专利名称：一种利用生物质工业生产废弃物生产颗粒燃料的方法
技术领域：
本发明涉及生物质工业生产废弃物环保综合利用领域，尤其是利用生物质工业生产废弃物生产颗粒燃料的方法。
背景技术：
目前，由于世界范围内不可再生能源的减少，我国甚至全球对可再生的生物质能源的综合利用也越来越重视。利用植物秸秆、木材下脚料等生物质工业生产企业，如糠醛/糠醇生产厂、木糖/木糖醇生产厂、纸浆生产厂、葡萄糖及酒精生产厂等在生产过程中均是利用了植物中的纤维素、半纤维素，而植物中的木质素等其他成分即作为工业废弃物排出。由于各个生产厂产品及生产工艺的不同使得排出的工业废弃物中水分含量各不相同，水分低于50％的工业废弃物利用专用烧渣锅炉，可以进行燃烧生产蒸汽供生产使用；而水分高于50％的工业废弃物很难直接在锅炉里燃烧；并且能进行燃烧的工业废弃物也由于堆积密度小、质轻在锅炉引风机的作用下无法在炉膛底部充分燃烧，致使在炉膛内压不住火、燃烧不充分。
家庭用取暖壁炉以及火锅、烧烤等使用的燃料大部分是木炭，而木炭的制作需使用大量木材并且在烧制木炭过程中会对大气造成污染。
一般植物的根、茎、叶等颗粒燃料须将原料粉碎后加入盐类、助燃剂、粘合剂进行均匀搅拌，然后再将混合好的原料进行造粒。如中国专利(专利号CN0113674115)。而添加助燃剂、添加剂等又会提高成本。所以，这种造粒方法不适应于生物质工业生产废弃物的造粒。
发明内容
本发明的目的是克服以上缺陷，提供一种利用生物质工业生产废弃物生产颗粒燃料的方法，使所有生物质工业生产过程中产生的废弃物无论水分多少都能够通过造粒后作为燃料燃烧，从而将生物质生产废弃物综合利用，变废为宝；并且克服以前生产颗粒燃料生产过程工艺复杂，需加入粘合剂、助燃剂等添加剂才能生产合格的颗粒燃料，克服生产过程中技术要求高、产品成本高的缺点。
本发明的技术方案是一种利用生物质工业生产废弃物生产颗粒燃料的方法，其特征在于，将含水30～35％生物质工业生产废弃物，利用废弃物在环模式制粒机挤压成型的过程中产生的热量将物料中所含水分汽化来软化物料，造粒后，经冷却、筛分得成品。
上述含水30～35％生物质工业生产废弃物，由高于35％的生物质工业生产废弃物经脉冲式气流干燥机干燥而得。
上述含水30～35％生物质工业生产废弃物，由高于35％的生物质工业生产废弃物经气流干燥机干燥和低于30％的生物质工业生产废弃物混合而得。干燥时间在0.5～5秒。
冷却筛分设备冷却时间20～30min。
为清楚起见，下面对本发明的技术方案进一步说明。
将生物质工业生产废弃物(废渣)根据原始水分的大小，以30～35％为界限，高于30～35％的废弃物(废渣)进入气流干燥机进行干燥，干燥到一定的湿度后与低于30～35％水分的废弃物(废渣)混合后进行制粒成型，造粒过程中不添加任何添加剂、助燃剂等。利用废弃物在挤压成型的过程中产生的热量将物料中所含水分汽化来软化物料，在制粒机压力的作用下使物料压缩成颗粒。经压缩成型后的颗粒温度较高不易成型需在制粒完毕后进行冷却后成型，并且在挤压制粒过程中会产生少量碎料必须对制粒后的颗粒进行筛分，筛分出来的碎料重新返回制粒机中制粒。成品颗粒则运至锅炉车间送入锅炉内进行燃烧或包装后销售。
该颗粒成形设备工作时不需要向物料里加粘结剂和助剂，其成型时的粘合力主要是物料中经高温软化后的木质素。物料在挤压过程中由于做功产生热量使物料中的水产生蒸汽来软化物料中的木质素，软化后的木质素经积压后即能将生物质废弃物颗粒粘结起来最终经冷却后定型。
