基于玉米秸秆的生物质燃料及其制备方法、制备生产线的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及基于玉米秸杆的生物质燃料技术领域，特别是涉及基于玉米秸杆的生物质燃料及其制备方法、制备生产线。
【背景技术】
[0002]全球对能源的需求持续增长而常规石油(如石油、天然气和液化天然气)的储量正在减少。石油储量减少导致的石油生产高峰加大了全球能源危机的可能性，特别是在能量需求如预期持续增长的条件下。因此，人们对于开发过去非常规的燃料资源(如重油、油砂、油页岩)和其他的非化石来源的能源(如木质纤维素材料)投入了越来越多的关注。在“可选”的能源生产领域中有显著大量的研究已经集中于由木质纤维素物质产生生物燃料。这种技术提升了转向充足且可再生的能源生产原料作为储量逐渐耗尽的烃类原材料的替代品的前景。在低能量密度的化石燃料(褐煤、泥炭和油页岩)资源比较充足的情况下，将这些燃料富集成高能量燃料产品也呈现出具有吸引力的选择。
[0003]生物质燃料发热量大，发热量在3900?4800千卡/kg左右，经炭化后的发热量高达7000—8000千卡/kg。生物质燃料纯度高，不含其他不产生热量的杂物，其含炭量75—85%，灰份3—6%，含水量I 一 3%。绝对不含煤矸石，石头等不发热反而耗热的杂质，将直接为企业降低成本。生物质燃料不含硫磷，不腐蚀锅炉，可延长锅炉的使用寿命，企业将受益匪浅。由于生物质燃料不含硫磷，燃烧时不产生二氧化硫和五氧化二磷，因而不会导致酸雨产生，不污染大气，不污染环境。生物质燃料清洁卫生，投料方便，减少工人的劳动强度，极大地改善了劳动环境，企业将减少用于劳动力方面的成本。生物质燃料燃烧后灰碴极少，极大地减少堆放煤碴的场地，降低出碴费用。生物质燃料燃烧后的灰烬是品位极高的优质有机钾肥，可回收创利的可再生的能源。尽管具有可观的潜力，大多数由木质纤维素物质和其他非常规材料生产燃料的技术都不划算，和/或者不能提供出可用于商业化的有足够质量的燃料产品。例如，目前由木质纤维素物质生产生物燃料的方法通常需要通过一系列复杂而又耗时的步骤来将底物分离成各种不同的组分，并且在多种情况下需要使用昂贵的水解酶和发酵微生物。除了这些缺点之外，目前可用的方法无法对绝大部分的底物材料进行利用，其没有被转化为燃料而浪费掉。此外，目前的方法生产的燃料中氧含量显著高于常规燃料，因而它们的能量密度较低并且它们的弱稳定性使得难以加工(如储存、与常规燃料的混合、品位升级等)。
【发明内容】
[0004]为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了基于玉米秸杆的生物质燃料及其制备方法、制备生产线，其目的在于提供一种制造成本低廉、环保、优质的基于玉米秸杆的生物质燃料，其燃烧率高、批量生产方便。
[0005]本发明所采用的技术方案是:基于玉米秸杆的生物质燃料配方，由按照重量百分比组成的60-80%的玉米秸杆、20-25%的大豆秸杆、膨化剂0.2-0.5%、粘合剂2_3%、水1_3%和催熟剂1-5%组成。
[0006]本发明的进一步改进在于，催熟剂的重量百分比为2-4.6%，并且其采用生石灰和碳酸钙混合物或者为香蕉粉末制成。
[0007]本发明的进一步改进在于，膨化剂的重量百分比为2.5-4%为硝酸铵、发酵粉、小苏打、臭粉、明矾和泡打粉中的一种或者数种。
[0008]本发明的进一步改进在于，粘合剂为石灰、粘土中的一种或者两者的混合物。
[0009]制备基于玉米秸杆的生物质燃料的工艺方法，包括如下步骤:
S1:粉碎玉米秸杆，保证其最长的玉米秸杆长度不长于6cm;
S2:粉碎大豆秸杆，保证其最长的大豆秸杆长度不长于4cm;
S3:混合阶段，将步骤SI中粉碎得到的玉米秸杆和步骤S2中得到的大豆秸杆按照重力百分比为70:20至80:10的比例混合；
S4:加压加热，将步骤SI中粉碎得到的玉米秸杆和步骤S2中得到的大豆秸杆按照重力百分比为70:20至80:10的比例混合；并且将上述混合物置于压力机内，将压力调节为1-
1.5MPa、温度控制为30-40° C的环境下，加压加热l_3h ；
S5:挤压成形:保证挤压筒内的温度保持在40-50° C之间，对秸杆进行成型;该步骤以下两个步骤:S501，挤压成形前或者成形时，向秸杆加入粘合剂，其中粘合剂为石灰、粘土中的一种或者两者的混合物；
