专利名称：固体燃料的制作方法
技术领域：
本发明涉及固体燃料。更具体地，本发明涉及有效利用某种在自然界大量生长的并包含大量油组分的植物的果实(特别是种子)或者从其种子提取油组分后所获得的榨渣(press cake)的固体燃料。更具体地，本发明涉及有效利用上述果实(特别是种子)或其榨渣，在燃烧后产生尽可能少量的有害气体或残渣，产生大量热并导致抑制二氧化碳的产生的固体燃料，特别涉及适于用作火力发电燃料的固体燃料。
背景技术：
作为全球环境问题之一的全球变暖的原因包括存在于空气中的二氧化碳的量增力口。已在全球基础上进行了各种抑制二氧化碳产生的方法。作为方法之一，正在进行生物燃料的生产以及在汽车和动力锅炉中使用生物燃料代替化石燃料如煤和汽油。然而，用作生物燃料的原料的食品如谷物的使用破坏了生态平衡和经济平衡，因而不能说这是最好的方法。因此，必须考虑全球环境，同时使对衣、食、住(其平衡对人类生存必不可少)的影响最小化。由于这是待解决的非常困难的问题，所以各种研究均在进行，但该问题仍未解决。于是，将利用塑料的固体燃料代替油和煤用于动力锅炉，但不能说其抑制二氧化碳产生的效果是令人满意的。自然界中存在尽管不可食用但具有相对高含量的油组分的果实(特别是种子)。存在从中提取油组分用于肥皂和工业产品的大量已知果实(种子)。这些以外，以下植物具有从中提取油组分以用于多种目的的大量种子。(I)蓖麻(Ricinus communis)蓖麻还称作“蓖麻油植物”，为多年生植物，大量生长在非洲、印度和中国。尽管从其种子提取的油用作蓖麻油的原料，但该油具有高毒性，并不常用作食品。然而，目前正在进行将该油组分用作生物燃料或原油的替代燃料的研究。(2)乌桕(Triadica sebifera)乌桕还称作“乌柏(Sapiumsebiferum) ” 或“中国乌柏树(Chinese tallowtree) ”，并大量生长在中国和台湾地区。从其种子提取的油组分用作肥皂或蜡烛的原料，部分用于医疗目的。(3)南洋油桐(Jatropha curcas)南洋油桐还称作“麻风树(physic nut或Jatropha) ”,尽管其生长在中美洲和南美洲，但其种子具有高油含量，并且其作物产量非常高。因此，其大量栽培于许多国家如印度、中国、非洲和南美洲。从其种子提取的油用于肥皂和蜡烛，并且目前作为生物柴油燃料而引起大量关注。(4)芸苔(Brassica rapa L. var. nippo-oleifera)芸苔还称作“油菜(oils eed rape) ”,十字花科芸苔属的二年生植物。它是作为提取油的蔬菜而栽培的作物，别名为“芥菜(field mustard)”或菜种(colza)(油菜子，准确地讲是收集的种子)，在江户时代被称为“胡菜(Kona) ”或“菜苔(Nasumire)”。(5)棕榈(Palmae)这是棕榈植物的总称。其分为11个亚科如椰子(Cocos nucifera L.)、槟榔(Areca)和黄藤(Calamus margaritus)以及 29 个属(族)。棕榈大量生长于热带地区。在中东和近东6000年前已将具有高糖含量的枣椰树的果肉(中果皮)用作食品，目前用于甜食、果糖和醇类。从椰子或油棕(Elaeisguineensis Jacq.)的胚乳中获得大量高质油(干椰肉)，并用于工业肥阜和人造黄油。通过切割几种砂糖椰子(Arenga pinnata)的花梗,将从切割端流出的汁液煮浓并干燥来获得糖浆和糖。(6)玉米(Zea mays)玉米为禾本科一年生植物。其种子作为谷物用作人类饮食和家畜饲料，并且作为淀粉(玉米淀粉)、油或生物乙醇的原料也是重要的，其每年的世界生产量达600，000，000吨。其中约400，000, 000吨用作饲料而约200，000, 000吨用作人类饮食的主食。(7)腺牧豆树(honey mesquito, Prosopis glandulosa)腺牧豆树分布于从德克萨斯州至加利福尼亚州的美国西南部以及墨西哥的北部。其生长于干燥平原、丘陵和沙漠，高度约6m。腺牧豆树的总状花序下垂，而其芳香的淡黄色花从春季开至夏季。其果实为荚果(shell)，在夏天成熟。生活在西南部的印度人食用这种荚果。
发明内容