本发明的有益效果是，可使所有生物质工业生产过程中产生的废弃物无论水分多少都能够通过造粒后作为燃料燃烧，从而将生物质生产废弃物综合利用，变废为宝；并且克服以前生产颗粒燃料生产过程工艺复杂，需加入粘合剂、助燃剂等添加剂才能生产合格的颗粒燃料，克服生产过程中技术要求高、产品成本高的缺点。本发明彻底解决了生物质工业生产废弃物因水分高导致不同生产厂无法燃烧的问题以及因堆积密度小、质轻导致燃烧不充分的问题。本发明制造的颗粒燃料可以取代木炭作为取暖炉及火锅、烧烤等使用，既节约大量木材防止环境污染又能为生物质工业生产企业变废为宝、能源综合利用开辟了一条新的途径。
附图为本发明工艺流程图。
具体实施例方式
按附图所示的工艺流程，将生物质工业废弃物的干燥、制粒、冷却、筛分等系统安装连接起来。以糠醛渣为例，糠醛渣用铲车装入皮带输送机1的料斗上随皮带输送机落入振动筛2上，其中大的颗粒和杂物被振动筛2筛出后粉碎重新返回振动筛，颗粒度合格的糠醛渣随被加热的空气被送入打散气流干燥机中进行干燥。在蒸汽换热器3中，空气和蒸汽进入蒸汽换热器3中，冷凝水从底部流出，被加热的空气送入打散气流干燥机4中。
打散气流干燥机4的管径交替缩小和扩大，从而充分发挥加速段具有高的传热传质作用强化干燥过程；加入的物料粒子首先进入管径小的干燥管内，粒子得到加速，当其加速运动终了时，干燥管径突然扩大，粒子依惯性进入管径大的干燥管。粒子在运动过程中，由于受到阻力而不断减速，直至减速终了时干燥管又突然缩小，这样粒子又被加速，如此重复交替的使管径缩小和扩大，则粒子的运动速度也交替的加速和减速，使空气和粒子间的相对速度和传热面积均较大，从而提高了传热传质的强度。同时，扩大管内气流速度下降也相应增加了干燥时间。干燥后的糠醛渣经过两级旋风分离器6将渣与热气流进行分离，热气流经第一离心通风机5而排空，干燥合格的糠醛渣用螺旋搅龙7送入第一小料仓8中，由第一小料仓下来经过电子秤9称量后放入搅拌机10中将物料混合均匀。混合均匀的物料经过提升机11送至第二小料仓12中经调速搅龙13已均匀的送料速度放入环模造粒机14中。成型后的颗粒需要冷却定型、筛分粉碎，先经过逆流式冷却机17将颗粒冷却定型，定型后的颗粒经过振动筛18筛分后成品颗粒经过皮带输送机19运料车20送至场外，筛余物回到提升机内重新造粒，冷却时冷空气带走的粉尘用旋风分离器16分离后收集重新送入搅拌机中进行造粒，气体经离心通风机15排空。
本发明的技术关键是水份含量高的工业废弃物的干燥以及颗粒的成型。本发明之所以选择脉冲式气流干燥机是因为该种形式的干燥设备具有干燥强度大、干燥时间短、热效率高、应用粉粒状物料范围广的特点。脉冲式气流干燥机是改进型的气流干燥设备，由交替扩大和缩小的管道组成，分为加速段和降速段。经过干燥设备的热气流进入二级旋风除尘器将热空气夹带的粉料及尘土分离收集。该旋风除尘器具有向下倾斜的螺旋切线型气体进口，顶板为螺旋型的导向板。由于气体从切向进入，又有导向板的作用，可消除进入气体向上流动而形成的小漩涡气流，减少动能消耗，提高除尘效率。
颗粒的成型设备是利用饲料或肥料颗粒成型机械，针对生物质工业生产废弃物的特点对其局部进行改造而成。由于生物质废弃物较饲料或肥料的堆积密度小，因此应用这种机器制粒的产量明显低于饲料或肥料的产量。因此需对该颗粒成形设备进行改造，主要是改进了辊轮及环模的结构，加大了压制宽度增加了制粒机的产能，并且根据电机的功率要求适当加大了减速机的减速比更进一步加快了颗粒的产出量从而使制粒机的产能增加。一般生物质废弃物制粒产量约为同机型饲料或肥料的1/5～1/3，将减速机的减速比增加为原来的2～4倍再加上辊轮及环模的改造使电机功率正好满足使用要求，而且还能增加物料的产能约3～5倍。
