生物质燃料和生物质燃料的制备方法与流程

[0001]
本申请涉及生物燃料技术领域，特别是涉及生物质燃料和生物质燃料的制备方法。


背景技术：

[0002]
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，主要区别于化石燃料。
[0003]
生物能源技术的研究与开发已成为世界重大热门课题之一，受到世界各国政府与科学家的关注。国外很多生物能源技术和装置已经达到商业化应用程度，同其他生物质能源技术相比较，生物质颗粒燃料技术更容易实现大规模生产和使用。使用生物能源颗粒的方便程度可与燃气、燃油等能源媲美。20世纪80年代以来，我国一直将生物质能源利用技术的研究与应用列为重点科技攻关项目，开展了生物质能利用新技术的研究和开发，使生物质能技术有了进一步提高。
[0004]
但目前生物质能的利用研究主要集中在大中型畜禽场沼气工程技术、秸秆气化集中供气技术和垃圾填埋发电技术等项目，对于生物质能燃料产品的生产加工与直接燃烧利用的研究还刚刚起步。


技术实现要素：

[0005]
本申请主要提供生物质燃料和生物质燃料的制备方法，本申请的生物质燃料能够促进资源的回收利用。
[0006]
为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种生物质燃料，以质量百分数计，生物质燃料的生产原材料包括：35～45％的脱水浆渣和55～65％的木屑，脱水浆渣由造纸浆渣脱水压榨后制得，脱水浆渣的干度≥40％。
[0007]
为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种生物质燃料的制备方法，该生物质燃料的制备方法包括以下步骤：将造纸浆渣脱水压榨后得到脱水浆渣，脱水浆渣的干度≥40％；将脱水浆渣与木屑混合得到混合料，以质量百分数计，混合料中，脱水浆渣占比35～45％，木屑占比55～65％；混合料经筛选、烘干后得到烘干料，以质量百分数计，烘干料的水分含量为≤12％；烘干料经冷却、造粒后得到生物质燃料。
[0008]
本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请的生物质燃料，通过以35～45％的脱水浆渣和55～65％的木屑为原材料，且脱水浆渣由造纸浆渣脱水压榨后制得，从而能够对造浆产生的固废进行有效利用，有利于节约固废处理成本，降低环境污染；同时，由于生物质燃料的原料为成一定比例的脱水浆渣和木屑、脱水浆渣的干度≥40％，且制浆的原料为植物纤维，所制作的生物质燃料具有热值高，且燃烧时排放的有害气体少的特性，具有环保效益，且燃料燃烧后的灰烬是优质有机钾肥，有利于促进资源的回收利用。
附图说明
[0009]
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：
[0010]
图1是本申请生物质燃料的制备方法一实施例的流程示意图。
具体实施方式
[0011]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0012]
本申请提供一种生物质燃料，以质量百分数计，生物质燃料的生产原材料包括：35～45％的脱水浆渣和55～65％的木屑，脱水浆渣的干度≥40％。
[0013]
其中，生物质燃料的生产原材料中，脱水浆渣的质量百分数可以是：35％、38％、42％或45％，木屑的质量百分数可以是：55％、58％、63％或65％，脱水浆渣的干度可以是：40％、45％、48％或50％。
[0014]
造纸浆渣是造纸厂在制浆造纸的过程中产生的固废。根据制浆工艺的不同，本申请中的造纸浆渣可以是机械浆浆渣、化机浆浆渣，也可以是化学浆浆渣。
[0015]
生物质燃料的生产原材料中的脱水浆渣由造纸浆渣脱水压榨后制得，使得脱水浆渣的干度≥40％，可以降低原料中的水分含量，有利于原料的加工处理，并能够有效控制生物质燃料中的水分含量，提高生物质燃料性能，使得所制作的生物质燃料具有燃点低、热值高、燃烧持续时间长的特性。
