本發(fā)明涉及生物質(zhì)燃料領域，具體的涉及油茶加工副產(chǎn)物的深度開發(fā)利用，特別是涉及一種以油茶蒲、茶籽殼、油茶餅粕和茶油皂腳為原料的生物質(zhì)固體燃料的制備方法。
背景技術：
我國是主產(chǎn)油茶大國，主要分布在湖南、江西、廣西、浙江、福建、湖北、安徽等省區(qū)，并且現(xiàn)在還在向北擴張。2015年我國已有油茶林總面積382.17萬公頃，油茶相關企業(yè)2208家，油茶籽產(chǎn)量216.35萬噸。年產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值632.89億元，整個十二五期間累計為農(nóng)民增加收入1000億元。油茶樹產(chǎn)生的果實為油茶果，油茶籽是茶油果的內(nèi)核，油茶果呈球形、扁圓形或橄欖形，直徑3～4cm，果中包裹的籽粒就是油茶籽，呈茶褐色或黑色。油茶蒲是油茶果中包裹在油茶籽外面的部分，約占茶果的25％，茶籽殼則是指包裹籽仁的部分，占油茶籽的30.5～34.0％。每生產(chǎn)一噸茶油，將有三噸左右的茶粕(果皮殼加籽仁殼以及茶仁殘渣)?，F(xiàn)階段，我國年茶油產(chǎn)量在50萬噸左右，產(chǎn)生150萬噸左右的茶粕廢棄物。
茶粕因富含皂素，味道辛辣，有強烈的溶血作用，往往加堿分解作為飼料，或作為農(nóng)家用肥料，利用率很低。現(xiàn)產(chǎn)茶區(qū)的茶籽殼基本上是當柴火燒或廢棄路邊山頭，處于不利用或利用價值極其低廉狀態(tài)，造成資源的巨大浪費，甚至造成環(huán)境污染。目前，對油茶蒲、殼的研究利用主要有：制備栲膠、糠醛；提取茶皂素，制備活性炭、碳酸鉀、木糖醇等。而且均處于實驗室研究階段；尚無批量生產(chǎn)報道。
在茶油的加工過程中，有效控制降低山茶油中游離脂肪酸的含量是必不可少的。茶油皂腳是在堿煉過程中，隨著中和反應的不斷進行，被包圍在皂膜里的堿滴，受濃度差的影響不斷擴散到水化皂膜的外層，繼續(xù)與游離脂肪酸反應使皂膜不斷加厚，逐漸形成較穩(wěn)定的膠態(tài)離子膜，這種膠膜是一表面活性物質(zhì)，能吸附毛油中的膠質(zhì)、色素等雜質(zhì)，并在電解質(zhì)、溫度及攪拌等作用下，相互吸引絮凝成膠團，由小而大，形成“皂腳”，而從油中分離沉降下來。
茶油皂腳為粘稠的物質(zhì)，非液體也非固體，無法按照常規(guī)液體或者固體對其進行處理。因此，處理難度很大。目前，茶油皂腳主要的用途就是用來生產(chǎn)酸化油，最傳統(tǒng)的做法就是通過加入硫酸使堿皂和磷脂發(fā)生酸化反應生成游離脂肪酸。然而使用硫酸容易造成環(huán)境污染，生產(chǎn)現(xiàn)場酸臭沖天，幾乎每個酸化油廠就是一個污染源。含酸廢水處理難度大，成本高，廢水的處理費用使得生產(chǎn)成本大大增高。
公布號CN 106010677A的中國專利公布了一種以油茶為原料制備生物燃料的方法；將曬干的油茶籽破碎磨粉用NaOH溶液去除其中的20％-30％的油脂，然后用纖維素酶、蛋白酶等發(fā)酵后，取發(fā)酵液添加正丁醇、硫酸等化學試劑后制得生物燃料。該方法所述生物質(zhì)燃料制作方法工藝繁雜，發(fā)酵條件要求較高，且造成油茶籽中的油脂資源浪費，不適合于油茶深加工企業(yè)對油茶副產(chǎn)品的綜合利用。
