本发明属于现代农业产业
技术领域：
，具体涉及一种降低玉米秸秆生物质颗粒燃料燃烧结渣率的方法。
背景技术：
生物质燃料：是指将生物质材料燃烧作为燃料，一般主要是农林废弃物（如秸秆、锯末、甘蔗渣、稻糠等），主要区别于化石燃料。在目前的国家政策和环保标准中，直接燃烧生物质属于高污染燃料，只在农村的大灶中使用，不允许在城市中使用。生物质燃料的应用，实际主要是生物质成型燃料，是将农林废物作为原材料，经过粉碎、混合、挤压、烘干等工艺，制成各种成型（如块状、颗粒状等）的，可直接燃烧的一种新型清洁燃料。秸秆压块燃料作为新的商品能源已在各个行业得到了大量的使用。而且因其密度高、热值高、形状规则、流动性好，很方便的可以实现燃烧自动控制，可以为企业节省大额的能源成本。固化成型后的生物质颗粒燃料比重大、体积小，便于储存和运输，是优质固体燃料，其热值可达3200-4500大卡，具有易燃、灰分少、成本低等特点，可替代木柴、原煤等燃料，广泛应用于取暖、生活炉灶、工业锅炉、生物质发电厂等。玉米秸秆的软化温度与众多秸秆相比较低，导致其在较低的温度下就已经表现出结渣倾向，这些积灰结渣会堵塞烟道，导致燃烧不能进行，不能够应用于工业锅炉，甚至不能够满足一些中小型取暖锅炉使用，给生物质颗粒燃料的发展带来很大的麻烦，阻碍生物质颗粒燃料产业的发展。技术实现要素：本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种降低玉米秸秆生物质颗粒燃料燃烧结渣率的方法，有效解决了现有玉米秸秆生物质颗粒燃料燃烧中结渣率高的问题，提高了秸秆废料的利用价值以及对环境保护的力度。本发明是通过以下技术方案实现的：一种降低玉米秸秆生物质颗粒燃料燃烧结渣率的方法，将制备得到的多孔陶瓷颗粒掺入到生物质颗粒燃料制备原料玉米秸秆中，掺入量为玉米秸秆质量的0.25-0.30%，所述多孔陶瓷颗粒的制备方法包括以下步骤：（1）称取5.5-6.0克石墨烯加入到150-160毫升二甲基甲酰胺溶剂中，在1800-2000转/分钟的转速下搅拌20-30分钟，然后超声分散8-10分钟，向分散液中加入0.5-0.8克十二烷基硫酸钠，装入球墨罐中进行球墨，球磨时间为7-8小时，球磨完成后，将料液取出，静置分层后高速离心50-60秒，得到悬浮液减压蒸馏除去溶剂，产物使用乙醇清洗2-3遍后，置于80-90℃烘箱中干燥至恒重即得净化石墨烯；（2）将制备得到的净化石墨烯与氧化铝粉、聚乙烯醇按照质量比为0.2-0.3:2.5-3.0:4.0-5.0的比例混合，加入为混合物2.7-3.0倍体积的去离子水，搅拌1-2小时，然后再超声处理1.5-2.0小时，在强搅拌下加热搅拌，蒸发除去水分，析出固体产物置于50-60℃真空干燥箱中干燥8-10小时，得到石墨烯复合材料；（3）将干燥黄土、膨润土按照质量比为2-3:1-2的比例混合，粉磨后过0.5-0.6毫米方孔筛，向过筛粉料中加入步骤（2）制备得到的石墨烯复合材料，添加量为粉料质量的0.08-0.09%，混合均匀后拌和水置于成球机中制成料球，料球在100-110℃下干燥2-3小时，然后放入高温炉中预热，预热后以6-8℃/分钟的速度升温至烧制温度，高温烧制24-28分钟，烧制温度1280-1300℃，最后以10-12℃/分钟的速度降温至25-30℃，得到所述多孔陶瓷颗粒。作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述高速离心速度为3800-4000转/分钟。作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）所述强搅拌下加热搅拌中搅拌速度为1200-1500转/分钟，加热温度为95-100℃。作为对上述方案的进一步描述，步骤（3）所述预热温度为350-380℃，预热时间为15-20分钟。作为对上述方案的进一步描述，步骤（3）所述多孔陶瓷颗粒孔径大小在300-500纳米之间。