一種曝氣分離型生物質(zhì)成型燃料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及生物質(zhì)成型燃料技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種曝氣分離型生物質(zhì)成型燃料的 制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。能源和環(huán)境問題已成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)，傳統(tǒng)的諸如煤、石油和 天然氣等化石能源由于日益枯竭帶來的能源危機(jī)和其燃燒產(chǎn)生的污染問題日益突出，開發(fā) 潔凈的可再生能源迫在眉睫。生物質(zhì)是一種多樣性的能源資源，來源廣泛，應(yīng)用簡(jiǎn)單，作為 一種有效的替代能源具有良好的應(yīng)用前景。近些年來，利用林木加工廢棄物，賴桿等粉碎加 工后制成生物質(zhì)顆粒燃料的研究和應(yīng)用也逐漸增加，目前生物質(zhì)能源主要通過直接擠壓成 型直接形成條狀、顆粒狀或塊狀，在加工過程中，水分問題對(duì)于生物質(zhì)燃料的加工過程和性 能的影響不可避免，如果水分含量過高，會(huì)造成生物質(zhì)燃料在儲(chǔ)存的過程中形成熟化腐爛， 在燃燒過程也會(huì)由于水分含量問題造成燃燒性能的發(fā)揮；若水分含量偏低，層壓加工難度 大，嚴(yán)重影響生物質(zhì)燃料壓實(shí)密度的提升。。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種曝氣分離型生物質(zhì)成型燃料的制備方法，充分考慮生物 質(zhì)燃料水分含量的影響，充分利用生物質(zhì)燃料內(nèi)部的水分，具有加工方便、產(chǎn)品燃燒性能 高、通用性強(qiáng)、成本低廉和便于規(guī)模化生產(chǎn)的特點(diǎn)。
[0004] 本發(fā)明可W通過W下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)： 本發(fā)明公開了一種曝氣分離型生物質(zhì)成型燃料的制備方法，包括W下步驟：第一步、生 物質(zhì)燃料基板的制備，把纖維素類的生物質(zhì)碎屑進(jìn)行粉碎、預(yù)烘，加入相當(dāng)于生物質(zhì)碎屑原 料干料重量3~8%的生石灰、2~5%的高嶺±，混合均勻，擠壓成型得到規(guī)整形狀的生物質(zhì) 燃料基板；第二步、曝氣型粘結(jié)劑的制備，在纖維類粘合劑按照質(zhì)量配比4~9%加入碳酸氨 鐘曝氣劑，攬拌混合均勻得到曝氣型粘結(jié)劑；第=步、生物質(zhì)燃料基板的表面處理，將第一 步所得的生物質(zhì)燃料基板進(jìn)行表面粗糖化處理，然后在生物質(zhì)燃料基板需要壓合的表面涂 覆第二步所得曝氣型粘結(jié)劑形成曝氣粘結(jié)層；第四步、層壓成型，把涂有曝氣型粘結(jié)劑的若 干曝氣型粘結(jié)劑上下表面對(duì)齊，然后通過漉壓機(jī)對(duì)漉層壓，得到最終的層壓式生物質(zhì)成型 燃料。 陽(yáng)0化]在第一步中，通過加入生石灰和高嶺±，生石灰既可W在混合的過程中吸收水分 形成消石灰，所形成的消石灰和高嶺±產(chǎn)生粘結(jié)作用，從而把生物質(zhì)碎屑原料相互粘連，方 便擠壓成型；而且，生石灰在吸收水分形成消石灰的過程中可W產(chǎn)生大量的熱，從而軟化生 物質(zhì)碎屑原料，降低擠壓成型難度。