具体工艺生产步骤如下1)、首先将物料水份大于35％的进行干燥至水份小于35％，干燥方式采用脉冲式气流干燥。规格Φ600～800×25000，干燥机的管径交替缩小和扩大，从而充分发挥加速段具有高的传热传质作用强化干燥过程；加入的物料粒子首先进入管径小的干燥管内，粒子得到加速，当其加速运动终了时，干燥管径突然扩大，粒子依惯性进入管径大的干燥管。粒子在运动过程中，由于受到阻力而不断减速，直至减速终了时干燥管又突然缩小，这样粒子又被加速，如此重复交替的使管径缩小和扩大，则粒子的运动速度也交替的加速和减速，使空气和粒子间的相对速度和传热面积均较大，从而提高了传热传质的强度。同时，扩大管内气流速度下降也相应增加了干燥时间。
由于干燥时的分散和搅动作用，使气化表面不断更新，故干燥的传热、传质过程强度较大。气固两相的接触时间极短，干燥时间一般在0.5～2秒，最长5秒。
2)、由于大多数生物质工业生产企业生产过程中是以酸、碱为催化剂与粉碎好的植物秸秆等混合后进行水解或蒸煮，因此产生的废弃物基本不用粉碎可直接制粒，如果颗粒粒径大于10mm须在干燥后用粉碎机进行粉碎。
3)、制粒成型采用环模式制粒机，该机由机架、皮带传动系统、可调辊轮总成等部分组成。制粒过程中不外加蒸汽调质、不加任何添加剂，颗粒成分均匀，外型整齐，表面光滑，根据模具规格的不同直径可在Φ1.5～10mm之间变换，压缩比为1∶2～1∶8，长度可在5～10mm之间调节。
4)、颗粒的冷却、筛分。原料制粒后，颗粒温度很高(一般达到95～105℃)且含有少量碎料，故必须进行冷却和筛分使颗粒冷却定型以及筛出碎料。冷却筛分设备冷却时间20～30min，颗粒降温大于50，碎料率小于3％，筛分率大于95％。筛分后产生的碎料重新返回制粒成型设备中进行制粒。
5)、成品颗粒被送到锅炉进行燃烧或包装后作为颗粒燃料销售。
权利要求
1.一种利用生物质工业生产废弃物生产颗粒燃料的方法，其特征在于，将含水30～35％生物质工业生产废弃物，利用废弃物在环模式制粒机挤压成型的过程中产生的热量将物料中所含水分汽化来软化物料，造粒后，经冷却、筛分得成品。
2.根据权利要求1所述的利用生物质工业生产废弃物生产颗粒燃料的方法，其特征在于，所述含水30～35％生物质工业生产废弃物，由高于35％的生物质工业生产废弃物经脉冲式气流干燥机干燥而得。
3.根据权利要求1所述的利用生物质工业生产废弃物生产颗粒燃料的方法，其特征在于，所述含水30～35％生物质工业生产废弃物，由高于35％的生物质工业生产废弃物经气流干燥机干燥和低于30％的生物质工业生产废弃物混合而得，干燥时间在0.5～5秒。
4.根据权利要求1所述的利用生物质工业生产废弃物生产颗粒燃料的方法，其特征在于，冷却筛分设备冷却时间20～30min。
全文摘要
一种利用生物质工业生产废弃物生产颗粒燃料的方法，属于生物质工业生产废弃物环保综合利用领域，将含水30～35％生物质工业生产废弃物，利用废弃物在环模式制粒机挤压成型的过程中产生的热量将物料中所含水分汽化来软化物料，造粒后，经冷却、筛分得成品。本发明可将生物质生产废弃物综合利用，变废为宝；并且克服以前生产颗粒燃料生产过程工艺复杂，需加入粘合剂、助燃剂等添加剂才能生产合格的颗粒燃料，克服生产过程中技术要求高、产品成本高的缺点。本发明制造的颗粒燃料可以取代木炭作为取暖炉及火锅、烧烤等使用，既节约大量木材防止环境污染又能为生物质工业生产企业变废为宝、能源综合利用开辟了一条新的途径。
文档编号C10L5/44GK1858166SQ20061004439
公开日2006年11月8日 申请日期2006年6月7日 优先权日2006年6月7日
发明者唐一林, 江成真, 柴会新, 刁元成, 焦丽, 赵新华 申请人:济南圣泉集团股份有限公司