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从相对大量栽培或自然界生长的植物中采集有用种子、谷物或鳞茎后剩余的残渣的固体燃料。更具体地，本发明涉及有效利用从特定植物获得的上述残渣的，燃烧后产生尽可能少量的有 害气体或残渣的，产生大量热并导致抑制二氧化碳的产生的固体燃料，特别是适合用作火力发电用燃料的固体燃料。
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作为化石燃料如煤和汽油的代替物。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，必需考虑全球环境，同时使对衣、食、住(其平衡是人类生存必不可少的)的影响最小化。由于这是待解决的非常困难的问题，因此各种研究均在进行，但该问题仍未解决。于是，将利用塑料的固体燃料作为油和煤的代替物用于动力锅炉，但不能说其抑制二氧化碳产生的效果是令人满意的。
发明内容
_4] 发明要解决的问题然后，本发明的发明人进行深入研究以开发固体燃料，所述固体燃料利用采集有用种子、谷物或鳞茎后剩余的残渣和全部以相对大量生产的自然界中生长的植物或其残渣，并且可用作能够抑制二氧化碳产生的新能源。结果，他们发现固化某些种类的植物或其残渣以有效用作固体燃料。他们还发现残渣可特别用作发电用固体燃料和用作新能源。S卩，当从特定植物采集有用的种子、谷物或鳞茎后剩余的残渣在特定条件下被热压缩和成型时，在不特意使用大量粘结剂(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。另外，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，尽管其含有残渣作为主要组分。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之一。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基于上述发现进行了本发明。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％以上的干燥的芦竹(Arundo donax)、银合欢(Leucaena Ieucocephala)、甘鹿(Saccharum officinarum)、木薯(Manihot esculenta)、稻草(straw)、海藻、海草(seagrass)或藻类的组合物，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)其中所述组合物包含基于干重的80重量％以上的干燥的芦竹、银合欢、甘蔗、木薯、稻草、海藻、海草或藻类的固体燃料。(2)其中所述组合物包含基于干重的85重量％以上的干燥的芦竹、银合欢、甘蔗、木薯、稻草、海藻、海草或藻类的固体燃料。(3)通过在80至150°C的温度下压缩成型所述组合物而获得的固体燃料。(4)其中所述组合物包含基于干重的80重量％以上的芦竹的固体燃料。 (5)其中所述组合物包含基于干重的80重量％以上的银合欢的固体燃料。(6)其中所述组合物包含基于干重的80重量％以上的甘蔗的固体燃料。(7)其中所述组合物包含基于干重的80重量％以上的木薯的固体燃料。(8)其中所述组合物包含基于干重的80重量％以上的稻草的固体燃料。(9)其中所述组合物包含基于干重的80重量％以上的海藻的固体燃料。(10)其中所述组合物包含基于干重的80重量％以上的海草的固体燃料。(11)其中所述组合物包含基于干重的80重量％以上的藻类的固体燃料。(12)具有15至30Mj/kg的热值的固体燃料。(13)具有15至3，500cm3的平均尺寸的固体燃料。(14)具有O. 3至O. 6g/cm3的表观比重的固体燃料。(15)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。(16)用于发电的固体燃料。(17)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，通过利用某种大量栽培的并用作食品或饲料的植物的残渣，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残渣组成的固体燃料，特别是发电用固体燃料的固体燃料的成型产物。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。
具体实施例方式将干燥的芦竹、银合欢、甘蔗、木薯、稻草、海藻、海草或藻类用作本发明固体燃料的主要原料。其为采集有用种子、谷物或鳞茎后剩余的残渣(茎或叶)的干燥产物。干燥产物可以是干燥至一定程度，但其包含少量水的产物。干燥产物可原样或将其切断后使用。下面描述上述植物。a)芦竹是禾本科草本多年生植物，其生长于暖地海岸附近。其也已知为“义武(yoshitake)”(或芦竹(giant reed))。虽然它是芦苇科(arundinaceous),但比芦華(reed)更大并生长达到2至4m,其莖如竹一样厚。其根莖短、水平匍匐和变得茂密。其叶为宽线形，并且其末端延伸变细。