在第二步中，通過在纖維素類粘結(jié)劑中加碳酸氨鐘形成 曝氣型的粘結(jié)劑，最終在形成生物質(zhì)成型燃料的曝氣型粘結(jié)劑層，通過在生物質(zhì)燃料基板 設(shè)置有曝氣粘結(jié)層，曝氣粘結(jié)層中包含有加熱可W產(chǎn)生二氧化碳的碳酸氨鐘，既可W利用 碳酸氨鐘分解的過程中加速不同層之間的分離增大燃燒接觸的表面積，又可W通過產(chǎn)生的 二氧化碳逸出時(shí)帶出水蒸氣生成水煤氣提升燃燒性能，從而使用生物質(zhì)燃料的燃燒更加充 分，有效提高了生物質(zhì)成型燃料的燃燒性能；而且，碳酸氨鐘具有吸水性，吸水后生成十水 碳酸氨鐘，有效提升生物質(zhì)燃料的儲(chǔ)存性能。因此，選擇碳酸氨鐘混合在纖維素粘合劑里 面，且碳酸氨鐘的質(zhì)量比例在4~9%之間，使碳酸氨鐘均勻分散在纖維素粘合劑里面，有效 保證了碳酸氨鐘分解時(shí)產(chǎn)生的使生物質(zhì)燃料基板之間的分離力比較均勻，產(chǎn)生的二氧化碳 在實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)燃料基板層間分離時(shí)也可W利用二氧化碳逸出過程中帶動(dòng)水蒸氣與識(shí)熱的 焦炭接觸生成水煤氣充分發(fā)揮生物質(zhì)成型燃料的燃燒性能。若碳酸氨鐘在曝氣粘結(jié)層的含 量較高超過9%時(shí)，碳酸氨鐘在高溫急劇分解的反應(yīng)會(huì)比較劇烈，生成的二氧化碳本質(zhì)為阻 燃?xì)怏w，對(duì)于提升燃燒性能有反作用；若碳酸氨鐘在曝氣粘結(jié)層的含量較低壓少于4%時(shí)， 碳酸氨鐘分解產(chǎn)生的分離能力有限，產(chǎn)生的二氧化碳的量也偏少，吸水能力也有限，直接影 響生物質(zhì)燃料的儲(chǔ)存和分離助燃的效果，特別是生物質(zhì)成型燃料厚度較厚和層數(shù)較多時(shí)會(huì) 嚴(yán)重影響到生物質(zhì)成型燃料燃燒的充分程度，制約生物質(zhì)成型燃料燃燒性能的提高。而且， 通過設(shè)置曝氣粘結(jié)層，既可W根據(jù)需要設(shè)置多層的生物質(zhì)燃料基板滿足厚度的要求，也有 效保證高密度生物質(zhì)成型燃料的燃燒性能的發(fā)揮，具有較強(qiáng)的通用性。此外，選用的原料為 常規(guī)原料節(jié)省原料成本，采用的曝氣劑碳酸氨鐘用量非常少加工過程非常簡(jiǎn)單，加工過程 無需匹配專口的加工設(shè)計(jì)，有效降低制造成本，便于規(guī)?；茝V使用。在第=步中，通過上 下表面的對(duì)齊層壓，可W根據(jù)需要層壓出不同形狀要求的生物質(zhì)成型燃料，同時(shí)，不同生物 質(zhì)燃料基板在層壓的過程中，曝氣型粘結(jié)劑層被進(jìn)一步擠壓，接觸面的凹陷和凸起錯(cuò)位連 接，不僅可W保證層壓過程中不同基板之間的結(jié)合力，而且孔隙被擠壓后可W有效促進(jìn)曝 氣型粘結(jié)劑層在加熱條件下發(fā)揮反應(yīng)加速不同基板的分離，增大基板與二氧化碳的接觸面 積，提升然生性能。此外，通過層壓的方式，生物質(zhì)成型燃料的制備更加簡(jiǎn)單，層壓形成的厚 度更加靈活，高厚度和高致密的生物質(zhì)成型燃料的燃燒時(shí)間顯著提高，熱量效果也獲得了 一定程度的提升。
[0006] 第一步所述生物質(zhì)燃料基板的制備過程中，預(yù)烘過程控制生物質(zhì)碎屑的水分含量 為8%至15%。通過合理控制生物質(zhì)燃料的水分含量，既有效降低生物質(zhì)燃料壓實(shí)加工的難 度，又有效避免由于水分含量過高對(duì)于生物質(zhì)成型燃料的儲(chǔ)存造成影響。
[0007] 所述生物質(zhì)碎屑原料的材料包括農(nóng)業(yè)廢棄物、木質(zhì)素和/或油料作物廢棄物，可 W根據(jù)實(shí)際需要，靈活選用不同類型的材料，充分降低成本，拓展生物質(zhì)成型燃料的使用。