发明要解决的问题然后，本发明的发明人注意到如下事实大量生产从种子提取油组分后所获得的上述种子或饼(下文中简称为“榨渣”)，并进行深入研究以开发有效利用种子或饼的固体燃料，该固体燃料特别地可用作抑制二氧化碳产生的新型能源。据发明人所知，特别地以几乎与所提取的油组分的量相同的量生产榨渣，并且少量油组分残留在榨渣中。因此，通常已知榨渣本身为种子块的形式，并可用作燃料，但其使用规模小。为获得上述目的本发明人进行了研究并发现，当在特定条件下热压缩并成型上述种子，特别是其榨渣或包括其作为主要组分的组合物时，在不特意使用大量结合剂(例如，塑料)或形态保持剂(例如，橡胶或粘合剂)的情况下可获得硬的成型产物，而所获得的成型产物作为固体燃料具有足够大的热值。此外，他们惊奇地发现，成型产物具有足够高的硬度和韧性，即，优异的形态保持稳定性，尽管其含有榨渣作为主要组分。该形态保持稳定性作为固体燃料、特别是火力发电用燃料是极有价值的特性。固体燃料在生产(成型)后和使用前经历如储存、运输和卸载的步骤的反复。在这些步骤期间，发生碎片化(fragmentation),当碎片化变得显著时,该产物变得不适于用作工业化固体燃料。发现根据本发明的固体燃料在成型后在使用者使用前的这些步骤中很难发生碎片化和瓦解(disintegration),由此固体燃料作为具有适合的成型尺寸的工业燃料、特别是火力发电用燃料可长期保持其形态。
用于解决问题的方案在上述知识的基础上进行了本发明。根据本发明，提供固体燃料，该固体燃料包括含有基于干重的70重量％以上的蓖麻、乌桕、南洋油桐、芸苔、棕榈、玉米或腺牧豆树植物的果实种子或其榨渣的组合物，并且其为热压缩成型的。根据本发明的优选方面，提供以下固体燃料。(I)其中所述组合物含有基于干重的80重量％以上的果实种子或其榨渣的固体燃料。(2)其中所述组合物含有基于干重的85重量％以上的果实种子或其榨渣的固体燃料。(3)通过在80至150°C的温度下 压缩成型所述组合物来获得的固体燃料。(4)其中所述组合物含有基于干重的80重量％以上的蓖麻的果实种子的榨渣的固体燃料。(5)其中所述组合物含有基于干重的80重量％以上的乌桕的果实种子的榨渣的固体燃料。(6)其中所述组合物含有基于干重的80重量％以上的南洋油桐的果实种子的榨渣的固体燃料。(7)其中所述组合物含有基于干重的80重量％以上的芸苔的果实种子的榨渣的固体燃料。(8)其中所述组合物含有基于干重的80重量％以上的棕榈的果实种子的榨渣的固体燃料。(9)其中所述组合物含有基于干重的80重量％以上的玉米的果实种子的榨渣的固体燃料.(10)其中所述组合物含有基于干重的80重量％以上的腺牧豆树的果实的榨渣的固体燃料。(11)具有15至30Mj/kg的热值的固体燃料。(12)具有15至3，500cm3的平均尺寸的固体燃料。(13)具有O. 3至O. 6g/cm3的表观比重的固体燃料。(14)在形态保持稳定性试验中具有5重量％以下的碎片化率的固体燃料。(15)用于发电的固体燃料。(16)上述固体燃料作为发电用燃料的用途。发明的效果根据本发明，通过利用某种自然界大量生长的并且其部分被用作食品或油的植物的果实或其榨渣可提供具有优异的形态保持稳定性的固体燃料成型产物。特别地，可提供作为基本上由植物果实的榨渣组成的固体燃料，特别是发电用固体燃料的固体燃料成型产物。因此，本发明的固体燃料基本上由自然界中的植物形成，不产生有害气体并导致二氧化碳的抑制。
具体实施例方式从蓖麻、乌桕、南洋油桐、芸苔、棕榈、玉米或腺牧豆树的果实种子或其榨渣获得本发明的固体燃料，并由基本上由果实种子或其榨渣组成的组合物来形成。如上所述，有些上述植物的果实的种子用作食品和油的原料。因此，本发明的固体燃料优选由上述果实种子的榨渣获得。种子的榨渣为压缩干燥种子以从中除去油组分后所残留的残渣。尽管榨渣含有少量油和水，但其可直接用作本发明的原料。本发明的固体燃料含有基于干重的70重量％以上、优选80重量％以上、特别优选85重量％以上的种子或其榨渣。干重是指通过减去种子或其榨渣中所含水的量所获得的重量。由于上述果实种子或其榨渣含非常少量的油，所以可在不添加结合剂下通过压缩和成型果实种子或其榨渣来获得具有优异的形态保持稳定性和足够大的热值的固体燃料。本发明的固体燃料包括组合物，所述组合物应含有基于干重的70重量％以上、优选80重量％以上的上述种子或其榨渣、优选其榨渣，或者可含有基本上100重量％的榨渣。然而，所述组合物可以以小于30重量％、优选小于20重量％、特别优选小于15重量％的量含有源自天然产物的另一组分，如橡胶或淀粉。 上述果实中，优选蓖麻、乌桕、南洋油桐、芸苔或棕榈的果实，特别优选蓖麻、南洋油桐或棕榈的果实。为了成型本发明的固体燃料，在80至150°C、优选100至130°C的温度下压缩成型上述组合物。对于热压缩，可使用单螺杆或双螺杆热挤出机。特别期望使用双螺杆挤出机。通过挤出机压缩挤出的组合物从圆形喷嘴排出，并切断成适当的长度以便获得圆筒状成型产物。在这一点上，可通过将圆形喷嘴的直径设置为25至50mm、优选30至40mm,并将切断长度设置为20至70mm、优选25至65mm，来获得具有期望大小的固体燃料。
