一種廢物復合高熱生物質燃料及其超聲微波輔助制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新能源，具體是一種廢物復合高熱生物質燃料及其超聲微波輔助制備方法。
【背景技術】
[0002]農林廢棄物是農林作物收獲和加工過程中產(chǎn)生大量的廢棄物，例如，農作物收獲時殘留在農田里的秸桿，農業(yè)生產(chǎn)過程中剩余的稻殼、糠皮，林業(yè)生產(chǎn)過程中殘留的樹枝、樹葉、木肩和木材加工的邊角料等，以及食品加工工業(yè)排出的殘渣。我國農林廢棄物資源豐富，目前，農林廢棄物松散地分散在大面積范圍內，除少部分的農作物秸桿用于家畜飼料、做飯和取暖外，大部分被作為廢棄物棄之于田野。農林廢棄物的利用方式有很多，其中農林廢棄物的直接燃燒是應用最多的利用方式。然而，長期以來由于農林廢棄物直接燃燒能源利用效率低，燃燒溫度低，限制了其應用范圍。工業(yè)生產(chǎn)中的各種窯爐加熱需要大量能源，是一個巨大的利用市場，然而對燃料的燃燒溫度要求1100°c以上，而采用傳統(tǒng)燃燒方法的溫度只有600-700°C，農林廢棄物的成型燃料的燃燒溫度也難以超過1000°C，不能適應工業(yè)燃料品質的要求；對農林廢棄物常規(guī)的氣化和液化燃料成本高，不能適應工業(yè)燃料經(jīng)濟指標的要求。所以，我國每年產(chǎn)生的7億噸秸桿和2億噸林業(yè)廢料，不能進入工業(yè)窯爐燃料這個正適合生物質分散性特點的市場。大多數(shù)秸桿在田野被焚燒，造成污染和事故，枯枝落葉和雜草更是任其腐爛。
[0003]隨著經(jīng)濟持續(xù)高速增長、城鎮(zhèn)化程度的加快和人們生活水平的提高，生活垃圾產(chǎn)量迅速增加。歷年累計堆存的生活垃圾總量多達80億噸，占用土地5億立方米、嚴重污染大氣和地下水資源，更有氣體爆炸事故的發(fā)生。生活垃圾既是土地、水體和大氣的污染源，又是可再生利用的資源。隨著人們生活水平的提高，生活垃圾中無機物含量降低、有機可燃物含量增多，這為生活垃圾的資源化利用提供了方便。如何實現(xiàn)生活垃圾的資源化處理與利用己成為世界各國所面臨的共同問題。目前，生活垃圾的處理技術主要有填埋、焚燒和堆月巴。但各種處理技術都有不容忽視的弊端，例如，填埋占地面積大、產(chǎn)生沼氣和滲濾液，孽生蚊蠅；焚燒產(chǎn)生劇毒物質、Cd、Hg、Pb等重金屬以及HCl、SO2等酸性氣體；堆肥處理時間長、產(chǎn)品中玻璃等雜質影響堆肥質量，肥效不高。
[0004]此外，城市下水道污泥也是城市環(huán)境污染之一，不僅破壞城市生態(tài)，損害投資環(huán)境，阻礙城市化進程，影響經(jīng)濟建設可持續(xù)發(fā)展，而且嚴重危害著城市周圍的大氣和水質，威脅著城市居民的生活質量和安全?？茖W有效的處理好城市下水道污泥，己成為我國關注的焦點問題。而城市下水道污泥的無害化、減量化、資源化、資源化處理，正是當今環(huán)保行業(yè)突破的方向。
[0005]如何有效回收利用各種垃圾和廢棄物，是當下一種熱門的研宄課題，其中，以將各種生活垃圾和農林廢棄物制備成生物質燃料最為突出。
[0006]中國發(fā)明專利于2014年06月25日授權公告了一種復合致密型生物質燃料及其制備方法，公告號為CN 102533382 B。所述的燃料按重量份計，由以下組分制備而成:生活垃圾25-35份、餐廚垃圾5-20份、排水污泥15-25份、人畜糞便15-25份、農林廢棄物15-25份；所述的復合致密型生物質燃料采用以下制備方法得到:(I)單獨收集各原料，將松樹皮、松樹枝干和松樹葉中的至少一種收集后粉碎，混合，加熱至115-170°C，將蒸出的高溫松脂蒸汽從收集池底部分別通入生活垃圾、餐廚垃圾、排水污泥和人畜糞便的收集池對其進行除味滅菌處理，松樹皮、松樹枝和/或松樹葉的總用量為收集池內含物重量的1/50-1/100，生活垃圾、餐廚垃圾、排水污泥和人畜糞便的處理時間分別24-28小時、32-36小時、32-42小時及42-48小時；(2)至少對生活垃圾和餐廚垃圾進行分揀，除去塑料及剛性物質；分揀后將各原料粉碎預處理；(3)將步驟(2)所得物料充分混合，取樣測硫，按脫硫劑:含硫量為1.2:1-1.8:1的量加入脫硫劑；(4)將加入脫硫劑后的物料加至搓揉裝置，對其進行至少一次搓揉；(5)將搓揉后的物料加至成型設備，得復合致密型生物質燃料粗樣，干燥，即得復合致密型生物質燃料。