公布號CN 104894177 A的中國專利公布了一種農(nóng)業(yè)廢棄物經(jīng)產(chǎn)油脂微生物發(fā)酵制備成型固體燃料的方法；將油茶果殼或油茶粕等農(nóng)業(yè)廢棄物粉碎經(jīng)過產(chǎn)油脂微生物固態(tài)發(fā)酵處理后擠壓成型所得固體生物質(zhì)燃料。該方法中發(fā)酵培養(yǎng)基配置復雜，不但培養(yǎng)基中含有大量的硫、氮、氯等污染物質(zhì)，而且產(chǎn)油脂微生物的接種培養(yǎng)環(huán)境條件要求苛刻，培養(yǎng)時間太長，成本投入太高；不利于油茶深加工企業(yè)快捷有效的綜合油茶副產(chǎn)物。
因此，對于直接以油茶果為原料的油茶深加工企業(yè)，尋求一種更方便、更快捷、更經(jīng)濟環(huán)保的綜合利用油茶餅粕和茶油皂腳等油茶副產(chǎn)物的方法迫在眉睫。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明主要解決的技術問題是提供一種經(jīng)濟環(huán)保的油茶蒲、茶籽殼、油茶餅粕和茶油皂腳的處理方法，具體的是提供一種以油茶蒲、茶籽殼、油茶餅粕和茶油皂腳制備生物質(zhì)固體燃料的生產(chǎn)工藝，具有可靠性高、綠色環(huán)保、工藝簡單等優(yōu)點，同時在生物質(zhì)燃料的應用及普及上有著良好的市場前景。
為解決上述技術問題，實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn)：
一種以油茶副產(chǎn)物為原料的生物質(zhì)固體燃料，所述燃料包括以下質(zhì)量份的原料：
油茶副產(chǎn)物A 10質(zhì)量份；茶油皂腳1～5質(zhì)量份
所述油茶副產(chǎn)物A為油茶蒲、茶籽殼、油茶餅粕中的一種或兩種以上的混合；這里的A僅作為指代名稱，不具備其他物理或化學意義。
進一步，所述油茶副產(chǎn)物A優(yōu)選為油茶蒲、茶籽殼、油茶餅粕中的兩種以上的混合，更優(yōu)選為油茶蒲、茶籽殼、油茶餅粕三者的混合。
所述油茶副產(chǎn)物A為油茶蒲、茶籽殼的混合時，優(yōu)選油茶蒲、茶籽殼的質(zhì)量比為1：0.1～5，優(yōu)選1：0.5～2；
所述油茶副產(chǎn)物A為茶籽殼、油茶餅粕的混合時，優(yōu)選茶籽殼、油茶餅粕的質(zhì)量比為1：0.1～2，優(yōu)選1：0.5～2；
所述油茶副產(chǎn)物A為油茶蒲、油茶餅粕的混合時，優(yōu)選油茶蒲、油茶餅粕的質(zhì)量比為1:0.1～10，優(yōu)選1：0.5～2。
所述油茶副產(chǎn)物A為油茶蒲、茶籽殼、油茶餅粕三者的混合時，優(yōu)選油茶蒲、茶籽殼、油茶餅粕的質(zhì)量比為1:0.1～5:0.1～10，優(yōu)選，優(yōu)選1：0.5～2：1～10，更優(yōu)選1:1:5。
所述油茶蒲為油茶果中包裹在油茶籽外面的部分。
所述茶籽殼是指包裹油茶籽仁的部分。
所述油茶餅粕指油茶籽經(jīng)過提取茶油后剩下的物質(zhì)。
所述的茶油皂腳為茶油經(jīng)過堿煉后分離出來的脂肪酸鈉混合沉淀物。
所述油茶副產(chǎn)物A優(yōu)選粒徑1-3mm。
進一步，本發(fā)明所述的生物質(zhì)固體燃料按以下方法制得：將油茶副產(chǎn)物A粉碎至粒徑1-3mm，然后經(jīng)膨化處理后，與茶油皂腳按質(zhì)量比10:1～5混合，烘干后經(jīng)擠壓成型，制得所述生物質(zhì)固體燃料。
所述油茶副產(chǎn)物A的水分含量小于15％，優(yōu)選10％以下。
所述烘干要求水分含量不大于10％。
