專利名稱：：一種生物質熱解炭顆粒燃料的制備方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種利用生物質熱解炭制備顆粒燃料的方法，屬于生物質利用領域。
背景技術：
：隨著化石能源的緊缺及環(huán)境保護的需要，可再生又清潔的生物質能源利用受到廣fe重視。生物質熱解是一種重要的生物質熱化學轉換方式，是指生物質如農作物秸稈、林業(yè)加工剩余物等，在無氧或有限氧條件下加熱到一定溫度，生成可燃氣體、生物油及熱解炭的過程。熱解燃氣和生物油均可直接作為燃料使用，而固態(tài)產物熱解炭基本廢棄，造成了資源的浪費。生物質熱解炭主要成分是生物質自身灰分和固定碳，其熱值一般可達16744~20930kJl/kg，可以作為能源產品。但是，由于目前生物質熱解技術主要是為獲得燃氣或生物油，熱解炭尚缺乏有效的利用方式。同時，熱解炭外形為細小顆粒狀，堆積密度小，能量密度低，揮發(fā)分含量低，燃燒過程點火困難、效率低、易起粉塵，所以對于熱解炭的直接應用有困難。開發(fā)適宜的熱解炭能源利用技術具有廣泛的前景。發(fā)明專利"一種熱解碳球的制備技術"(200510047804)公開了一種將炭源液休在970110(TC高溫下熱分解，發(fā)牛碳原子按一定規(guī)則排布，而形成熱解炭球的方法，該炭球無法作為燃料使用。
發(fā)明內容針對現有技術的不足，本發(fā)明公開了一種利用生物質熱解炭制備顆粒燃料的方法。結合實際應用，采用揮發(fā)成分含量較高的工農業(yè)廢棄物作為助燃粘結劑，將特定比例的粘結劑與熱解炭在一定壓力和溫度下進行擠壓成型，改善了燃燒性能，作為一種燃料使用有著良好的利用前景，并實現了熱解炭的廢物回收利用。本發(fā)明的方法是通過以下步驟實現的(1)熱解炭的預處理清除熱解炭中的的大顆粒雜質、金屬，并進行研磨，使其顆粒度均勻；(2)制備粘結劑，待用；(3)混合將熱解炭與粘結劑混合均勻，質量混合比例5:1~5:2,控制物料水分含量在15%25%;(4)成型上述混合物料在溫度150200°C、壓力215MPa條件下擠壓，保持58分鐘。粘結劑在加熱情況下粘性增強，在壓力作用下與熱解炭顆粒充分嚙合、咬合，形成堅固組合體顆粒。同時擠壓過程中產生一定量的熱量，軟化了粘結劑，增加其粘性，從而有利于熱解炭顆粒成型。所述步驟(1)具體為①粗篩用孔徑為510mm的振動篩篩選熱解炭，把大顆粒雜質去除；②除金屬將上述篩選后的熱解炭粉末，經過除鐵器將金屬清除；③研磨利用研磨機械對熱解炭粉末中的結團進行研磨，使顆粒均勻，粒度小于lmm。所述步驟(2)具體為將玉米秸切割或粉碎，使其顆粒度小于10mm，切割或粉碎后堆放24小時以上，待用。所述步驟(2)還可為將木材粉碎，使其顆粒度小于lmm，粉碎后堆放24小時以上，待用。所述步驟(2)還可為將焦油加熱到IOO'C以上，待用。(常溫下焦油為固態(tài)，但屬于一種軟性固體，黏度大，無法以固體形態(tài)應用，故將其加熱到IOO'C以上，使其稀釋，流動性好，便于物料混合)所述步驟(2)還可為將瀝青用粉碎機粉碎，使其顆粒度小于lmra，待用。(瀝青常溫下為固體，硬度相對較大，黏度小，故將其粉碎成小顆粒，便于與熱解炭直接混合)本發(fā)明提出的生物質熱解炭顆粒燃料制備方法，具有以下有益效果1、該發(fā)明實現了熱解炭的資源化利用，可有效提高熱解炭的能源化利用效率，既節(jié)約了能源又改善了環(huán)境。2、粘結劑采用揮發(fā)分含量較高的秸稈、瀝青等工農業(yè)廢棄物，既利于熱解炭顆粒成型，又改善了顆粒燃料的點火和燃燒性能，成本低廉。3、本方面的方法工藝簡單，安全可靠，就地取材，生產成本低，易于實現生產化操作，實現了廢棄資源的回收利用，加工及利用過程無二次污染。