[0007]上述專利所得復合致密型生物質燃料能夠同時處理生活垃圾、餐廚垃圾、農林廢棄物、排水污泥及人畜糞便，并能以濕法常溫常壓大規(guī)模生產(chǎn)且不損失熱值。此外，該發(fā)明還提供了上述生物質燃料的制備方法，所述方法簡單可行，清潔環(huán)保、投資和運營成本低，有非常明顯的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。但是上述專利還存在以下不足之處:
(O該發(fā)明的主要創(chuàng)新點在步驟(I)中的除味滅菌方法，該方法比較環(huán)保；但是該處理方法是通過松脂蒸汽的味道掩蓋異味進行除臭的，其除臭效果不徹底，得到產(chǎn)品不易長時間儲存；其次，由于其采用熏蒸的方法，導致處理時間過長，最低為24小時，大大制約了生產(chǎn)效率；另外，我國松樹大多分布在山區(qū)或者人工種植，松樹生長緩慢，山區(qū)一般也不允許在大量砍伐，且松樹皮、松樹枝干和松樹葉的采集和運輸相對麻煩，人工種植的價格昂貴，大多作為景觀樹使用。
[0008](2)該發(fā)明制備的復合致密型生物質燃料的燃燒溫度難以超過1000°C，工業(yè)生產(chǎn)中的各種窯爐對燃料的燃燒溫度要求1100 °c以上，不能適應工業(yè)燃料品質的要求。
[0009](3)該發(fā)明僅對燃料進行了脫硫處理，未進行脫硝處理，燃燒產(chǎn)生的氮氧化物會造成大氣污染；另外，該發(fā)明為提供采用什么樣的脫硫劑，導致其脫硫效果未知。
[0010](4)該發(fā)明中餐廚垃圾，是居民飲食產(chǎn)生的生活垃圾，主要包括米和面粉、淀粉類食物殘余、蔬菜、動植物油、肉、骨等。將餐廚垃圾制成生物質燃料，雖然可以解決餐廚垃圾的處理問題，但是也造成了資源浪費，餐廚垃圾更適合做成動物飼料。
[0011](5)該發(fā)明制備的復合致密型生物質燃料為致密型結構，不適合快速燃燒。
[0012](6)該發(fā)明制備的復合致密型生物質燃料未添加助燃劑，導致了其存在著火點高、燃燒溫度不高、熱值較低等問題。
[0013](7)該發(fā)明制備的復合致密型生物質燃料的燃燒廢渣的營養(yǎng)成分含量較低，做肥料的價值不高。

【發(fā)明內容】

[0014]本發(fā)明的目的在于提供一種廢物復合高熱生物質燃料及其超聲微波輔助制備方法，以解決上述【背景技術】中提出的問題。
[0015]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案:
一種廢物復合高熱生物質燃料，以干重計，按照重量份的組分為:農林廢棄物25-35份、生活垃圾15-25份、污泥15-25份、糞便15-25份、煤粉15-25份、廢輪胎膠粒15-25份、助燃劑2-10份；所述助燃劑，按照重量份的組分為:白云石粉25-50份、黑色頁巖粉20-30份、蛇紋石粉15-25份、尿素15-25份、高氯酸鉀15-25份、赤泥15-25份、過氧化鈣25-50份、氧化錳15-25份、過氧化鍶5-10份、氧化鋅5-10份、氧化鈰5_10份、硼泥5_10份、二茂鐵5-10份。
[0016]作為本發(fā)明進一步的方案:所述廢物復合高熱生物質燃料，以干重計，按照重量份的組分為:農林廢棄物28-32份、生活垃圾18-22份、污泥18-22份、糞便18-22份、煤粉18-22份、廢輪胎膠粒18-22份、助燃劑5_8份；所述助燃劑，按照重量份的組分為:白云石粉35-40份、黑色頁巖粉24-26份、蛇紋石粉18-22份、尿素18-22份、高氯酸鉀18-22份、赤泥18-22份、過氧化釣35-40份、氧化猛18-22份、過氧化鎖7-8份、氧化鋅7-8份、氧化鈰7-8份、硼泥7-8份、二茂鐵7-8份。
[0017]作為本發(fā)明進一步的方案:所述污泥包括城市下水道污泥、河道污泥、污水處理產(chǎn)生的污泥和垃圾處理產(chǎn)生的污泥。
[0018]作為本發(fā)明進一步的方案:所述糞便包括人、家禽和牲畜產(chǎn)生的糞便。
[0019]一種廢物復合高熱生物質燃料的超聲微波輔助制備方法，具體步驟為:
(1)首先，分別除去生活垃圾和城市下水道污泥中的塑料和剛性物質；然后將生活垃圾進行粗粉碎處理，得到粒徑均不大于2cm的垃圾碎料；同時，也對農林廢棄物進行粗粉碎處理，得到粒徑均不大于2cm的植物碎料；
(2)然后，將垃圾碎料、植物碎料、污泥、禽畜糞便、煤粉和廢輪胎膠粒一起混合均勻，得到含水率50%-80%的混合漿料；
(3)其次，將混合漿料在攪拌作用下，先超聲波處理10-30min，再與微波一起協(xié)同處理30-90min ;所述超聲波處理的功率為150-250W，頻率為20_40kHz ;所述微波處理的功率為0.8-1.2kW，頻率為 1200-3600MHz ；
(4)接著，將步驟(3)得到的混合漿料晾干，得到含水率