進一步，本發(fā)明還提供所述生物質(zhì)固體燃料的制備方法，所述方法為：將油茶副產(chǎn)物A粉碎至粒徑1-3mm，經(jīng)膨化處理后，與茶油皂腳按質(zhì)量比10:1～5混合，烘干后經(jīng)擠壓成型，制得所述生物質(zhì)固體燃料。
所述膨化的溫度60～120℃，優(yōu)選80～100℃，膨化壓力0.1-1.0MPa，優(yōu)選0.4～0.5MPa，膨化時間30-150min，優(yōu)選30～40min。
所制得的生物質(zhì)固體燃料為生物質(zhì)塊狀燃料或生物質(zhì)顆粒燃料。
油茶蒲的主要成分為水份10.39％、木質(zhì)素44.36％、多縮戊糖28.36％、茶皂素8.73％，還含有一定數(shù)量的單寧；茶籽殼中水分占11.07％，灰分占1.02％，粗脂肪占2.53％，粗蛋白占2.70％，還原糖占1.59％，茶皂素占10.68％，半纖維素占22.00％，纖維素占17.32％，木質(zhì)素占31.35％。油茶籽經(jīng)過提取茶油后所得油茶餅粕中，茶皂素含量12％以上，粗脂肪含量2.5％以下，總氮含量大于2％，粗纖維含量大于12％，水分含量12％以下，總灰分含量10％以下，含油量5％以下，pH值5.0～6.0。本發(fā)明將以上油茶加工副產(chǎn)物用于制備開發(fā)固體生物質(zhì)燃料，不但做到了循環(huán)高效利用農(nóng)業(yè)資源、廢棄物，而且也有效的解決當今的能源短缺問題；同時也有效的能源清潔環(huán)保的問題。
本發(fā)明的有益效果在于:
(1)在油茶深加工企業(yè)可以直接使用油茶蒲、茶籽殼以及提完油后的油茶餅粕和茶油皂腳，可以就地取材，節(jié)約運輸成本，降低生產(chǎn)成本。
(2)油茶深加工企業(yè)無需用硫酸來處理茶油皂腳，處理場無酸污染；達到了資源循環(huán)利用，不會造成空氣的污染，整個生產(chǎn)工藝，沒有廢棄物的排放，經(jīng)濟環(huán)保。
(3)提高了油茶深加工副產(chǎn)物的綜合利用率，有效提升了油茶蒲、油茶籽殼、油茶餅粕的燃燒性能。
具體實施方式
下面將對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
實施方案1
一種以油茶蒲、茶籽殼、油茶餅粕和茶油皂腳為原料的生物質(zhì)固體燃料，按照以下步驟的制作：
(1)取10kg水分含量10％的油茶蒲，粉碎至3mm粉末。
(2)取10kg水分含量10％的茶籽殼，粉碎至3mm粉末。
(3)取50kg水分含量10％的油茶餅粕，粉碎至3mm粉末。
(4)將步驟(1)中所得的油茶蒲與步驟(2)中所得茶籽殼、步驟(3)中所得茶粕粉按1:1:5混合均勻。
(5)將步驟(4)中所得混合物進行膨化處理，膨化溫度80℃，膨化壓力0.5MPa，膨化時間30min。
(6)將步驟(5)中所得混合物68kg與32kg茶油皂腳均勻混合。
(7)將步驟(6)中所得混合物120℃烘干處理1h，水分含量調(diào)節(jié)至8％。
(8)將步驟(7)中的物料經(jīng)過環(huán)模制粒機擠壓成型制成直徑12mm，長度40mm的生物質(zhì)固體顆粒燃料。
上述原料均為浙江久晟油茶科技股份有限公司油茶深加工所得副產(chǎn)物。
本實施案例所得生物質(zhì)固體顆粒燃料密度(堆積)1180.58kg/m3,全水分(收到基)7.5％，機械耐久性98.5％，灰分(干燥基)5.0％，收到基低位發(fā)熱量23.8MJ/kg,氮(干燥基)0.1％，硫(干燥基)0.01％，氯(干燥基)0.01％，無結渣現(xiàn)象。
實施方案2