由于从工业观点，本发明的固体燃料优选通过上述成型方法制造，因此其形状优选为圆筒状或菱柱状，特别优选圆筒状。对固体燃料的尺寸而言，其平均体积为15至3，500cm3、优选 20 至 I, OOOcm30固体燃料的表观比重为O. 3至O. 6g/cm3、优选O. 4至O. 5g/cm3。固体燃料具有稳定的热值，为15至30MJ/kg、优选20至28MJ/kg。因此，本发明的固体燃料具有高度稳定的热值和优异的形态保持稳定性，因而用作火力发电用燃料是有利的。实施例通过以下方法对实施例中获得的固体燃料进行形态保持稳定性试验。将IOOkg固体燃料放入具有200升容量的金属罐(鼓状罐)中，将罐在平坦柏油路上的IOOm距离内回转3分钟，并重复5次(总计1，000m)。其后，从金属罐中取出固体燃料，将固体燃料穿过具有IOmm以下开口的筛的比例(%)定为形态保持率。(评价标准)计算固体燃料穿过具有IOmm以下开口的筛的比例(重量)并基于以下标准评价。O至5%以下满意6至10%以下可接受11至15% :不满意[实施例I至7]由示于下表I的各果实种子的榨渣作为原料组合物(各组合物含有80重量％榨渣和20重量％天然橡胶)，借助130°C下加热的双螺杆挤出机获得具有约50mm挤出直径(长65mm)的圆筒状固体燃料。所获得的各固体燃料的表观比重(堆积比重)、热值和形态保持稳定性试验结果示于下表I。表I
权利要求
1.一种固体燃料，其包括含有基于干重的70重量％以上的蓖麻、乌桕、南洋油桐、芸苔、棕榈、玉米或腺牧豆树的果实种子或其榨渣的组合物，并且其为热压缩成型的。
2.根据权利要求I所述的固体燃料，其中所述组合物含有基于干重的80重量％以上的所述果实种子或其榨渣。
3.根据权利要求I所述的固体燃料，其中所述组合物含有基于干重的85重量％以上的所述果实种子或其榨渣。
4.根据权利要求I所述的固体燃料，其通过在80至150°C的温度下压缩成型所述组合物来获得。
5.根据权利要求I所述的固体燃料，其中所述组合物含有基于干重的80重量％以上的蓖麻的果实种子的榨渣。
6.根据权利要求I所述的固体燃料，其中所述组合物含有基于干重的80重量％以上的乌桕的果实种子的榨渣。
7.根据权利要求I所述的固体燃料，其中所述组合物含有基于干重的80重量％以上的南洋油桐的果实种子的榨渣。
8.根据权利要求I所述的固体燃料，其中所述组合物含有基于干重的80重量％以上的芸苔的果实种子的榨渣。
9.根据权利要求I所述的固体燃料，其中所述组合物含有基于干重的80重量％以上的棕榈的果实种子的榨渣。
10.根据权利要求I所述的固体燃料，其中所述组合物含有基于干重的80重量％以上的玉米的果实种子的榨渣。
11.根据权利要求I所述的固体燃料，其中所述组合物含有基于干重的80重量％以上的腺牧豆树的果实的榨渣。
12.根据权利要求I所述的固体燃料，其具有15至30Mj/kg的热值。
13.根据权利要求I所述的固体燃料，其具有15至3，500cm3的平均尺寸。
14.根据权利要求I所述的固体燃料，其具有0.3至0. 6g/cm3的表观比重。
15.根据权利要求I所述的固体燃料，其在形态保持稳定性试验中具有5重量％以下的碎片化率。
16.根据权利要求I所述的固体燃料，其用于发电。
17.权利要求I所述的固体燃料作为发电用燃料的用途。
全文摘要
提供一种固体燃料，所述固体燃料使用自然界大量生长的植物的果实种子或其榨渣，并适用于火力发电。所述固体燃料包括含有基于干重的70重量%以上的如下植物的果实种子或其榨渣的组合物蓖麻(Ricinus communis)、乌桕(Triadica sebifera)、南洋油桐(Jatropha curcas)、芸苔(Brassica rapa L.var.nippo-oleifera)、棕榈(Plamae)、玉米(Zea mays)或腺牧豆树(Prosopis glandulosa,honey mesquito)，其特征在于所述固体燃料为热压缩成型的。
文档编号C10L5/44GK102712860SQ20108006179
公开日2012年10月3日 申请日期2010年10月20日 优先权日2010年1月18日
发明者木山通宏 申请人:株式会社创造