S 5 O 2:挤压成形时，向稻杆喷射雾状水，按照重量百分比为1- 3 %的量向稻杆外表面喷雾；
S6:切割，将挤压成形的秸杆，切割成为柱状或者片状颗粒，或者切割成为柱状或者片状块；
57:获取成品，收集颗粒状或者块状生物质燃料成品；
58:包装成品，将颗粒状或者块状生物质燃料置于温度为20-25° C，湿度为40%以下的环境中通风阴干，并将其包装成袋；
59:保存，包装之后直接运输使用，或者在温度为20-25° C，湿度为40%以下的环境中通风阴干保存。
[0010]本发明的进一步改进在于，步骤S2加压加热过程中加入重量百分比为催熟剂1-5%，催熟剂为生石灰和碳酸钙混合物或者为香蕉粉末。
[0011]本发明的进一步改进在于，步骤S2加压加热过程中加入重量百分比为2-5%的膨化剂，膨化剂为硝酸铵、发酵粉、小苏打、臭粉、明矾和泡打粉中的一种或者数种。
[0012]基于玉米秸杆的生物质燃料的制备生产线，包括第一粉碎装置1、第二粉碎装置2、搅拌装置3、加压加热装置4、挤压成型机5、切割设备6和传送装置7，其中第一粉碎装置I和第二粉碎装置2分别连接在搅拌装置3上，搅拌装置3、加压加热装置4、挤压成型机5、切割装置6和传送装置7依次从上至下连接；
第一粉碎装置1、第二粉碎装置2上分别设置有电子计重装置8;加压加热装置4上设有抽真空装置9和加热装置10、水雾化装置11;切割装置6底部设有出料口61，出料口61下方设有传送带12。
[0013]本发明的进一步改进在于，传送带12的末端还是有包装部13。
[0014]本发明的进一步改进在于，包装部13包括自动集料装置131和自动封口装置132。
[0015]与现有技术相比，本发明的有益效果是:本发明的基于玉米秸杆的生物质燃料配方，主要燃料为玉米秸杆和大豆秸杆，均为常见的农作物残余料，物料多、成本地、可再生能力强，属于可重复循环使用的生物能源，成本也较低。其他的添加剂如生石灰和碳酸钙混合物或者为香蕉粉、硝酸铵、发酵粉、小苏打、臭粉、明矾和泡打粉、粘土均是常用，并且可再生能源，保证了其制作原料的低成本。
[0016]此外，其制备方法简单、设备设置成一体化、自动化，有利于日常的管理和高效率生产，具有较高的生产和推广应用的前景。
[0017]基于玉米秸杆的生物质燃料及其制备方法、制备生产线，其提供一种制造成本低廉、环保、优质的基于玉米秸杆的生物质燃料，其燃烧率高、批量生产方便。通过上述工艺和配方制成的玉米秸杆生物质燃料，燃烧时无油烟、燃烧效率为96-98%，火力较旺盛，制作成本较低。并且采用该申请的生产线制备该玉米秸杆生物燃料时，占用场地小、生产效率较高、人工成本低，具有较好的自动化生产效果，进一步控制了该生物质燃料的成本。
【附图说明】
[0018]图1为制备基于玉米秸杆的生物质燃料的工艺方法的一个实施例的流程图；
图2为基于玉米秸杆的生物质燃料的制备生产线的一个实施例的结构示意图；
其中:1-第一粉碎装置，2-第二粉碎装置，3-搅拌装置，4-加压加热装置，5-挤压成型机，6-切割装置，61-出料口；7-传送装置，8-电子计重装置，9-抽真空装置，10-加热装置，11 -水雾化装置，12-传送带，13-包装部，131 -自动集料装置，132-自动封口装置。
【具体实施方式】
[0019]为了加深对本发明的理解，下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。
[0020]实施例1
将至少620kg的玉米秸杆和至少220kg的大豆秸杆分别投入至第一粉碎装置与第二粉碎种中粉碎，通过电子计重器计量620kg的玉米秸杆短肩与220kg的大豆秸杆短肩。
[0021 ]计量结束后，在搅拌设备内加入小苏打膨化剂2.6kg，以及生石灰和碳酸钙混合催熟剂35kg，启动搅拌设备3将玉米秸杆短肩、大豆秸杆短肩、催熟剂和膨化剂混合并且搅拌均匀。
[0022]上述混合阶段结束后，将上述产品置于加压加热装置4中进行挤压前的预处理，将上述混合物置于压力机内，并且在压力为1-1.5MPa、温度为30-40° C的环境下，加压加热1.2小时。加压加热处理结束的半成品放入其下方设置的挤压成型机5内保持挤压筒内的温度保持在45-50° C