專利名稱：生物質(zhì)固化成型燃料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物質(zhì)燃料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種生物質(zhì)固化成型燃料，本發(fā)明還涉及該生物質(zhì)固化成型燃料的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著全球經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人類對能源的需求不斷增加，而當(dāng)今人類使用的三大主要能源是石油、天然氣和煤炭，它們都是不可再生的能源，資源在逐年減少，據(jù)專家預(yù)測，按當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度對能源的需求，這三種能源將分別在40年、60年和200年內(nèi)耗盡。因此，開發(fā)利用生物質(zhì)可再生能源替代不可再生能源已成為當(dāng)今世界能源領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)。近幾年，生物能源技術(shù)得到了迅速發(fā)展，但同時(shí)，生物能源的一些缺點(diǎn)也逐漸顯現(xiàn)。第一代生物能源主要使用植物果實(shí)，比如利用橄欖、大豆、葵花、油菜、麻楓等植物的油脂來代替柴油，或者利用玉米、甘蔗、紅薯等植物提煉乙醇。雖然這種方式提煉的能源屬于可再生能源， 且安全環(huán)保，但是由于依靠糧油產(chǎn)品提煉生物能源將導(dǎo)致糧食和食用油危機(jī)，人類的基本生存受到影響。針對上述問題，人類通過研究探索，開始利用林木加工廢棄物、秸桿、動(dòng)物糞便等作為生物能源的材料，如用林木加工廢棄物、秸桿粉碎加工后制作成生物質(zhì)塊、棒或顆粒。目前，生物質(zhì)燃料在國外應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)普遍。我國生物質(zhì)燃料生產(chǎn)技術(shù)及產(chǎn)品的推廣應(yīng)用是近幾年才開始興起的。我國是一個(gè)生物質(zhì)能源大國，各種農(nóng)作物秸桿、林木廢棄物等生物質(zhì)燃料極為豐富，據(jù)統(tǒng)計(jì)農(nóng)作物秸桿年產(chǎn)量6億噸左右，約折合3億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，林業(yè)剩余物約1. 5億噸，是天然的可再生燃料，但是，由于農(nóng)作物秸桿、林木廢棄物等密度小、運(yùn)輸不方便、且燃燒時(shí)間短，隨著農(nóng)民生活水平的提高，這種燃料逐漸被煤炭、液化石油氣等其它高品位的商品能源所替代，大量廢棄的秸桿在田間地頭被焚燒，不僅浪費(fèi)了大量的生物質(zhì)能源，而且對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，燃燒的濃煙甚至威脅到航空、交通的安全，許多地區(qū)廢棄的秸桿已成為一種公害。近幾年來，隨著能源資源短缺和生態(tài)環(huán)境保護(hù)問題的日益突出，對農(nóng)作物秸桿、林木廢棄物等生物質(zhì)燃料的合理、有效利用已引起能源領(lǐng)域的專家和政府的高度重視，制定和出臺(tái)了相應(yīng)的鼓勵(lì)政策。各種生物質(zhì)燃料生產(chǎn)加工技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。生物質(zhì)固化成型技術(shù)是將各類分散的、沒有一定形狀的農(nóng)作物秸桿、林業(yè)廢棄物等干燥、粉碎后，在一定溫度和壓力作用下，壓制成具有一定形狀、密度較大的棒狀、塊狀或顆粒狀的成型燃料，體積縮小6 8倍，密度為1. O 1. 4t/m3，能源密度相當(dāng)于中質(zhì)煙煤，使用時(shí)火力持久，爐膛溫度高，燃燒特性明顯得到了改善，既可作為農(nóng)村居民的炊事和取暖燃料，也可作為城市區(qū)域供熱和發(fā)電廠的燃料，具有易于運(yùn)輸和儲(chǔ)存、使用方便、清潔環(huán)保、燃燒效率高等優(yōu)點(diǎn)，可替代煤炭和石油等化石能源，減少對不可再生資源的依賴，保證國家能源安全。因此將農(nóng)作物秸桿、林業(yè)剩余物加工成高品位的能源，替代部分煤炭、石油等化石燃料，無疑對緩解農(nóng)村能源緊張的局面、降低生物質(zhì)原料燃燒造成的農(nóng)村環(huán)境污染都具有重要意義。