(b)银合欢是含羞草科落叶灌木。每年通过该植物生产的生物质的量与其它植物的生物质的量相比大得无法比较，过去进口该植物的某些东南亚发展中国家同样积极地利用由该植物产生的生物质。(C)甘蔗为属于甘蔗科的禾本科植物。甘蔗的榨渣称为“蔗渣”。蔗渣在工业上用作用于造纸用浆和糠醛生产的原料，可从蔗渣中提取蜡(甘蔗蜡)，并且从蔗渣中分离二十八烧醇。其也可用作培养云耳燕(cloud ear mushroom)的培养基的原料。(d)木薯为属于落叶木(Evodiopanax innovans)的大戟科热带灌木。其小块莖为木薯淀粉的原料，其在世界的热带栽培。其叶子由5至10个果组成，并且其茎垂直竖立。若干小块茎如同心圆样生长于茎的根部。小块茎具有带尖端的细长形状。(e)稻草为禾本科植物例如水稻或小麦的干茎。现在稻草趋向于作为非常昂贵的东西来处理。根据最近的研究，进行关于生物乙醇生产的实验。(f)海藻为肉眼明显可见的海洋海藻的总称。这是指海洋“海藻”并不包括种子植·物。(g)海草为在海洋中生长的种子植物并且为海洋水草(marine waterweed)。其与作为藻类的海藻同音异义，但是因为当其发音为“kaisou”时其几乎不能与海藻区分，所以可将其发音为“umikusa”。(h)藻类是指水生光合真核生物。本发明的固体燃料包括如下组合物，所述组合物应当包含基于干重的70重量％以上，优选80重量％以上的上述残洛的干燥产物,或者可包含基本上100重量％的干燥产物。然而，所述组合物可以小于30重量％，优选小于20重量％，特别优选小于15重量％的量包含源自天然产物的另外的组分，例如橡胶或淀粉等粘结剂。上述植物中，优选芦竹、银合欢、甘蔗、木薯或稻草，并特别优选芦竹、银合欢或甘蔗。为了成型本发明的固体燃料，应当将上述组合物(特别是碎片化的干燥产物)在80至150°C，优选100至130°C的温度下压缩成型。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。由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，来获得具有期望尺寸的固体燃料。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0. 3至0. 6g/cm3、优选0. 4至0. 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，因而有利地用作火力发电用燃料。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，并将其重复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(%)定为形态保持稳定性。(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8]由示于下表I的植物的残渣作为原料组合物(各组合物含有80重量％干燥残渣和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。
权利要求
1.一种固体燃料，其包括含有基于干重的70重量％以上的干燥的芦竹、银合欢、甘蔗、木薯、稻草、海藻、海草或藻类的组合物，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％以上的干燥的芦竹、银合欢、甘蔗、木薯、稻草、海藻、海草或藻类。
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％以上的干燥的芦竹、银合欢、甘蔗、木薯、稻草、海藻、海草或藻类。
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％以上的芦竹。
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％以上的银合欢。
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％以上的甘蔗。
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％以上的木薯。
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％以上的稻草。
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％以上的海藻。
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％以上的海草。
12.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％以上的藻类。
13.根据权利要求I所述的固体燃料，其具有15至30Mj/kg的热值。
14.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。
15.根据权利要求I所述的固体燃料，其具有O.3至O. 6g/cm3的表观比重。
16.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。
17.根据权利要求I所述的固体燃料，其用于发电。
18.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，其适用于火力发电并且利用采集有用种子、谷物或鳞茎后剩余的残渣。所述固体燃料通过热压缩成型包括基于干重的70重量%以上的干燥的芦竹、银合欢、甘蔗、木薯、稻草、海藻、海草或藻类的组合物来获得。
文档编号C10L5/44GK102725384SQ20108006245
公开日2012年10月10日 申请日期2010年10月20日 优先权日2010年1月28日
发明者木山通宏 申请人:株式会社创造