一种黑颗粒能源炭及其制备方法

1.本发明涉及生物质能源技术领域，尤其涉及一种黑颗粒能源炭及其制备方法。


背景技术：

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生物质作为可再生能源，越来越重要，但是颗粒燃料品质与煤颗粒还有一定距离。传统的颗粒燃料制备方法分为两种，其中一种是将生物质进行烘干、粉碎20～40目以下，送入成型机成型，得到的产物被称为白颗粒燃料。传统方法生产的白颗粒燃料热值为 4000kcal/kg，堆积密度在650kg/m3左右，能量密度11gj/m3，抗水性能和持久性能差，粉尘比例高，生产成本也非常高。另外一种是先将生物质炭化后粉碎成型颗粒，也就是炭化颗粒料，此种方法生产的颗粒料热值达到 5000kcal/kg，堆积密度650kg/m3左右，能量密度11gj/m3，抗水性能和持久性能比白颗粒燃料略好，但是粉尘比例高，物料损失太大，达到35％以上，排放量大。而煤质颗粒热值可以达到6000kcal/kg，堆积密度750kg/m3左右，能量密度17gj/m3。
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因此，如何提供一种黑颗粒能源炭及其制备方法，使黑颗粒能源炭的热值、堆积密度、能量密度、抗水性能等参数大大提高是本领域亟待解决的难题。


技术实现要素：

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有鉴于此，本发明提供了一种黑颗粒能源炭及其制备方法，解决了现有颗粒燃料制备方法存在的抗水性能和持久性能差，粉尘比例和生产成本高，物料损失大等问题。
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为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
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一种黑颗粒能源炭的制备方法，包括以下步骤：
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1)木质生物质顺次进行切片、烘干；
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2)将烘干后的木质生物质进行汽爆粉碎；
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3)将汽爆粉碎后的物质进行成型处理，制得黑颗粒能源炭。
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优选的，所述木质生物质为木本类的木质生物质。
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优选的，所述切片后木质生物质的尺寸≤60cm。
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优选的，所述烘干的终点为木质生物质含水率≤20％。
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优选的，所述汽爆粉碎过程中的压力为3.5～4.0mpa，汽爆粉碎过程中的温度为300～400℃，汽爆粉碎的时间为10～15min。
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优选的，所述汽爆粉碎过程中蒸汽与木质生物质的质量比≥1：2。
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本发明的另一目的是提供一种黑颗粒能源炭的制备方法制备得到的黑颗粒能源炭。
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经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
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本方法生产的黑颗粒能源炭相对传统的颗粒燃料热值提升10～15％，能量密度提升35～40％，抗水性和耐久性大幅度提升，物料损失小，粉尘比例低，且制备过程仅消耗蒸
汽，无需粉碎，生产成本低、排放易控制。
附图说明
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为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
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图1为本发明的黑颗粒能源炭的工艺流程图。
具体实施方式
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本发明提供了一种黑颗粒能源炭的制备方法，包括以下步骤：
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1)木质生物质顺次进行切片、烘干；
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2)将烘干后的木质生物质进行汽爆粉碎；
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3)将汽爆粉碎后的物质进行成型处理，制得黑颗粒能源炭。
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在本发明中，所述木质生物质为木本类的木质生物质。
[0026]
在本发明中，所述切片后木质生物质的尺寸≤60cm，优选为20～50cm，进一步优选为30～40cm。
[0027]
在本发明中，所述烘干的终点为木质生物质含水率≤20％，优选为≤ 15％，进一步优选为10％。
[0028]
在本发明中，所述汽爆粉碎过程在蒸汽加压罐中进行，木质生物质切片经过汽爆粉碎后木质素会软化析出附在木质生物质的表面，同时离散后的生物质有利于脱水(提高热值)，并在挤压的过程中，木质素作为胶黏剂直接受到加热、包裹成型。
[0029]
在本发明中，所述汽爆粉碎过程中的压力为3.5～4.0mpa，优选为 3.6～3.8mpa，进一步优选为3.7mpa；汽爆粉碎过程中的温度为300～400℃，优先为320～380℃，进一步优选为350℃；汽爆粉碎的时间为10～15min，优选为12～14min，进一步优选为13min。
[0030]
在本发明中，所述汽爆粉碎过程中蒸汽与木质生物质的质量比≥1：2，优选为1～6：2，进一步优选为1：1。
[0031]
在本发明中，所述成型处理在成型机中进行，汽爆粉碎后的物质送入成型机的方式优选为螺旋输送。
[0032]
在本发明中，所述成型工艺具体采用常规通用颗粒成型机成型。
[0033]
在本发明中，黑颗粒能源炭的工艺流程如图1所示。
[0034]
本发明还提供了一种黑颗粒能源炭的制备方法制备得到的黑颗粒能源炭。
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下面将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，而不是全部的实施例。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。
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实施例1
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取杨木加工废弃物切片至尺寸为20～30cm，送入烘干系统进行烘干，直至含水率为10％；然后将烘干后的木质生物质送入蒸汽加压罐，加压至 3.8mpa，在380℃下进行汽爆
粉碎13min，保证蒸汽与木质生物质的质量比为1：1；将汽爆粉碎后得到的物质以螺旋输送的方式送入成型机成型，制得黑颗粒能源炭。经检测，本发明实施例制备的黑颗粒能源炭的热值为 5000kcal/kg，能量密度为16gj/m3，物料损失为10％。
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实施例2
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取杉木加工废弃物切片至尺寸为40～60cm，送入烘干系统进行烘干，直至含水率为20％；然后将烘干后的木质生物质送入蒸汽加压罐，加压至 4mpa，在400℃下进行汽爆粉碎10min，保证蒸汽与木质生物质的质量比为 2：1；将汽爆粉碎后得到的物质以螺旋输送的方式送入成型机成型，制得黑颗粒能源炭。经检测，本发明实施例制备的黑颗粒能源炭的热值为 4800kcal/kg，能量密度为16gj/m3，物料损失为15％。
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实施例3
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取竹柳切片至尺寸为10～30cm，送入烘干系统进行烘干，直至含水率为 15％；然后将烘干后的木质生物质送入蒸汽加压罐，加压至3.5mpa，在300℃下进行汽爆粉碎15min，保证蒸汽与木质生物质的质量比为1：2；将汽爆粉碎后得到的物质以螺旋输送的方式送入成型机成型，制得黑颗粒能源炭。经检测，本发明实施例制备的黑颗粒能源炭的热值为4500kcal/kg，能量密度为 15gj/m3，物料损失为10％。
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实验例1
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取等质量的本发明实施例1～3制备的黑颗粒能源炭(表1中的黑颗粒)、木质生物质切片处理后的木片、白颗粒料和煤炭进行热值、散堆密度、能量密度、抗水性能、持久性、物料损失和粉尘比例等参数的分析，分析结果如表1所示。
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表1 各物料的热性能检测结果
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项目木材废弃物白颗粒黑颗粒煤炭热值(kcal/kg)260039004600-50005900密度(kg/m3)450650750850能量密度(gj/m3)2.91215-1620耐水性n/a差非常好非常好耐久性n/a较好非常好非常好物料损失比n/a0-3％10-15％无粉尘比例n/a高5-7％低于1％ [0046]
从表1可以看出本发明制备的黑颗粒能源炭的抗水性能和持久性能优异，与煤炭相当；本发明的黑颗粒能源炭还具有较高的热值(4500～5000 kcal/kg)和能量密度(15～16gj/m3)；同时本发明还具有极低的粉尘比例，物料损失较小。
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本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
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对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。