本发明相比现有技术具有以下优点：为了解决现有玉米秸秆生物质颗粒燃料燃烧中结渣率高的问题，本发明提供了一种降低玉米秸秆生物质颗粒燃料燃烧结渣率的方法，利用燃烧特性以及燃烧动力学原理，向玉米秸秆中掺入制备得到的具有吸附功能的多孔陶瓷颗粒，能够阻止生物质灰分中的钾、钠等碱金属元素生成低熔点的化合物，降低结渣率，提高了玉米秸秆颗粒燃料的灰分熔点，解决玉米秸秆燃烧过程中容易结块结渣的问题，通过模拟燃烧试验可知制备得到的玉米秸秆生物质颗粒燃料在1300℃时也完全不结焦，本发明有效解决了现有玉米秸秆生物质颗粒燃料燃烧中结渣率高的问题，提高了秸秆废料的利用价值以及对环境保护的力度，能够实现资源极大化利用以及保护环境的现实意义，对于生物质能源的发展具有使用价值，是一种极为值得推广使用的技术方案。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明所提供的技术方案。实施例1一种降低玉米秸秆生物质颗粒燃料燃烧结渣率的方法，将制备得到的多孔陶瓷颗粒掺入到生物质颗粒燃料制备原料玉米秸秆中，掺入量为玉米秸秆质量的0.25%，所述多孔陶瓷颗粒的制备方法包括以下步骤：（1）称取5.5克石墨烯加入到150毫升二甲基甲酰胺溶剂中，在1800转/分钟的转速下搅拌20分钟，然后超声分散8分钟，向分散液中加入0.5克十二烷基硫酸钠，装入球墨罐中进行球墨，球磨时间为7小时，球磨完成后，将料液取出，静置分层后高速离心50秒，得到悬浮液减压蒸馏除去溶剂，产物使用乙醇清洗2遍后，置于80℃烘箱中干燥至恒重即得净化石墨烯；（2）将制备得到的净化石墨烯与氧化铝粉、聚乙烯醇按照质量比为0.2:2.5:4.0的比例混合，加入为混合物2.7倍体积的去离子水，搅拌1小时，然后再超声处理1.5小时，在强搅拌下加热搅拌，蒸发除去水分，析出固体产物置于50℃真空干燥箱中干燥8小时，得到石墨烯复合材料；（3）将干燥黄土、膨润土按照质量比为2:1的比例混合，粉磨后过0.5毫米方孔筛，向过筛粉料中加入步骤（2）制备得到的石墨烯复合材料，添加量为粉料质量的0.08%，混合均匀后拌和水置于成球机中制成料球，料球在100℃下干燥2小时，然后放入高温炉中预热，预热后以6℃/分钟的速度升温至烧制温度，高温烧制24分钟，烧制温度1280℃，最后以10℃/分钟的速度降温至25℃，得到所述多孔陶瓷颗粒。作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述高速离心速度为3800转/分钟。作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）所述强搅拌下加热搅拌中搅拌速度为1200转/分钟，加热温度为95℃。作为对上述方案的进一步描述，步骤（3）所述预热温度为350℃，预热时间为15分钟。作为对上述方案的进一步描述，步骤（3）所述多孔陶瓷颗粒孔径大小在300-500纳米之间。实施例2一种降低玉米秸秆生物质颗粒燃料燃烧结渣率的方法，将制备得到的多孔陶瓷颗粒掺入到生物质颗粒燃料制备原料玉米秸秆中，掺入量为玉米秸秆质量的0.27%，所述多孔陶瓷颗粒的制备方法包括以下步骤：（1）称取5.8克石墨烯加入到155毫升二甲基甲酰胺溶剂中，在1900转/分钟的转速下搅拌25分钟，然后超声分散9分钟，向分散液中加入0.65克十二烷基硫酸钠，装入球墨罐中进行球墨，球磨时间为7.5小时，球磨完成后，将料液取出，静置分层后高速离心55秒，得到悬浮液减压蒸馏除去溶剂，产物使用乙醇清洗2遍后，置于85℃烘箱中干燥至恒重即得净化石墨烯；（2）将制备得到的净化石墨烯与氧化铝粉、聚乙烯醇按照质量比为0.25:2.8:4.5的比例混合，加入为混合物2.8倍体积的去离子水，搅拌1.5小时，然后再超声处理1.8小时，在强搅拌下加热搅拌，蒸发除去水分，析出固体产物置于55℃真空干燥箱中干燥9小时，得到石墨烯复合材料；（3）将干燥黄土、膨润土按照质量比为2.5:1.5的比例混合，粉磨后过0.55毫米方孔筛，向过筛粉料中加入步骤（2）制备得到的石墨烯复合材料，添加量为粉料质量的0.085%，混合均匀后拌和水置于成球机中制成料球，料球在105℃下干燥2.5小时，然后放入高温炉中预热，预热后以7℃/分钟的速度升温至烧制温度，高温烧制26分钟，烧制温度1290℃，最后以11℃/分钟的速度降温至28℃，得到所述多孔陶瓷颗粒。作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述高速离心速度为3900转/分钟。