[0016]
由于制浆的原料为植物纤维，因此，以脱水浆渣和木屑为原料所制作的生物质燃料具有热值高，且燃烧时排放的有害气体少的特性，具有环保效益，且燃料燃烧后的灰烬是优质有机钾肥，有利于促进资源的回收利用。
[0017]
本申请的生物质燃料，通过以35～45％的脱水浆渣和55～65％的木屑为原材料，且脱水浆渣由造纸浆渣脱水压榨后制得，从而能够对造浆产生的固废进行有效利用，有利于节约固废处理成本，降低环境污染；同时，由于生物质燃料的原料为成一定比例的脱水浆渣和木屑、脱水浆渣的干度≥40％，且制浆的原料为植物纤维，所制作的生物质燃料具有热值高，且燃烧时排放的有害气体少的特性，具有环保效益，且燃料燃烧后的灰烬是优质有机钾肥，有利于促进资源的回收利用。
[0018]
可选地，造纸浆渣为化机浆浆渣，木屑为制备造浆用木片时产生的废物。
[0019]
化机浆的最大特点是资源利用率高，浆得率最高可以达到95％，是化学浆的两倍。中国木材纤维资源缺乏，所以，高效利用纤维原料的理念已是中国制浆造纸业可持续发展的重要保证，经二十年的发展，中国已成为世界上最大的化机浆生产国，随之也带来了化机浆浆渣和木屑的处理及利用问题。
[0020]
化机浆浆渣中的特点是水分含量高，水份含量一般大于80％。生物质燃料的生产原材料中的脱水浆渣由化机浆浆渣脱水压榨后制得，使得脱水浆渣的干度≥40％，可以降
低原料中的水分含量，有利于原料的加工处理，并降低生物质燃料的水分，提高燃料品质。
[0021]
此外，由于化机浆浆渣中主要是碱法制浆产生的黑液，ph值约为7～9，主要成分包括木质素、半纤维素，造成其综合利用的难度大、成本高。例如，在国内密度板厂也会使用浆渣来制板，但因其含有黑液，必须使用大量清水清洗后磨浆再利用，清洗后的污水cod(化学需氧量)高达10000ppm以上，污水处理难度大成本高。因此，利用化机浆浆渣和木屑作为原材料制作生物质燃料，还可以解决化机浆浆渣处理难度大且处理成本高的问题，从而有利于节约固废处理成本，降低环境污染。
[0022]
备料阶段，在制备造浆用木片时，产生的木屑的质量约为木片量的1.5％，化机浆浆渣中主要是含有木头中的木节，占比约为木片量的1.2％。
[0023]
可选地，以质量百分数计，生物质燃料的生产原材料包括：35～40％的脱水浆渣、60～65％的木屑，脱水浆渣由化机浆浆渣脱水压榨后制得。其中，生物质燃料的生产原材料中，脱水浆渣的质量百分数可以是：35％、36％、37％或40％，木屑的质量百分数可以是：60％、62％、64％或65％。
[0024]
可选地，当备料时，使用两种或两种以上的木材为原料，制备造浆用木片时，相应地会产生两种或两种以上的木屑，生物质燃料的生产原材料中各种木屑总用量为60～65％，其中，每种木屑的用量占木屑总用量的质量比例，对应木材在造浆原料中所占的质量比例。例如，制浆原料为桉木和相思木，且桉木和相思木的用料比例为1:1时，生物质燃料的生产原材料中，桉木木屑和相思木屑的用料比例也为1:1，且桉木木屑和相思木屑的总用料在生物质燃料的生产原材料中占比60～65％。
[0025]
通过使生物质燃料的生产原材料中，脱水浆渣的质量百分数为35～40％，木屑的质量百分数为60～65％，能够综合利用生产过程中产生的废物：木屑和化机浆浆渣，且在保证有效处理生产废物的同时，有效控制生物质燃料中的水分含量，使得生物质燃料中的水分含更低，进一步提高生物质燃料性能。
[0026]
可选地，以质量百分数计，生物质燃料的水分含量为≤12％，生物质燃料的热值≥4000kcal/kg，灰分≤1％。
[0027]
其中，生物质燃料的水分含量可为10％、10.5％、11％或12％。生物质燃料的热值可为4000kcal/kg、4500kcal/kg、5000kcal/kg或5500kcal/kg。
[0028]
进一步地，生物质燃料中的水分含量为10～11％。
[0029]