具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明作進一步的說明。實施例l:利用生物質熱解炭制備顆粒燃料，步驟如下(1)熱解炭的預處理粗篩用孔徑為5mm的振動篩篩選熱解炭，把其中的大顆粒雜質去除；②除金屬將上述篩選后的熱解炭，經過除鐵器清除金屬；③研磨利用研磨機械對熱解炭中的結團進行研磨，使顆粒均勻，粒度小于lmm。(2)制備粘結劑將玉米秸切割或粉碎，使其顆粒度小于10mm,切割或粉碎后堆放24小時以上，待用。(3)混合稱取50kg預處理好的熱解炭和20kg粘結劑，混合均勻，控制物料水分在15%25%。若水分大于25%，則對物料進行烘干；若物料水分小于15%，則利用霧化噴頭添加水分。(4)成型上述混合物料在150'C和3MPa壓力下，保持5分鐘，形成堅固組合體顆粒。將擠壓后的顆粒靜置，緩慢冷卻10分鐘，然后露天冷卻至常溫，即得顆粒燃料產品。實施例2:利用生物質熱解炭制備顆粒燃料，步驟如下(1)熱解炭的預處理①粗篩用孔徑為10mm的振動篩篩選熱解炭，把其中的大顆粒雜質去除；②除金屬將上述篩選后的熱解炭，經過除鐵器清除金屬；③研磨利用研磨機械對熱解炭中的結團進行研磨，使顆粒均勻，粒度小于lmm。(2)制備粘結劑將焦油加熱到100'C以上，待用。(3)混合稱取50kg預處理好的熱解炭和10kgl00'C以上的焦油，混合均勻；控制物料水分在15%25%。若水分大于25%，則對物料進行烘干；若物料水分小于15%，則利用霧化噴頭，添加水分。(4)成型上述混合物料在18(TC和10MPa壓力下，保持7分鐘，形成堅固組合體顆粒。將擠壓后的顆粒靜置，緩慢冷卻10分鐘，然后露天冷卻至常溫，即得顆粒燃料產品。實例1和2的顆粒性能指標見表1:表1<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實施例3:利用生物質熱解炭制備顆粒燃料，步驟如下(1)熱解炭的預處理(D粗篩用孔徑為8mm的振動篩篩選熱解炭，把其中的大顆粒雜質去除；②除金屬將上述篩選后的熱解炭，經過除鐵器清除金屬；③研磨利用研磨機械對熱解炭中的結團進行研磨，使顆粒均勻，粒度小于lmm。(2)制備粘結劑將木材粉碎，使其顆粒度小于lmm，粉碎后堆放24小時以上，待用。(3)混合稱取50kg預處理好的熱解炭和15kg粘結劑，混合均勻，控制物料水分在15%25%。若水分大于25%，則對物料進行烘干；若物料水分小于15%，則利用霧化噴頭，添加水分。(4)成型上述混合物料在180'C和5MPa壓力下，保持6分鐘，形成堅固組合體顆粒。將擠壓后的顆粒靜置，緩慢冷卻10分鐘，然后露天冷卻至常溫，即得顆粒燃料產品。實施例4:利用生物質熱解炭制備顆粒燃料，步驟如下(1)熱解炭的預處理①粗篩用孔徑為10mm的振動篩篩選熱解炭，把其中的大顆粒雜質去除；②除金屬將上述篩選后的熱解炭，經過除鐵器清除金屬；③研磨利用研磨機械對熱解炭中的結團進行研磨，使顆粒均勻，粒度小于lmm:(2)制備粘結劑將瀝青用粉碎機粉碎，使其顆粒度小于lmm，待用。(3)混合稱取50kg預處理好的熱解炭和18kg瀝青，混合均勻，控制物料水分在15%25%。若水分大于25%，則對物料進行烘干；若物料水分小于15%,則利用霧化噴頭，添加水分。(4)成型上述混合物料在170'C和lOMPa壓力下，保持8分鐘，粘結劑在加熱情況下粘性增強，在壓力作用下與熱解炭顆粒充分嚙合、咬合，形成堅固組合體顆粒。將擠壓后的顆粒靜置，緩慢冷卻10分鐘，然后露天冷卻至常溫，即得顆粒燃料產品。實施例5:利用生物質熱解炭制備顆粒燃料，步驟如下(1)熱解炭的預處理粗篩用孔徑為5mm的振動篩篩選熱解炭，把其中的大顆粒雜質去除；②除金屬將上述篩選后的熱解炭，經過除鐵器清除金屬；③研磨利用研磨機械對熱解炭中的結團進行研磨，使顆粒均勻，粒度小于lmm。