目前，生物質(zhì)固化成型技術(shù)所采用的成型工藝主要是依靠加熱后熱壓成型，如國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局2009年8月5日公開的、申請?zhí)枮?00810006627. 2的發(fā)明專利申請、國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局2010年4月7日公開的、申請?zhí)枮?00910182693.X的發(fā)明專利申請，上述發(fā)明專利申請公開的技術(shù)方案是將各類分散的、沒有一定形狀的農(nóng)作物秸桿、林業(yè)廢棄物等干燥、粉碎后，在一定溫度和壓力作用下，壓制成形狀規(guī)則、密度較大的棒狀、塊狀或顆粒狀的成型燃料；這種方式存有能耗高、成本高等問題，同時(shí)加熱也會(huì)引起機(jī)械設(shè)備磨損和燃料的熱能損耗，而且這些成型工藝都是小作坊式的，單位商品耗電多，生產(chǎn)效率低，不能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。還有一種冷壓加工成型方法，如國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局2008年7月16日公開的、申請?zhí)枮?00710007616.1的發(fā)明專利申請、，為增加成型燃料的粘度，在成型過程中通常需要添加淀粉膠、黏土、浙青等粘結(jié)劑，以解決擠壓成型困難，結(jié)構(gòu)不緊密的問題。這無疑提高了燃料的生產(chǎn)成本，而且黏土、浙青等做粘結(jié)劑等還會(huì)使成型物燃燒結(jié)渣嚴(yán)重，對燃燒產(chǎn)生一定的負(fù)面影響，并污染環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種生物質(zhì)固化成型燃料，能夠?qū)⑥r(nóng)作物秸桿、林業(yè)剩余物等生物質(zhì)原料加工成固體成型燃料，通過添加一定比例的助燃劑、固硫劑、降塵劑，保證所需要的熱值和燃燒時(shí)間，降低二氧化硫的排放量；在無外加膠黏劑的狀態(tài)下，依靠機(jī)械加 壓，使松散的秸桿碎料密實(shí)化，達(dá)到較高的密度和強(qiáng)度，以改善其燃燒性能。本發(fā)明的另一目的在于提供一種該擦劑的制備方法。本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的—種生物質(zhì)固化成型燃料，其特征在于它的組份(按重量比)為秸桿82·8% 82. 96%鋸末7%煤粉10%助燃劑0·02% O. 1%固硫劑0·01% O. 05%降塵劑0·01% O. 05%各組分的百分比之和為百分之百。所述的秸桿為稻子、麥子、大豆、玉米、高粱、棉花、油菜、花生、煙草等農(nóng)作物的稻桿，樹木、灌木的枝丫、樹皮，稻殼、谷殼、花生皮中的一種或其組合，稻桿含水率2 O % 30%,粉碎后稻桿的粒徑為5mm 30mm。所述的鋸末含水率5% 10%,鋸末的粒徑Imm 5mm。所述的助燃劑為食鹽、石灰、碳酸鈣、硝酸鈉、高錳酸鉀、氧化鉀、亞硝酸鈉、次氯酸鈉、碳酸鎂中的一種或多種。所述的固硫劑為碳酸鈉、氫氧化鈣、烷基醇胺化合物中的一種或多種。所述的降塵劑為三氧化二鐵。制備本發(fā)明生物質(zhì)固化成型燃料的方法，其特征在于該方法包括以下步驟(I)原料粉碎①除去秸桿內(nèi)部的沙、石、金屬雜質(zhì)；②將所述的稻子、麥子、大豆、油菜、花生秸桿粉碎為IOmm 30mm長度的段；將玉米、高粱、煙草、棉花稻桿粉碎為5mm 20mm長度的段；將樹木、灌木的枝丫、樹皮削片造末；上述原料的相對濕度控制在20% 30%。(2)按比例配料①先將秸桿、鋸末、煤粉按如前所述的比例充分混合；②再將助燃劑、固硫劑、降塵劑溶解于水中，加入上述混合物料中，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆虺蔀闈窳?，悶?0分鐘；(3)機(jī)械成型將步驟(2)所得混合物通過成型機(jī)械擠壓制成粒狀、柱狀、球狀、塊狀生物質(zhì)固體燃料；(4)自然干燥或烘干；