生物质燃料的水分含量可为10％、10.5％或11％。
[0030]
基于此，本申请还提供一种生物质燃料的制备方法，用于制备上述的生物质燃料。
[0031]
请参阅图1，图1是本申请生物质燃料的制备方法一实施例的流程示意图。
[0032]
本实施例提供一种生物质燃料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
[0033]
s120：将造纸浆渣脱水压榨后得到脱水浆渣，脱水浆渣的干度≥40％。
[0034]
造纸浆渣是造纸厂在制浆造纸的过程中产生的固废。根据制浆工艺的不同，本申请中的造纸浆渣可以是机械浆浆渣、化机浆浆渣，也可以是化学浆浆渣。
[0035]
脱水浆渣的干度≥40％，可以降低原料中的水分含量，有利于原料后续地加工处理，并能够有效控制生物质燃料中的水分含量，提高生物质燃料性能。
[0036]
脱水浆渣的干度可以是：40％、45％、48％或50％。
[0037]
s140：将脱水浆渣与木屑混合得到混合料，以质量百分数计，混合料中，脱水浆渣
占比35～45％，木屑占比55～65％。
[0038]
混合料中，脱水浆渣的质量百分数可以是：35％、38％、42％或45％，木屑的质量百分数可以是：55％、58％、63％或65％。
[0039]
s160：混合料经筛选、烘干后得到烘干料，以质量百分数计，烘干料的水分含量为≤12％。
[0040]
烘干料的水分含量可为10％、10.5％、11％或12％。
[0041]
s180：烘干料经冷却、造粒后得到生物质燃料。
[0042]
烘干料经冷却、造粒后即得到生物质燃料，因此所制备的生物质燃料的水分含量是由烘干料的水分含量所决定的。
[0043]
由于制浆的原料为植物纤维，因此，以脱水浆渣和木屑为原料所制作的生物质燃料具有热值高，且燃烧时排放的有害气体少的特性。
[0044]
本实施例中，通过以35～45％的脱水浆渣和55～65％的木屑为原材料，且脱水浆渣由造纸浆渣脱水压榨后制得，从而能够对造浆产生的固废进行有效利用，有利于节约固废处理成本，降低环境污染；同时，由于生物质燃料的原料为成一定比例的脱水浆渣和木屑、烘干料的水分含量≤12％，且制浆的原料为植物纤维，所制作的生物质燃料具有热值高，且燃烧时排放的有害气体少的特性，具有环保效益，且燃料燃烧后的灰烬是优质有机钾肥，有利于促进资源的回收利用。
[0045]
可选地，步骤s120：将造纸浆渣脱水压榨后制得脱水浆渣，可包括：
[0046]
s121：将造纸浆渣送入分离设备，经过滤后得到过滤浆渣，以质量百分数计，过滤浆渣中的水分含量≤80％。
[0047]
过滤浆渣中的水分含量可为70％、75％或80％。
[0048]
s122：将过滤浆渣送入螺旋压榨机中，经压榨后得到脱水浆渣。
[0049]
可选地，分离设备可包括斜筛和砂水分离器，造纸浆渣依次经过斜筛和砂水分离器脱水过滤后得到过滤浆渣。
[0050]
步骤s122：将过滤浆渣送入螺旋压榨机中，经压榨后得到脱水浆渣,可包括：
[0051]
输送螺旋将进入料箱的过滤浆渣推向压榨螺旋，通过压榨螺旋的螺距减小和轴径增大，并在筛壁和锥形体阻力的作用下，使过滤浆渣所含的液体物被挤压出，挤出的液体从筛孔中流出，集中在接汁斗内。压榨后的脱水浆渣经筛筒末端与锥形体之间排出机外，锥形体后部装有弹簧，通过调节弹簧的预紧力和位置，可改变排阻力和出渣口的大小，用来调节压榨的干湿程度。
[0052]
螺旋压榨机的特点是：结构简单，占地面积小，安装维护方便，除进出料口敞开外，其余部分均可加盖封闭，过滤浆渣在压榨过程中不会外溢，可降低对环境的污染。
[0053]
经压榨后可以减少过滤浆渣的水份和体积，便于运输。所得到的脱水浆渣可运送至造粒工厂进行下一步工艺。
[0054]
可选地，螺旋压榨机可为单螺旋压榨机。
[0055]
可选地，步骤s160：混合料经筛选、烘干后得到烘干料，可包括：
[0056]
s161：将混合料送入筛选滚筒进行筛选后得到筛选料，筛选滚筒的孔径≤13mm。
[0057]