(2)制備粘結劑將玉米秸切割或粉碎，使其顆粒度小于10mm，切割或粉碎后堆放24小時以上，待用。(3)混合稱取50kg預處理好的熱解炭和15kg粘結劑，混合均勻，控制物料水分在15%25%。若水分大于25%，則對物料進行烘干；若物料水分小于15%，則利用霧化噴頭，添加水分。(4)成型上述混合物料在200'C和15MPa壓力下，保持5分鐘，粘結劑在加熱情況下粘性增強，在壓力作用下與熱解炭顆粒充分嚙合、咬合，形成堅固組合體顆粒。將擠壓后的顆粒靜置，緩慢冷卻10分鐘，然后露天冷卻至常溫，即得顆粒燃料產品。實施例6:利用生物質熱解炭制備顆粒燃料，步驟如下(1)熱解炭的預處理①粗篩用孔徑為5mm的振動篩篩選熱解炭，把其中的大顆粒雜質去除；②除金屬將上述篩選后的熱解炭，經過除鐵器清除金屬；③研磨利用研磨機械對熱解炭中的結團進行研磨，使顆粒均勻，粒度小于lmm。(2)制備粘結劑將玉米秸切割或粉碎，使S顆粒度小于lOmm，切割或粉碎后堆放24小時以上，待用。(3)混合稱取50kg預處理好的熱解炭和10kg粘結劑，混合均勻，控制物料水分在15%25%。若水分大于25%，則對物料進行烘干；若物料水分小于15%，則利用霧化噴頭，添加水分。(4)成型上述混合物料在190'C和2MPa壓力下，保持8分鐘，形成堅固組合體顆粒。將擠壓后的顆粒靜置，緩慢冷卻10分鐘，然后露天冷卻至常溫，即得顆粒燃料產品。權利要求1.一種利用生物質熱解炭制備顆粒燃料的方法，其特征在于，步驟如下(1)熱解炭的預處理清除熱解炭中的的大顆粒雜質、金屬鐵削，并進行研磨，使其顆粒度均勻；(2)制備粘結劑，待用；(3)混合將熱解炭與粘結劑混勻，熱解炭和粘結劑的重量比為5∶1～5∶2，控制物料水分在15％～25％；(4)成型上述混合物料在溫度150～200℃和壓力2～15MPa下，保持5～8分鐘，粘結劑在加熱情況下粘性增強，在壓力作用下與熱解炭顆粒充分嚙合、咬合，形成堅固組合體顆粒。2.根據權利要求1所述的一種利用生物質熱解炭制備顆粒燃料的方法，其特征在于，所述步驟(1)具體為①粗篩用孔徑為510mm的振動篩篩選熱解炭，把大顆粒雜質去除；②除金屬將上述篩選后的熱解炭進行金屬清除；③研磨對熱解炭中的結團進行研磨，使炭粉顆粒均勻，粒度小于lmm。3.根據權利要求1所述的一種利用生物質熱解炭制備顆粒燃料的方法，其特征在于，所述步驟(2)具體為將玉米秸切割或粉碎，使其顆粒度小于10mm，切割或粉碎后堆放不少于24小時，待用。4.根據權利要求1所述的一種利用生物質熱解炭制備顆粒燃料的方法，其特征在于，所述步驟(2)具體為將木材粉碎，使其顆粒度小于lmm,粉碎后堆放不少于24小時，待用。5.根據權利要求1所述的一種利用生物質熱解炭制備顆粒燃料的方法，其特征在于，所述步驟(2)具體為將焦油加熱到10(TC以上，待用。6.根據權利要求1所述的一種利用生物質熱解炭制備顆粒燃料的方法，其特征在于，所述步驟(2)具體為將瀝青粉碎，使其顆粒度小于lmm,待用。全文摘要本發(fā)明公開了一種利用生物質熱解炭制備顆粒燃料的方法，結合實際應用，采用揮發(fā)成分含量較高的工農業(yè)廢棄物作為助燃粘結劑，將特定比例的粘結劑與熱解炭在一定壓力和溫度下進行擠壓成型，改善了燃燒性能，作為一種燃料使用有著良好的利用前景，并實現了熱解炭的廢物回收利用。本發(fā)明具有工藝簡單、安全可靠、生產成本低，易于實現生產化操作等優(yōu)點。文檔編號C10L5/00GK101508927SQ200910019979公開日2009年8月19日申請日期2009年3月25日優(yōu)先權日2009年3月25日發(fā)明者伊曉路,立孫,孟光范,張曉東,趙保峰,雷陳申請人:山東省科學院能源研究所