(5)篩選；(6)計(jì)量包裝。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)如下1、本發(fā)明通過合理選取原料配比、控制相對濕度，使秸桿碎料等在無外加膠黏劑的狀態(tài)下，依靠機(jī)械加壓，使松散的秸桿碎料密實(shí)化，達(dá)到較高的密度和強(qiáng)度，縮小了秸桿的體積，易于運(yùn)輸和儲(chǔ)存，由于在其中加入了鋸末和煤粉，進(jìn)一步提高了其燃燒值，燃燒時(shí)間長；2、原料中加入了食鹽、石灰、碳酸鈣、硝酸鈉、高錳酸鉀、氧化鉀、亞硝酸鈉、次氯酸鈉、碳酸鎂作為助燃劑，可以實(shí)現(xiàn)不同溫度下分解助燃。固硫劑采用碳酸鈉、氫氧化鈣、烷基醇胺化合物協(xié)同使用的方式，不僅能脫除酸性氣體H2S,同時(shí)對脫除秸桿中的有機(jī)硫效果更佳，減少了二氧化硫的排放，減輕了空氣污染。降塵劑采用三氧化二鐵，可降低灰渣的熔點(diǎn)，減少灰塵量，節(jié)能環(huán)保效果顯著。采用本發(fā)明制備出的生物質(zhì)固化成型燃料，密度可達(dá)O. 8 1.9/cm3，成型率達(dá)95% 97%，而且模具也由目前生產(chǎn)300噸更換一次，提高到600噸更換一次，停產(chǎn)維修時(shí)間明顯減少，設(shè)備的使用壽命延長為原來的2倍。生物質(zhì)固化成型燃料的燃燒性能也大為改善，由于添加了助燃劑，使其能夠充分燃燒，提高其發(fā)熱量；添加三氧化二鐵成分，可降低煤渣的熔點(diǎn)，減少灰塵量；添加固硫劑可減少二氧化硫的排放，減少空氣污染。具有燃燒效率高，燃燒火力持久，爐膛溫度高，不發(fā)生結(jié)渣、積灰，黑煙少、火力旺、燃燒充分，不飛灰、干凈衛(wèi)生等優(yōu)點(diǎn)，而且便于運(yùn)輸和貯存。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。實(shí)施例1 :一種生物質(zhì)固化成型燃料，它的組份(按重量比)為麥子稻桿60 %,粉碎后稻桿的粒徑為IOmm 30mm,樹木、灌木的枝丫、樹皮22. 81%，削片造末，上述原料含水率20% 30% ；鋸末:7%，粒徑I謹(jǐn) 5謹(jǐn),含水率5% 10% ；煤粉10%;助燃劑硝酸鈉O. 02%、高錳酸鉀O. 1% ;固硫劑氫氧化鈣O. 05% ;
降塵劑三氧化二鐵O. 02%。各組分的百分比之和為百分之百。制備上述生物質(zhì)固化成型燃料的方法包括以下步驟(I)原料粉碎①除去秸桿內(nèi)部的沙、石、金屬雜質(zhì)；②將麥子稻桿粉碎為IOmm 30mm長度的段,將樹木、灌木的枝丫、樹皮削片造末；原料的相對濕度控制在20% 30% ;(2)按比例配料①先將秸桿、鋸末、煤粉按如前所述的比例充分混合；②再將助燃劑、固硫劑、降塵劑溶解于水中，加入上述混合物料中，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆虺蔀闈窳?，悶?0分鐘；(3)機(jī)械成型將步驟(2)所得混合物通過成型機(jī)械擠壓制成粒狀、柱狀、球狀、塊狀生物質(zhì)固體燃料；(4)自然干燥或烘干；(5)篩選；(6)計(jì)量包裝。實(shí)施例2 一種生物質(zhì)固化成型燃料，它的組份(按重量比)為玉米稻桿82· 84%,粉碎后稻桿的粒徑為5mm 20mm ；鋸末:7%，粒徑Imm 5mm,含水率5% 10% ；煤粉10%;助燃劑食鹽O. 02%、硝酸鈉O. 08% ;固硫劑碳Ife納O. 03% ；降塵劑三氧化二鐵O. 03%。各組分的百分比之和為百分之百。制備上述生物質(zhì)固化成型燃料的方法包括以下步驟(I)原料粉碎①除去秸桿內(nèi)部的沙、石、金屬雜質(zhì)；②將玉米秸桿粉碎為5mm 20mm長度的段，原料的相對濕度控制在20 % 30 %。(2)按比例配料①先將秸桿、鋸末、煤粉按如前所述的比例充分混合；②再將助燃劑、固硫劑、降塵劑溶解于水中，加入上述混合物料中，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆虺蔀闈窳?，悶?0分鐘；(3)機(jī)械成型將步驟(2)所得混合物通過成型機(jī)械擠壓制成粒狀、柱狀、球狀、塊狀生物質(zhì)固體燃料；(4)自然干燥或烘干；(5)篩選；
(6)計(jì)量包裝。實(shí)施例3 一種生物質(zhì)固化成型燃料，它的組份(按重量比)為花生秸桿70%，粉碎后秸桿的粒徑為IOmm 30mm，花生皮12. 88%，上述原料含水率20% 30% ；鋸末:7%，粒徑Imm 5mm,含水率5% 10% ；煤粉10%;