[0008] 所述農(nóng)業(yè)廢棄物包括賴桿、玉米忍、甘薦渣、藻類和水葫蘆中的一種或一種W上的 混合物，來源非常廣泛，有效降低生產(chǎn)制造成本。
[0009] 所述木質(zhì)素包括木塊、木屑和樹皮中的一種或一種W上的混合物，來源非常廣泛， 有效降低生產(chǎn)制造成本。
[0010] 所述油料作物廢棄物包括棉巧、麻巧和油桐中的一種或一種W上的混合物，來源 非常廣泛，有效降低生產(chǎn)制造成本。
[0011] 所述纖維類粘合劑為廢紙漿和/水解纖維，來源非常廣泛，有效降低生產(chǎn)制造成 本，既能起到粘結(jié)作用，又有效分散碳酸氨鐘保證曝氣劑的安全效果。
[0012] 所述曝氣粘結(jié)層與所述生物質(zhì)燃料基板的厚度比為1:30~1:70,可W根據(jù)實(shí)際 需要選用不同的厚度比，進(jìn)一步提升生物質(zhì)成型燃料的厚度要求，并未生物質(zhì)成型燃料的 高壓實(shí)密度提供潛在的提升空間。
[0013] 所述生物質(zhì)燃料基板為充氣型生物質(zhì)燃料基板，所述充氣型生物質(zhì)燃料基板在制 備過程中加入相當(dāng)于生物質(zhì)碎屑原料干料重量3~8%的生石灰、2~5%的高嶺±，充氣混 合均勻。選用充氣型生物質(zhì)燃料基板，可W進(jìn)一步在燃燒過程中增大生物質(zhì)成型燃料的接 觸比表面積，促進(jìn)生物質(zhì)成型燃料燃燒性能的發(fā)揮。
[0014] 所述生物質(zhì)燃料基板的層數(shù)為兩層及W上，可W根據(jù)實(shí)際需要靈活選用符合要求 的厚度，進(jìn)一步拓展生物質(zhì)成型燃料的厚度。
[0015] 本發(fā)明一種曝氣分離型生物質(zhì)成型燃料的制備方法，具有如下的有益效果： 第一、加工方便，通過先加工生物質(zhì)燃料基板和曝氣型粘結(jié)劑的方式再進(jìn)行層壓形成 最終的生物質(zhì)成型燃料，生物質(zhì)燃料基板和曝氣型粘結(jié)劑的加工過程簡(jiǎn)單，對(duì)漉層壓的過 程操作方便，加工生產(chǎn)便捷性高； 第二、產(chǎn)品燃燒性能高，通過在生物質(zhì)燃料基板設(shè)置有曝氣粘結(jié)層，曝氣粘結(jié)層中包含 有加熱可W產(chǎn)生二氧化碳的碳酸氨鐘，既可W利用碳酸氨鐘分解的過程中加速不同層之間 的分離增大燃燒接觸的表面積，又可W通過產(chǎn)生的二氧化碳帶動(dòng)水蒸氣逸出與焦炭接觸生 成水煤氣實(shí)現(xiàn)助燃作用，從而使用生物質(zhì)燃料的燃燒更加充分，有效提高了生物質(zhì)成型燃 料的燃燒性能； 第二、通用性強(qiáng)，通過設(shè)置曝氣粘結(jié)層，既可W根據(jù)需要設(shè)置多層的生物質(zhì)燃料基板 滿足厚度的要求，也有效保證高密度生物質(zhì)成型燃料的燃燒性能的發(fā)揮，具有較強(qiáng)的通用 性； 第四、成本低廉，選用的原料為常規(guī)原料節(jié)省原料成本，加工流程非常簡(jiǎn)單，采用的設(shè) 備均為常規(guī)設(shè)備無需較大的設(shè)備投資節(jié)省設(shè)備投資成本，進(jìn)一步降低制造成本； 第五、便于規(guī)?；a(chǎn)，曝氣分離型生物質(zhì)成型燃料的制備方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有效簡(jiǎn)化 加工工序，且均為常規(guī)化操作，操作連續(xù)性高，有效降低規(guī)模化生產(chǎn)的難度。
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