s162：将筛选料送入滚式烘干机进行烘干后得到烘干料。
[0058]
脱水浆渣与木屑可在地坑中进行混合后，由地坑中的绞龙进入到筛选滚筒。
[0059]
其中，筛选滚筒的孔径可为13mm、12mm、10mm或8mm。将混合料送入筛选滚筒进行筛选，可以将混合料中的脱水浆渣中的大块杂物筛选出来，以利于进行后续的干燥、造粒。
[0060]
在滚筒烘干机的中心可以免除增加打散机构，进入滚筒烘干机的干燥筒体内的筛选料被转筒壁上的抄板反复抄起、抛落，在下落的过程中被打散装置破碎成为细小颗粒，比表面积大幅度增加，能够热风充分接触、干燥。在干燥末端产生的粉尘经沉淀房沉淀后送水房过滤，后蒸汽由烟囱排放。
[0061]
滚筒烘干机的滚筒长度可为12米，经滚筒烘干机烘干后的得到烘干料中水分含量≤12％。
[0062]
可选地，烘干料中水分含量可为10～12％，例如10％、11％、12％。
[0063]
可选地，步骤s180：烘干料经冷却、造粒后得到生物质燃料，可包括：
[0064]
s181：将烘干料送入原料仓中冷却。
[0065]
经热风干燥所得的烘干料温度较高，需先送入原料仓中冷却。
[0066]
s182：将冷却后的烘干料送入造粒机进行造粒得到生物质燃料。
[0067]
原料仓的烘干料可由铲车推入地坑，烘干料再由输送带送入造粒机中进行造粒。此处可根据不同的原料配比来更换造粒机的模具，改变压缩比。造粒过程中产生的粉尘可由布袋集尘器收集，收集的粉尘可再返回原料仓继续造粒。
[0068]
可选地，将烘干料送入原料仓中冷却包括：
[0069]
将烘干料送入原料仓中自然冷却，冷却时间为6～11小时。冷却时间例如为6小时、7小时、8小时、10小时或11小时。
[0070]
经造粒后，由于形状为颗粒，压缩了体积，节省了储存空间，也便于运输，减少了运输成本。
[0071]
造粒得到的生物质燃料经冷却后，可再送入打包机中进行打包装袋。
[0072]
生物质燃料的水分含量为10～11％，生物质燃料的热值≥4000kcal/kg，灰分≤1％。
[0073]
其中，生物质燃料的水分含量可为10％、10.5％或11％。生物质燃料的热值可为4000kcal/kg、4500kcal/kg、5000kcal/kg或5500kcal/kg。灰分可以是0.2％、0.4％、0.6％或1％。
[0074]
本实施例所制备的生物质燃料的热值高，即燃烧效益高，从而易于燃尽，残留的碳量少。与煤相比，生物质燃料的挥发份含量高、燃点低，易点燃，造粒后密度提高，能量密度大，燃烧持续时间大幅增加，可以直接在燃煤锅炉上应用。同时，生物质颗粒燃烧时有害气体成分含量极低，排放的有害气体少，具有环保效益。
[0075]
此外，由于生物质燃料燃烧后的灰分极少，一方面，能够有效地减少堆放灰分的场地，降低出灰的费用。另一方面，生物质燃料燃烧后的灰分是品位极高的优质有机钾肥，可以回收利用。
[0076]
可选地，造纸浆渣为化机浆浆渣，木屑为制备造浆用木片时产生的废物。
[0077]
步骤s120可包括：将化机浆浆渣脱水压榨后得到脱水浆渣，脱水浆渣的干度≥40％。
[0078]
如前所述，化机浆浆渣中的特点是水分含量高，水份含量一般大于80％，造纸浆渣经脱水压榨后制得，使得脱水浆渣的干度≥40％，可以降低化机浆浆渣中的水分含量，有利
于原料的加工处理，并降低生物质燃料的水分，提高燃料品质。
[0079]
此外，由于化机浆浆渣中主要是碱法制浆产生的黑液，ph值约为7～9，主要成分包括木质素、半纤维素，造成其综合利用的难度大、成本高。例如，在国内密度板厂也会使用化机浆浆渣来制板，但因其含有黑液，必须使用大量清水清洗后磨浆再利用，清洗后的污水cod(化学需氧量)高达10000ppm以上，污水处理难度大成本高。因此，利用化机浆浆渣和木屑作为原材料制作生物质燃料，还可以解决化机浆浆渣处理难度大且处理成本高的问题，从而有利于节约固废处理成本，降低环境污染。
[0080]
