专利名称：秸秆未燃尽飞灰压缩制备成型燃料的方法
技术领域：
本发明属于生物质能应用领域，具体涉及一种利用生物质电厂未燃尽飞灰压缩制备可回炉再燃的成型燃料的方法。
背景技术：
生物质直燃发电是目前唯一的大规模生物质能利用方式。然而，针对各种农作物秸秆的直燃发电锅炉，由于秸秆原料水分含量和挥发份含量高的原因，普遍存在着燃烧效率差、飞灰中未燃尽炭含量高的问题，部分生物质电厂的未燃尽飞灰中可燃组分含量接近 50%，热值接近15MJ/kg。由于生物质电厂的秸秆处理量大，大量未燃尽飞灰的产生，不仅极大地降低了秸秆的利用效率，而且给飞灰的后续处理带来了很大的困难。回炉再燃是充分利用未燃尽飞灰所携带能量的一种有效利用方式，然而由于飞灰颗粒细小，直接回炉再燃极易被吹离炉膛，燃烧效率很低；此外由于秸秆飞灰中一般都含有大量的碱金属、碱土金属、二氧化硅等无机组分，在灼烧时灰渣容易熔融结成块状物，造成飞灰即使在足够的停留时间下也难以完全燃尽。燃料成型是将各种原本松散、无定形的原料，通过机械加压的方法，压缩成具有一定形状、密度较大的固体成型燃料。压缩成型燃料具有体积小、密度大、储运方便、热值高、 燃烧稳定等优点。针对各种生物质原料的压缩成型，已有广泛的研究，但针对生物质电厂的未燃尽飞灰，则未见相关的压缩成型报导。
发明内容
本发明的目的是提供一种针对生物质电厂未燃尽飞灰，通过压缩制备可用于回炉再燃的成型燃料的方法。本发明解决技术问题所采用的技术方案为以未燃尽飞灰为原料，将复合粘结剂和燃尽助剂添加至飞灰，其中复合粘结剂的质量占飞灰、复合粘结剂和燃尽助剂的总质量的百分比小于等于5%，燃尽助剂的质量占飞灰、复合粘结剂和燃尽助剂的总质量的百分比小于等于0. 5% ；机械混合均勻后，再加入水分并搅拌均勻，于成型机中制备获得成型燃料，其中水分的添加量的质量百分比小于等于 30%。所述未燃尽飞灰是生物质电厂锅炉中，各种秸秆直接燃烧发电过程中除尘器所收集到的未燃尽飞灰。所述复合粘结剂主要由淀粉组成，且包括至少以下一种添加剂聚乙烯醇或者羟丙基甲基纤维素或者甲基纤维素。所述燃尽助剂为镁盐或镁的氧化物。所述燃尽助剂为乙酸镁、碳酸镁或者氧化镁。所述复合粘结剂的优选比例为1-5%。所述燃尽助剂的优选比例为0. 05-0. 5%。
所述水分的优选比例为5-25%。所述成型机为活塞冲压式成型机、螺旋挤压式成型机或压辊式颗粒成型机。本发明的有益效果为本发明针对未燃尽飞灰无粘结性的特点，采用添加少量的粘结剂的方法，可以有效地将未燃尽飞灰压缩成型；由于农作物秸秆中一般碱金属、碱土金属、二氧化硅等含量都较高，在高温受热作用下会发生复杂的物理化学反应，导致未燃尽炭难以完全燃烧，而添加以镁盐或氧化镁燃尽助剂后，通过与飞灰中无机物质的相互作用，可有效提高未燃尽炭的燃烧效率。此外，借助于未燃尽飞灰中的无机矿物元素，通过该方法制备获得的成型飞灰颗粒，机械性能良好，回炉再燃燃尽效率高，且燃烧灰渣可保持原始的颗粒形状。
具体实施例方式本发明提供了一种秸秆未燃尽飞灰压缩制备成型燃料的方法，下面结合具体实施方式
对本发明做进一步说明。下述实施例中的百分含量如无特殊说明均为质量百分含量。实施例1以国能生物发电集团某一生物质电厂的未燃尽飞灰为原料，该飞灰的元素组成为 C 38. 19%,H 0. 79%,N 0. 48%, S 0. 28%，热值 14. 24MJ/kg。将淀粉、聚乙烯醇和羟丙基甲基纤维素，按照8 1 1的质量比例，进行机械混合获得复合粘结剂；将飞灰、复合粘结剂、乙酸镁、水分按照190 :9:1: 40的质量比进行机械混合，而后送入压辊式颗粒成型机在常温下以压力20MPa压制成直径25mm、长度60mm 的圆柱状成型飞灰。将成型飞灰颗粒干燥后，采用电子万能试验机测试其剪切力为50N，将该飞灰与马夫炉中700°C灰化后，残渣能保持原始形状，测定其剪切力为2. 5N。实施例2以国能生物发电集团某一生物质电厂的未燃尽飞灰为原料，该飞灰的元素组成为 C 24. 81%, H 0. 75%, N 0. 32%, S 0. 40%，热值 8. 25MJ/kg。将淀粉、聚乙烯醇和甲基纤维素，按照8 1 1的质量比例，进行机械混合获得复合粘结剂；将飞灰、复合粘结剂、乙酸镁、水分按照MO :9:1: 50的质量比进行机械混合，而后送入压辊式颗粒成型机在常温下以压力20MPa压制成直径25mm、长度60mm的圆柱状成型飞灰。