助燃劑氧化鉀O. 02%、亞硝酸鈉O. 06% ;固硫劑烷基醇胺化合物O. 02% ;降塵劑三氧化二鐵O. 02%。各組分的百分比之和為百分之百。制備上述生物質(zhì)固化成型燃料的方法包括以下步驟(I)原料粉碎①除去秸桿內(nèi)部的沙、石、金屬雜質(zhì)；②將花生秸桿粉碎為IOmm 30mm長度的段，原料的相對濕度控制在20% 30%。(2)按比例配料①先將秸桿、鋸末、煤粉按如前所述的比例充分混合；②再將助燃劑、固硫劑、降塵劑溶解于水中，加入上述混合物料中，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆虺蔀闈窳?，悶?0分鐘；(3)機(jī)械成型將步驟(2)所得混合物通過成型機(jī)械擠壓制成粒狀、柱狀、球狀、塊狀生物質(zhì)固體燃料；(4)自然干燥或烘干；(5)篩選；(6)計(jì)量包裝。
權(quán)利要求
1.一種生物質(zhì)固化成型燃料，其特征在于它的組份(按重量比)為秸桿82. 8% 82. 96%鋸末7%煤粉10%助燃劑0. 02% O. 1%固硫劑0. 01% O. 05%降塵劑0. 01% O. 05%各組分的百分比之和為百分之百。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)固化成型燃料，其特征在于所述的秸桿為稻子、麥子、大豆、玉米、高粱、棉花、油菜、花生、煙草等農(nóng)作物的秸桿，樹木、灌木的枝丫、樹皮，稻殼、谷殼、花生皮中的一種或其組合，稻桿含水率20% 30%,粉碎后稻桿的粒徑為5mm 30mmo
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)固化成型燃料，其特征在于所述的鋸末含水率5% 10%,鋸末的粒徑1_ 5_。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)固化成型燃料，其特征在于所述的助燃劑為食鹽、石灰、碳酸鈣、硝酸鈉、高錳酸鉀、氧化鉀、亞硝酸鈉、次氯酸鈉、碳酸鎂中的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)固化成型燃料，其特征在于所述的固硫劑為碳酸鈉、 氫氧化鈣、烷基醇胺化合物中的一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)固化成型燃料，其特征在于所述的降塵劑為三氧化二鐵。
7.制備權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求所述的生物質(zhì)固化成型燃料的方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1)原料粉碎①除去秸桿內(nèi)部的沙、石、金屬雜質(zhì)；②將所述的稻子、麥子、大豆、油菜、花生秸桿粉碎為IOmm 30mm長度的段；將玉米、高粱、煙草、棉花稻桿粉碎為5mm 20mm長度的段；將樹木、灌木的枝丫、樹皮削片造末；上述原料的相對濕度控制在20% 30%。(2)按比例配料①先將秸桿、鋸末、煤粉按如前所述的比例充分混合；②再將助燃劑、固硫劑、降塵劑溶解于水中，加入上述混合物料中，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆虺蔀闈窳?，悶?0分鐘；(3)機(jī)械成型將步驟(2)所得混合物通過成型機(jī)械擠壓制成粒狀、柱狀、球狀、塊狀生物質(zhì)固體燃料；(4)自然干燥或烘干；(5)篩選；(6)計(jì)量包裝。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種生物質(zhì)固化成型燃料。它由按重量份配比的秸稈、鋸末、煤粉、助燃劑、固硫劑、降塵劑組成。秸稈為稻子、麥子、大豆、玉米、高粱、棉花、油菜、花生、煙草等農(nóng)作物的秸稈，樹木、灌木的枝丫、樹皮，稻殼、谷殼、花生皮中的一種或其組合，助燃劑為食鹽、硝酸鈉、高錳酸鉀、氧化鉀、亞硝酸鈉、次氯酸鈉的一種或多種，可以實(shí)現(xiàn)不同溫度下分解助燃。固硫劑采用碳酸鈉、氫氧化鈣、烷基醇胺化合物協(xié)同使用的方式，減少了二氧化硫的排放；降塵劑采用三氧化二鐵，可降低灰渣的熔點(diǎn)，減少灰塵量。具有燃燒效率高，不發(fā)生結(jié)渣、積灰，黑煙少、火力旺、燃燒充分，不飛灰、干凈衛(wèi)生等優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明還公開了該生物質(zhì)固化成型燃料的制備方法。
文檔編號(hào)C10L5/44GK103013611SQ20121059617
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者馬延坡, 劉加安, 郭滿意 申請人:濟(jì)南三農(nóng)能源科技有限公司