本发明涉及生物质燃料生产技术领域，更具体涉及一种木质生物质燃料及其生产方法。
背景技术
林业废弃物是林木作物生长和加工过程中产生的大量废弃物，例如残留的树枝、树叶、木屑和木材加工的边角料等。我国林业废弃物资源丰富，每年因木材采伐加工等生产活动会产生数亿吨的剩余废物，这些废弃物密度小、体积蓬松、可通过生物质致密成型技术将其加工成固体燃料以用于发电厂和用作工业锅炉燃料等。
传统的生物质致密成型技术是直接将废弃物粉碎、热压成型制得颗粒燃料，所得颗粒燃料强度低、储运过程中产品表面容易开裂，且燃烧后，灰分极易形成玻璃状坚硬炉渣，凝结在锅炉内壁面，产生难以清除的积灰和结渣问题。
技术实现要素：
根据以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出一种木质生物质燃料及其生产方法，通过引入复合功能性添加剂，提高了木质生物质燃料的燃烧效率、力学强度和抗结渣性能。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种木质生物质燃料，包括如下质量分数的原料：林业废弃物70％-90％、黏结剂5％-10％、助燃剂0.5％-10％、抗结渣剂1％-15％；
所述黏结剂由改性大豆蛋白胶粘剂30-50％、污泥1-10％、硅烷偶联剂0.5-5％、醋酸乙烯酯1-10％、羧甲基纤维素10-30％、聚乙烯醇10-50％组成；
所述助燃剂由硝酸镁5-15％、氧化镁5-10％、海泡石粉5-15％、二氧化锰1-10％、碳粉10-15％、地沟油10-15％、碳酸氢铵5-10％、过氧化钙5-15％、生物质醇20-30％组成；
所述抗结渣剂由高岭土30-60％、氧化钙5-10％、氧化铁5-10％、氧化铝5-10％、氢氧化镁5-10％、硫酸铁5-10％、硫酸铝5-10％、氧化铝5-10％、硫酸铵5-10％组成。
在上述技术方案中，所述黏结剂耐水、耐热性能好、绿色环保，可以与木屑等物料有效粘结，在压力作用下得到质地紧密、机械强度高的生物质固体燃料。助燃剂可以促进燃料的燃烧，提高燃烧效率。抗结渣剂可以有效提高木质材料的灰熔点。经试验表明：含水率为8％的生物质固体成型燃料燃烧后灰的变形温度为1225℃，软化温度提高至1245℃，半球温度提高至1250℃，燃料燃烧后明显不结渣。各助剂均采用复合配方，不仅能提高应用效果，而且各质地不同的物料之间在挤压过程中可嵌合或者折叠，可抵抗木材压缩后弹性恢复造成的断裂力，产品机械强度大。
进一步的，包括如下质量分数的原料：林业废弃物75％-85％、黏结剂6％-8％、助燃剂1％-7％、抗结渣剂5％-10％；
所述黏结剂由改性大豆蛋白胶粘剂35-45％、污泥2-8％、硅烷偶联剂1-4％、醋酸乙烯酯2-8％、羧甲基纤维素15-25％、聚乙烯醇20-40％组成；
所述助燃剂由硝酸镁6-12％、氧化镁6-8％、海泡石粉6-12％、二氧化锰2-8％、碳粉12-15％、地沟油10-13％、碳酸氢铵8-10％、过氧化钙5-10％、生物质醇20-25％组成；
所述抗结渣剂由高岭土40-50％、氧化钙5-10％、氧化铁5-10％、氧化铝5-10％、氢氧化镁5-10％、硫酸铁5-10％、硫酸铝5-10％、氧化铝5-10％、硫酸铵5-10％组成。
进一步的，包括如下质量分数的原料：林业废弃物80％、黏结剂5％、助燃剂5％、抗结渣剂10％；
所述黏结剂由改性大豆蛋白胶粘剂40％、污泥5％、硅烷偶联剂3％、醋酸乙烯酯7％、羧甲基纤维素20％、聚乙烯醇25％组成；
所述助燃剂由硝酸镁10％、氧化镁5％、海泡石粉10％、二氧化锰5％、碳粉10％、地沟油15％、碳酸氢铵10％、过氧化钙5％、生物质醇30％组成；
所述抗结渣剂由高岭土40％、氧化钙5％、氧化铁10％、氧化铝5％、氢氧化镁10％、硫酸铁5％、硫酸铝10％、氧化铝5％、硫酸铵10％组成。
进一步的，所述林业废弃物选自木屑、锯末、木材边角料、树枝、树皮中的至少一种；
进一步的，所述抗结渣剂的粒径为200-500目。