将成型飞灰颗粒干燥后，采用电子万能试验机测试其剪切力为40N，将该飞灰与马夫炉中700°C灰化后，残渣能保持原始形状，测定其剪切力为1. 9N。实施例3以国能生物发电集团某一生物质电厂的未燃尽飞灰为原料，该飞灰的元素组成为 C 24. 81%, H 0. 75%, N 0. 32%, S 0. 40%，热值 8. 25MJ/kg。将淀粉、聚乙烯醇和羟丙基甲基纤维素，按照10 1 1的质量比例，进行机械混合获得复合粘结剂；将飞灰、复合粘结剂、碳酸镁、水分按照190 :9:1: 40的质量比进行机械混合，而后送入压辊式颗粒成型机在常温下以压力20MPa压制成直径25mm、长度60mm 的圆柱状成型飞灰。
将成型飞灰颗粒干燥后，采用电子万能试验机测试其剪切力为45N，将该飞灰与马夫炉中700°C灰化后，残渣能保持原始形状，测定其剪切力为2. 1N。实施例4以国能生物发电集团某一生物质电厂的未燃尽飞灰为原料，该飞灰的元素组成为 C 24. 81%, H 0. 75%, N 0. 32%, S 0. 40%，热值 8. 25MJ/kg。将淀粉和羟丙基甲基纤维素，按照9 1的质量比例，进行机械混合获得复合粘结剂；将飞灰、复合粘结剂、氧化镁、水分按照190 :9:1: 50的质量比进行机械混合，而后送入冲压式颗粒成型机在常温下以压力20MPa压制成直径30mm、长度60mm的圆柱状成型飞灰。将成型飞灰颗粒干燥后，采用电子万能试验机测试其剪切力为50N，将该飞灰与马夫炉中700°C灰化后，残渣能保持原始形状，测定其剪切力为2. 4N。
权利要求
1.一种秸秆未燃尽飞灰压缩制备成型燃料的方法，其特征在于，以未燃尽飞灰为原料， 将复合粘结剂和燃尽助剂添加至飞灰，其中复合粘结剂的质量占飞灰、复合粘结剂和燃尽助剂的总质量的百分比小于等于5%，燃尽助剂的质量占飞灰、复合粘结剂和燃尽助剂的总质量的百分比小于等于0.5% ；机械混合均勻后，再加入水分并搅拌均勻，于成型机中制备获得成型燃料，其中水分的添加量的质量百分比小于等于30%。
2.根据权利要求1所述的秸秆未燃尽飞灰压缩制备成型燃料的方法，其特征在于，所述未燃尽飞灰是生物质电厂锅炉中，各种秸秆直接燃烧发电过程中除尘器所收集到的未燃尽飞灰。
3.根据权利要求1所述的秸秆未燃尽飞灰压缩制备成型燃料的方法，其特征在于，所述复合粘结剂主要由淀粉组成，且包括至少以下添加剂中的一种聚乙烯醇或者羟丙基甲基纤维素或者甲基纤维素。
4.根据权利要求1所述的秸秆未燃尽飞灰压缩制备成型燃料的方法，其特征在于，所述燃尽助剂为镁盐或镁的氧化物。
5.根据权利要求4所述的秸秆未燃尽飞灰压缩制备成型燃料的方法，其特征在于，所述燃尽助剂为乙酸镁、碳酸镁或者氧化镁。
6.根据权利要求1所述的秸秆未燃尽飞灰压缩制备成型燃料的方法，其特征在于，所述复合粘结剂的优选比例为1_5%。
7.根据权利要求1所述的秸秆未燃尽飞灰压缩制备成型燃料的方法，其特征在于，所述燃尽助剂的优选比例为0. 05-0. 5%。
8.根据权利要求1所述的秸秆未燃尽飞灰压缩制备成型燃料的方法，其特征在于，所述水分的优选比例为5-25%。
9.根据权利要求1所述的秸秆未燃尽飞灰压缩制备成型燃料的方法，其特征在于，所述成型机为活塞冲压式成型机、螺旋挤压式成型机或压辊式颗粒成型机。
全文摘要
一种秸秆未燃尽飞灰压缩制备成型燃料的方法属于生物质能的应用领域。本发明以秸秆直燃锅炉中的未燃尽飞灰为原料，在未燃尽飞灰中添加一定量的复合粘结剂和燃尽助剂后，机械混合均匀后，再加入水，于成型机中制备获得可用于回炉再燃的成型燃料。未燃尽飞灰主要包括未燃尽炭和无机灰分，本身没有粘结性，添加少量的粘结剂后可以压缩成型；秸秆飞灰中的碱金属、碱土金属等元素含量较高，导致其中的未燃尽炭难以再燃燃尽，添加燃尽助剂可以有效提高燃烧效率。通过该方法制备获得的成型飞灰颗粒，机械性能良好，回炉再燃燃尽效率高，且燃烧灰渣可保持原始的颗粒形状。
文档编号C10L5/48GK102250666SQ201110158879
公开日2011年11月23日 申请日期2011年6月13日 优先权日2011年6月13日
发明者张智博, 杨勇平, 董长青, 陆强 申请人:华北电力大学