一種以油茶蒲、茶籽殼、油茶餅粕和茶油皂腳為原料的生物質(zhì)固體燃料，每100kg按照以下步驟的制作：
(1)取40kg水分含量10％的油茶蒲，粉碎至3mm粉末。
(2)取40kg水分含量10％的油茶餅粕，粉碎至3mm粉末。
(3)將步驟(1)中所得的油茶蒲與步驟(2)中所得茶粕粉按1:1混合均勻。
(4)將步驟(3)中所得混合物進行膨化處理，膨化溫度90℃，膨化壓力0.5MPa，膨化時間40min。
(5)將步驟(4)中所得混合物76kg與24kg茶油皂腳均勻混合。
(6)將步驟(5)中所得混合物120℃烘干處理45min，水分含量調(diào)節(jié)至8％。
(7)將步驟(6)中的物料經(jīng)過成型機擠壓成型制成直徑50mm，長度100mm的生物質(zhì)固體塊狀燃料。
本實施案例所得生物質(zhì)固體塊狀燃料密度1200.58kg/m3,全水分(收到基)7.0％，機械耐久性98.8％，灰分(干燥基)4.0％，收到基低位發(fā)熱量21.5MJ/kg,氮(干燥基)0.1％，硫(干燥基)0.01％，氯(干燥基)0.01％，無結渣現(xiàn)象。
實施方案3
一種以油茶蒲、茶籽殼、油茶餅粕和茶油皂腳為原料的生物質(zhì)固體燃料，按照以下步驟的制作：
(1)取30kg水分含量10％的茶籽殼，粉碎至3mm粉末。
(2)取50kg水分含量10％的油茶餅粕，粉碎至3mm粉末。
(3)將步驟(1)中所得茶籽殼與步驟(2)中所得茶粕粉按3:5混合均勻。
(4)將步驟(3)中所得混合物進行膨化處理，膨化溫度100℃，膨化壓力0.4MPa，膨化時間40min。
(5)將步驟(4)中所得混合物77kg與23kg茶油皂腳均勻混合。
(6)將步驟(5)中所得混合物105℃烘干處理1h，水分含量調(diào)節(jié)至8％。
(7)將步驟(6)中的物料經(jīng)過環(huán)模制粒機擠壓成型制成直徑10mm，長度30mm的生物質(zhì)固體顆粒燃料。
本實施案例所得生物質(zhì)固體顆粒燃料密度(堆積)1183.58kg/m3,全水分(收到基)7.2％，機械耐久性98.8％，灰分(干燥基)4.0％，收到基低位發(fā)熱量20.2MJ/kg,氮(干燥基)0.1％，硫(干燥基)0.01％，氯(干燥基)0.01％，無結渣現(xiàn)象。
實施方案4
一種以油茶蒲、茶籽殼、油茶餅粕和茶油皂腳為原料的生物質(zhì)固體燃料，每100kg按照以下步驟的制作：
(1)取45kg水分含量15％的油茶蒲，粉碎至3mm粉末。
(2)取45kg水分含量15％的茶籽殼，粉碎至3mm粉末。
(3)將步驟(1)中所得油茶蒲與步驟(2)中所得茶籽殼按1:1混合均勻。
(4)將步驟(3)中所得混合物進行膨化處理，膨化溫度100℃，膨化壓力0.4MPa，膨化時間40min。
(5)將步驟(4)中所得混合物88kg與12kg茶油皂腳均勻混合。
(6)將步驟(5)中所得混合物105℃烘干處理1h，水分含量調(diào)節(jié)至8％。
(7)將步驟(6)中的物料經(jīng)過環(huán)模制粒機擠壓成型制成直徑25mm，長度60mm的生物質(zhì)固體顆粒燃料。
本實施案例所得生物質(zhì)固體顆粒燃料密度(堆積)1210.55kg/m3,全水分(收到基)6.2％，機械耐久性98.5％，灰分(干燥基)3.8％，收到基低位發(fā)熱量21.2MJ/kg,氮(干燥基)0.1％，硫(干燥基)0.01％，氯(干燥基)0.01％，無結渣現(xiàn)象。
以上實施方案中實施方案1為優(yōu)選方案。所得生物質(zhì)燃料不但燃燒性能高，而且能更有效的處理大量油茶副產(chǎn)物，提高其利用價值。