进一步的，所述改性大豆蛋白胶粘剂选自环氧树脂改性大豆蛋白胶粘剂、酚醛树脂改性大豆蛋白胶粘剂、聚乙烯醇改性大豆蛋白胶粘剂、凹凸棒土改性大豆蛋白胶粘剂、玄武岩纤维改性大豆蛋白胶粘剂中的任意一种。
本发明还提供一种如上所述的木质生物质燃料的生产方法，包括如下步骤：
(1)将林业废弃物粉碎至粒径为10-30mm；
(2)对所得物料进行进行旋风分离和脉冲除尘处理；
(3)向所得物料中加入黏结剂、助燃剂和抗结渣剂，混合并粉碎至粒径为5-10mm；
(4)将所得物料干燥至含水率为7-12％；
(5)将所得物料喂入造粒机中，在130-160℃和25-34mpa下热压成型，得到颗粒状木质生物质燃料；
(6)将所得颗粒风冷或空冷至室温，包装、储存。
本发明的有益效果在于：提供一种木质生物质燃料，热值16.3-16.9mj/kg；密度1.12-1.23kg/dm3，含水率7-9％，灰分0.2％左右，各原料间通过合理配伍，制得的木质生物质燃料质地紧密、机械强度高、燃烧效率高、结渣率低。
具体实施方式
下面通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
实施例1：黏结剂的制备
取40kg环氧树脂改性大豆蛋白胶粘剂(购自山东大易化工有限公司)、5kg污泥、3kg硅烷偶联剂kh-550、7kg醋酸乙烯酯、20kg羧甲基纤维素、25kg聚乙烯醇，在60-80℃的超声条件下混合均匀，经喷雾干燥、粉碎至200目即可。
此外，环氧树脂改性大豆蛋白胶粘剂可用酚醛树脂改性大豆蛋白胶粘剂(上海澳通实业有限公司)、聚乙烯醇改性大豆蛋白胶粘剂(购自山东大易化工有限公司)、凹凸棒土改性大豆蛋白胶粘剂(购自山东大易化工有限公司)、玄武岩纤维改性大豆蛋白胶粘剂(取自江苏省农业科学院循环农业研究中心)替代制得黏结剂。
实施例2：助燃剂的制备
取10kg硝酸镁、5kg氧化镁、10kg海泡石粉、5kg二氧化锰、10kg碳粉、15kg地沟油、10kg碳酸氢铵、5kg过氧化钙、30kg生物质醇置于反应釜中，充分搅拌处理，再通过喷雾干燥，粉碎至200目即可得到助燃剂。
实施例3：抗结渣剂的制备
取40kg高岭土、5kg氧化钙、10kg氧化铁、5kg氧化铝、10kg氢氧化镁、5kg硫酸铁、10kg硫酸铝、5kg氧化铝、10kg硫酸铵搅拌混合均匀，得到抗结渣剂。
实施例4：木质生物质燃料的生产
(1)将40kg木屑、40kg锯末粉碎至粒径为10-30mm；
(2)对所得物料进行进行旋风分离和脉冲除尘处理；
(3)向所得物料中加入5kg实施例1制得的黏结剂、5kg实施例2制得的助燃剂和10kg实施例3制得的抗结渣剂，混合并粉碎至粒径为5-10mm；
(4)将所得物料干燥至含水率为8％；
(5)将所得物料喂入造粒机中，在130-160℃和25-34mpa下热压成型，得到颗粒状木质生物质燃料；
(6)将所得颗粒风冷或空冷至室温，包装、储存。
经检测，所得生物质成型固体燃料性能如下：热值16.8mj/kg；密度1.13kg/dm3，含水率8.2％，灰分0.21％；在燃烧量达到2t时，开始有结渣现象，燃烧量达到10t时，结渣量为1.5kg，灰的变形温度为1225℃，软化温度为1245℃，半球温度为1250℃。
实施例5：木质生物质燃料的生产
采用实施例4的方法，不同之处在于：步骤(1)中采用25kg木材边角料、30kg树枝和30kg树皮；步骤(3)中采用5kg实施例1制得的黏结剂、5kg实施例2制得的助燃剂和5kg实施例3制得的抗结渣剂。木材边角料在粉碎处理前先进行切削处理以降低工艺难度。
经检测，所得生物质成型固体燃料性能如下：热值16.5mj/kg；密度1.23kg/dm3，含水率7.8％，灰分0.19％；在燃烧量达到2t时，开始有结渣现象，燃烧量达到10t时，结渣量为1.8kg，灰的变形温度为1214℃，软化温度为1239℃，半球温度为1248℃。
上面对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。