备料阶段，在制备造浆用木片时，产生的木屑的质量约为木片量的1.5％，化机浆浆渣中主要是含有木头中的木节，占比约为木片量的1.2％。
[0081]
当将化机浆浆渣脱水压榨后得到脱水浆渣，步骤s140可包括：
[0082]
将脱水浆渣与木屑混合得到混合料，以质量百分数计，脱水浆渣占比35～40％，木屑占比60～65％。
[0083]
其中，混合料中，脱水浆渣的质量百分数可以是：35％、36％、37％或40％，木屑的质量百分数可以是：60％、62％、64％或65％。
[0084]
可选地，当备料时，使用两种或两种以上的木材为原料，制备造浆用木片时，相应地会产生两种或两种以上的木屑，生物质燃料的生产原材料中各种木屑总用量为60～65％，其中，每种木屑的用量占木屑总用量的质量比例，对应木材在造浆原料中所占的质量比例。例如，制浆原料为桉木和相思木，且桉木和相思木的用料比例为1:1时，生物质燃料的生产原材料中，桉木木屑和相思木屑的用料比例也为1:1，且桉木木屑和相思木屑的总用料在生物质燃料的生产原材料中占比60～65％。
[0085]
通过使生物质燃料的生产原材料中，化机浆浆渣的质量百分数为35～40％，木屑的质量百分数为60～65％，能够综合利用生产过程中产生的废物：木屑和化机浆浆渣，且在保证有效处理生产废物的同时，有效控制生物质燃料中的水分含量，使得生物质燃料中的水分含更低，进一步提高生物质燃料性能。
[0086]
以工厂每天制浆80000吨，每月产生的木屑和浆渣量为：80000吨/天
÷
85％(得率)
×
(浆渣占比1.2％+木屑1.5％)＝2540吨/月。
[0087]
将上述浆渣和木屑制备生物质燃料后，以生物质燃料价格为800元/吨，扣除成本300元/吨为例，制备燃料所产生的经济效益为：(800-300)元/吨*2540吨/月*12月/年＝1524万元/年。
[0088]
下面以生产原材料为脱水浆渣和木屑，且脱水浆渣由化机浆浆渣脱水压榨后制得，木屑为制备造浆用木片时产生的废物为例，结合表格说明生物质燃料的特征。
[0089]
例1：
[0090]
以质量百分数计，生物质燃料的生产原材料包括：35％的脱水浆渣和65％的木屑，脱水浆渣由化机浆浆渣脱水压榨后制得，脱水浆渣的干度为40％。经筛选、烘干、冷却、造粒后得到生物质燃料。生物质燃料的水分含量为12％。
[0091]
例2：
[0092]
以质量百分数计，生物质燃料的生产原材料包括：40％的脱水浆渣和60％的木屑，脱水浆渣由化机浆浆渣脱水压榨后制得，脱水浆渣的干度为45％。经筛选、烘干、冷却、造粒后得到生物质燃料。生物质燃料的水分含量为11％。
[0093]
例3：
[0094]
以质量百分数计，生物质燃料的生产原材料包括：45％的脱水浆渣和55％的木屑，脱水浆渣由化机浆浆渣脱水压榨后制得，脱水浆渣的干度为50％。经筛选、烘干、冷却、造粒后得到生物质燃料。生物质燃料的水分含量为10％。
[0095]
对比例1：
[0096]
将脱水浆渣进一步烘干后，直接作为燃料燃烧。
[0097]
对比例2：
[0098]
将木屑直接作为燃料燃烧。
[0099]
燃料性能检测结果如下表1所示。
[0100]
表1
[0101][0102]
由表1可知，与直接燃烧浆渣或木屑相比，上述例1-3的生物质燃料的热值更高，燃烧时间更长，燃点更低，具有更好的燃烧性能，能够创造更高的经济效益。
[0103]
区别于现有技术的情况，本申请的生物质燃料，通过以35～45％的脱水浆渣和55～65％的木屑为原材料，且脱水浆渣由造纸浆渣脱水压榨后制得，从而能够对造浆产生的固废进行有效利用，有利于节约固废处理成本，降低环境污染；同时，由于生物质燃料的原料为成一定比例的脱水浆渣和木屑、脱水浆渣的干度≥40％，且制浆的原料为植物纤维，所制作的生物质燃料具有热值高，且燃烧时排放的有害气体少的特性，具有环保效益，且燃料燃烧后的灰烬是优质有机钾肥，有利于促进资源的回收利用。
[0104]
以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。