作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）所述强搅拌下加热搅拌中搅拌速度为1300转/分钟，加热温度为98℃。作为对上述方案的进一步描述，步骤（3）所述预热温度为360℃，预热时间为18分钟。作为对上述方案的进一步描述，步骤（3）所述多孔陶瓷颗粒孔径大小在300-500纳米之间。实施例3一种降低玉米秸秆生物质颗粒燃料燃烧结渣率的方法，将制备得到的多孔陶瓷颗粒掺入到生物质颗粒燃料制备原料玉米秸秆中，掺入量为玉米秸秆质量的0.30%，所述多孔陶瓷颗粒的制备方法包括以下步骤：（1）称取6.0克石墨烯加入到160毫升二甲基甲酰胺溶剂中，在2000转/分钟的转速下搅拌30分钟，然后超声分散10分钟，向分散液中加入0.8克十二烷基硫酸钠，装入球墨罐中进行球墨，球磨时间为8小时，球磨完成后，将料液取出，静置分层后高速离心60秒，得到悬浮液减压蒸馏除去溶剂，产物使用乙醇清洗3遍后，置于90℃烘箱中干燥至恒重即得净化石墨烯；（2）将制备得到的净化石墨烯与氧化铝粉、聚乙烯醇按照质量比为0.3:3.0:5.0的比例混合，加入为混合物3.0倍体积的去离子水，搅拌2小时，然后再超声处理2.0小时，在强搅拌下加热搅拌，蒸发除去水分，析出固体产物置于60℃真空干燥箱中干燥10小时，得到石墨烯复合材料；（3）将干燥黄土、膨润土按照质量比为3:2的比例混合，粉磨后过0.6毫米方孔筛，向过筛粉料中加入步骤（2）制备得到的石墨烯复合材料，添加量为粉料质量的0.09%，混合均匀后拌和水置于成球机中制成料球，料球在110℃下干燥3小时，然后放入高温炉中预热，预热后以8℃/分钟的速度升温至烧制温度，高温烧制28分钟，烧制温度1300℃，最后以12℃/分钟的速度降温至30℃，得到所述多孔陶瓷颗粒。作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述高速离心速度为4000转/分钟。作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）所述强搅拌下加热搅拌中搅拌速度为1500转/分钟，加热温度为100℃。作为对上述方案的进一步描述，步骤（3）所述预热温度为380℃，预热时间为20分钟。作为对上述方案的进一步描述，步骤（3）所述多孔陶瓷颗粒孔径大小在300-500纳米之间。对比例1与实施例1的区别仅在于，省略步骤（1）中对石墨烯的净化处理过程，其余保持一致。对比例2与实施例2的区别仅在于，省略步骤（2）中石墨烯复合材料的制备过程，其余保持一致。对比例3与实施例3的区别仅在于，步骤（3）中黄土、膨润土按照质量比为5:2的比例混合，其余保持一致。对比例4与实施例3的区别仅在于，步骤（3）中烧制温度1150℃，其余保持一致。对比例5与实施例3的区别仅在于，多孔陶瓷颗粒掺入到生物质颗粒燃料制备原料玉米秸秆中，掺入量为玉米秸秆质量的0.8%，其余保持一致。对比实验分别使用实施例1-3和对比例1-5的方法降低玉米秸秆生物质颗粒燃料燃烧结渣率，以添加占玉米秸秆质量分数1.0%的云母粉的方法作为对照组，以相同来源玉米秸秆作为生物质颗粒燃料制备原料，按照同样的加工工艺制备颗粒燃料，制备过程中使用各组方法进行处理，试验中保持无关变量一致，通过模拟燃烧试验对制备得到的颗粒燃料跟踪记录，进行结果统计分析，结果如下表所示：项目灰分软化温度（℃）热值（kj/kg）结渣率（%）废渣处理成本降低（%）实施例11470198203.0247实施例21480199002.9251实施例31485198602.9848对比例11340167003.1534对比例21280154503.3426对比例31350172003.1235对比例41370175003.1037对比例51420146003.2016对照组对照145003.50对照本发明有效解决了现有玉米秸秆生物质颗粒燃料燃烧中结渣率高的问题，提高了秸秆废料的利用价值以及对环境保护的力度，能够实现资源极大化利用以及保护环境的现实意义，对于生物质能源的发展具有使用价值，是一种极为值得推广使用的技术方案。当前第1页12