的质量，单位为g；h为成型燃料的长度，单位为cm；d为成型燃料的直径，单位为cm。
表1油茶壳成型燃料挤压能耗、推动能耗及颗粒密度测试结果
如表1所示，将实施例1～4与对比例1制备的油茶壳成型燃料相比，实施例1制备的油茶壳成型燃料的挤压能耗和推动能耗分别下降了6.21％和3.08％；实施例2制备的油茶壳成型燃料的挤压能耗和推动能耗分别下降了8.53％和5.17％；实施例3制备的油茶壳成型燃料的挤压能耗和推动能耗分别下降了12.88％和8.54％；实施例4制备的油茶壳成型燃料的挤压能耗和推动能耗分别下降了10.01％和6.25％。
在对比例3及对比例4的油茶壳成型燃料制备中，将氢氧化钠替换为氯化镁或生物炭制备的成型燃料颗粒均会产生裂缝，这种断裂是由粒子间的异质键失效而产生的；说明氯化镁及生物炭对生物质内部粒子间的结合有负面影响，无定形聚合物的粒子间距离增加、成型燃料的机械性能恶化。同时，对比例3及对比例4的挤压能耗和推动能耗均大于实施例3中的能耗，这表明添加氯化镁及生物炭制备成型燃料会增加机器磨损度，其效果不如氢氧化钙。
本发明按照上述实施例进行了说明，应当理解，上述实施例不以任何形式限定本发明，凡采用等同替换或等效变换方式所获得的技术方案，均落在本发明的包含范围之内。
Claims (8)
1.一种油茶壳成型燃料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在有氧条件下，将油茶壳混合氢氧化物进行储藏；所述氢氧化物为氢氧化钙、氢氧化钡或氢氧化镁；
(2)将步骤(1)所得油茶壳粉碎过筛，得油茶壳粉末；
(3)调整油茶壳粉末水分含量，再低温静置；
(4)将步骤(3)所得油茶壳粉末压制成型，即得。
2.如权利要求1所述的油茶壳成型燃料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)包括以下步骤：在有氧条件下，将氢氧化物分为等质量的3份，分别在储藏的第1天、第3天和第7天加入油茶壳中进行投料混合，搅拌均匀并在室温条件下储藏28～32天。
3.如权利要求1或2所述的油茶壳成型燃料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中油茶壳与氢氧化物的质量比为100:1～4。
4.如权利要求1所述的油茶壳成型燃料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中粉碎过筛包括以下步骤：将步骤(1)储藏后的油茶壳粉碎并过60～100目筛。
5.如权利要求1所述的油茶壳成型燃料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中调整油茶壳粉末水分含量为14～16％。
6.如权利要求1所述的油茶壳成型燃料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中低温静置的温度为3～5℃，时间为47～49h。
7.如权利要求1所述的油茶壳成型燃料的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中压制成型的功率为40～50kW，温度为100～120℃。
8.采用权利要求1～7任一项所述的制备方法制备的油茶壳成型燃料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410335015.7A CN118064199A (zh) | 2024-03-22 | 2024-03-22 | 一种油茶壳成型燃料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410335015.7A CN118064199A (zh) | 2024-03-22 | 2024-03-22 | 一种油茶壳成型燃料及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN118064199A true CN118064199A (zh) | 2024-05-24 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410335015.7A Pending CN118064199A (zh) | 2024-03-22 | 2024-03-22 | 一种油茶壳成型燃料及其制备方法 |
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| CN (1) | CN118064199A (zh) |
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2024
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