一种生物质颗粒燃料的制备方法与流程

文档序号:13682391

本发明涉及生物质颗粒燃料制备领域,具体涉及一种生物质颗粒燃料的制备方法。



背景技术:

生物质颗粒燃料是将生物质原料(主要是农作物秸秆、农产品加工剩余物及林业 剩余物)经过干燥、粉碎、调配等预处理后压缩成型的燃料。成型后的颗粒燃料密度大于 1000kg/m3,燃烧值达3500~5000kcal/kg,能源密度与中质烟煤相当,输送、储存方便,可替代煤炭等化石燃料应用于炊事、供暖等民用领域和锅炉燃烧、发电等工业领域。

目前,我国采用的制粒方法均为传统生产方法,包括原料烘干、压制、冷却、包装等。该工艺流程需要消耗大量能量,首先在颗粒压制成型过程中,压强达到50~100MPa,原料在高压下发生变形、升温,温度可达100~120℃,电动机的驱动需要消耗大量的电能;其次,原料的湿度要求在12%左右,湿度太高和太低都不能很好成粒,为了达到这个湿度,很多原料要烘干以后才能用于制粒;压制出来的热颗粒(颗粒温度可达95~110℃)要冷却才能进行包装。加之成型过程中对机器的磨损比较大,所以传统颗粒成型机的产品制造成本较高。

随着发展所改进的生物质燃料,虽解决了目前以秸秆为原料生产的生物质固体成型燃料的灰熔点低的问题,但却产生了热值低、燃烧不充分、燃烧结渣高、易积灰、原料利用率低,收集运输不方便,不易储存,堆放占地空间大且易腐烂、污染环境,热效率低,资源浪费比例高等问题。

因此改变能源生产和消费方式,开发利用生物质能等可再生的清洁能源资源对建立可持续的能源系统,对促进国民经济发展和环境保护具有重大意义。



技术实现要素:

本发明所要解决的技术问题:针对目前生物质燃料虽解决了目前以秸秆为原料生产的生物质固体成型燃料的灰熔点低的问题,但生物质燃料在燃烧过程中容易结渣、易积灰、燃烧不充分的问题,本发明提供了一种生物质颗粒燃料的制备方法。

为解决上述技术问题,本发明采用如下所述的技术方案是:

一种生物质颗粒燃料的制备方法,该制备方法包括如下步骤:

(1)将高粱秸秆、棉花杆放入粉碎机中进行粉碎,收集收集粉碎物,将粉碎物、硝酸铵、草酸乙醇溶液混合均匀,并置于容器中,对容器进行加压至2~4MPa,保持压力,收集容器中的混合物;

(2)将容器中的混合物及氯化锂混合均匀,进行超声震荡,再放入反应器中,向反应器中加入水性聚氨酯,使用氮气保护,升温至80~90℃,搅拌;

(3)在搅拌结束后,趁热出料,收集出料物,并过滤,收集滤渣,按重量份数计,取40~45份滤渣、20~25份酱油渣、10~15份厨房污水、6~9份氧化钙及3~8份草炭土,搅拌均匀,收集搅拌混合物;

(4)将搅拌混合物放入发酵罐中进行发酵,收集发酵混合物,并将发酵混合物进行干燥,收集干燥物,将干燥物放入造粒机中进行压缩造粒,收集颗粒物,即得生物质颗粒燃料。

所述步骤(1)中高粱秸秆、棉花杆的质量比为1~3:1。

所述步骤(1)中粉碎物、硝酸铵、草酸乙醇溶液的质量比为4~6:1:7~9。

所述步骤(2)中容器中的混合物和氯化锂的质量比为8~10:1。

所述步骤(2)中水性聚氨酯的加入量为容器中的混合物质量的4~6%。

本发明与其他方法相比,有益技术效果是:

(1)本发明通过以高粱秸秆及棉花杆作为原料,利用硝酸铵与其混合,在高压状态下,使秸秆中的纤维素和木质素的连接出现孔隙,再使用硝酸铵将孔隙扩大,并被草酸乙醇溶液浸润,使用氯化锂进行催化,对纤维素进行软化,降低燃料成型颗粒时的成型压力,同时纤维素被软化后,部分脱离木质素,形成的间隙内,负载锂离子,在燃烧过程中,通过锂离子的催化,使燃料燃烧更充分,且软化后的纤维素可释放更多的热量,促进木质素的完全燃烧,降低了在燃烧过程中中容易结渣、易积灰、燃烧不充分的问题;

(2)在生物质颗粒燃料中加入了酱油渣、厨房污水等物质,进行发酵,通过微生物的作用,增加燃料内部的裂缝,增加通风通道,同时通过草炭提供的有机质对通道进行部分填充,再燃烧时通过氧气的渗入,将有机质携带至燃料内部,促进燃烧,同时氧化钙可提供氧气,进一步增加燃烧效率,降低结渣、积灰现象的出现。

具体实施方式

一种生物质颗粒燃料的制备方法,该制备方法包括如下步骤:

(1)按质量比为1~3:1,将高粱秸秆、棉花杆放入粉碎机中进行粉碎,收集收集粉碎物,按质量比为4~6:1:7~9,将粉碎物、硝酸铵、1.1mol/L草酸乙醇溶液混合均匀,并置于容器中,在60~70℃下,对容器进行加压至2~4MPa,保持压力60~80min,收集容器中的混合物;

(2)按质量比为8~10:1,将容器中的混合物及氯化锂混合均匀,在1.5MHz下进行超声震荡40min,再放入反应器中,向反应器中加入水性聚氨酯,水性聚氨酯的加入量为容器中的混合物质量的4~6%,使用氮气保护,升温至80~90℃,搅拌3~5h;

(3)在搅拌结束后,趁热出料,收集出料物,并过滤,收集滤渣,按重量份数计,取40~45份滤渣、20~25份酱油渣、10~15份厨房污水、6~9份氧化钙及3~8份草炭土,搅拌均匀,收集搅拌混合物;

(4)将搅拌混合物放入发酵罐中进行发酵,发酵温度为30~35℃,发酵时间为2~4天,收集发酵混合物,并将发酵混合物进行干燥,收集干燥物,将干燥物放入造粒机中进行压缩造粒,收集颗粒物,即得生物质颗粒燃料。

实施例1

一种生物质颗粒燃料的制备方法,该制备方法包括如下步骤:

(1)按质量比为1:1,将高粱秸秆、棉花杆放入粉碎机中进行粉碎,收集收集粉碎物,按质量比为4:1:7,将粉碎物、硝酸铵、1.1mol/L草酸乙醇溶液混合均匀,并置于容器中,在60℃下,对容器进行加压至2MPa,保持压力60min,收集容器中的混合物;

(2)按质量比为8:1,将容器中的混合物及氯化锂混合均匀,在1.5MHz下进行超声震荡40min,再放入反应器中,向反应器中加入水性聚氨酯,水性聚氨酯的加入量为容器中的混合物质量的4%,使用氮气保护,升温至80℃,搅拌3h;

(3)在搅拌结束后,趁热出料,收集出料物,并过滤,收集滤渣,按重量份数计,取40份滤渣、20份酱油渣、10份厨房污水、6份氧化钙及3份草炭土,搅拌均匀,收集搅拌混合物;

(4)将搅拌混合物放入发酵罐中进行发酵,发酵温度为30℃,发酵时间为2天,收集发酵混合物,并将发酵混合物进行干燥,收集干燥物,将干燥物放入造粒机中进行压缩造粒,收集颗粒物,即得生物质颗粒燃料。

实施例2

一种生物质颗粒燃料的制备方法,该制备方法包括如下步骤:

(1)按质量比为2:1,将高粱秸秆、棉花杆放入粉碎机中进行粉碎,收集收集粉碎物,按质量比为5:1:8,将粉碎物、硝酸铵、1.1mol/L草酸乙醇溶液混合均匀,并置于容器中,在65℃下,对容器进行加压至3MPa,保持压力70min,收集容器中的混合物;

(2)按质量比为9:1,将容器中的混合物及氯化锂混合均匀,在1.5MHz下进行超声震荡40min,再放入反应器中,向反应器中加入水性聚氨酯,水性聚氨酯的加入量为容器中的混合物质量的5%,使用氮气保护,升温至85℃,搅拌4h;

(3)在搅拌结束后,趁热出料,收集出料物,并过滤,收集滤渣,按重量份数计,取43份滤渣、23份酱油渣、13份厨房污水、7份氧化钙及5份草炭土,搅拌均匀,收集搅拌混合物;

(4)将搅拌混合物放入发酵罐中进行发酵,发酵温度为33℃,发酵时间为3天,收集发酵混合物,并将发酵混合物进行干燥,收集干燥物,将干燥物放入造粒机中进行压缩造粒,收集颗粒物,即得生物质颗粒燃料。

实施例3

一种生物质颗粒燃料的制备方法,该制备方法包括如下步骤:

(1)按质量比为3:1,将高粱秸秆、棉花杆放入粉碎机中进行粉碎,收集收集粉碎物,按质量比为6:1:9,将粉碎物、硝酸铵、1.1mol/L草酸乙醇溶液混合均匀,并置于容器中,在70℃下,对容器进行加压至4MPa,保持压力80min,收集容器中的混合物;

(2)按质量比为10:1,将容器中的混合物及氯化锂混合均匀,在1.5MHz下进行超声震荡40min,再放入反应器中,向反应器中加入水性聚氨酯,水性聚氨酯的加入量为容器中的混合物质量的6%,使用氮气保护,升温至90℃,搅拌5h;

(3)在搅拌结束后,趁热出料,收集出料物,并过滤,收集滤渣,按重量份数计,取45份滤渣、25份酱油渣、15份厨房污水、9份氧化钙及8份草炭土,搅拌均匀,收集搅拌混合物;

(4)将搅拌混合物放入发酵罐中进行发酵,发酵温度为35℃,发酵时间为4天,收集发酵混合物,并将发酵混合物进行干燥,收集干燥物,将干燥物放入造粒机中进行压缩造粒,收集颗粒物,即得生物质颗粒燃料。

对比例:泰州某再生能源科技有限公司

方法:采用SDAF2000 灰熔融自动测试仪对实施例1、2、3与对比例所生产的生物质颗粒燃料做灰熔融性试验。

生物质颗粒燃料的检测情况如表1

表1

注:灰熔融特征温度是为判别灰渣粘结而建立的指标。

用 DT 判断燃料结渣性界限为:

DT>1289℃ 不结渣

DT=1108~1288℃ 中等结渣

DT<1107℃ 严重结渣

用软化温度 ST 判断

ST>1390℃ 不结渣

ST=1260~1389℃ 中等结渣

ST<1260℃ 严重结渣

由上可知,本发明所生产的生物质颗粒燃料燃烧充分,少积灰,少结渣,性能良好,值得推广和使用。

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