本发明涉及生物质燃料领域，具体的涉及油茶加工副产物的深度开发利用，特别是涉及一种以油茶蒲、茶籽壳、油茶饼粕和茶油皂脚为原料的生物质固体燃料的制备方法。
背景技术：
我国是主产油茶大国，主要分布在湖南、江西、广西、浙江、福建、湖北、安徽等省区，并且现在还在向北扩张。2015年我国已有油茶林总面积382.17万公顷，油茶相关企业2208家，油茶籽产量216.35万吨。年产业产值632.89亿元，整个十二五期间累计为农民增加收入1000亿元。油茶树产生的果实为油茶果，油茶籽是茶油果的内核，油茶果呈球形、扁圆形或橄榄形，直径3～4cm，果中包裹的籽粒就是油茶籽，呈茶褐色或黑色。油茶蒲是油茶果中包裹在油茶籽外面的部分，约占茶果的25％，茶籽壳则是指包裹籽仁的部分，占油茶籽的30.5～34.0％。每生产一吨茶油，将有三吨左右的茶粕(果皮壳加籽仁壳以及茶仁残渣)。现阶段，我国年茶油产量在50万吨左右，产生150万吨左右的茶粕废弃物。
茶粕因富含皂素，味道辛辣，有强烈的溶血作用，往往加碱分解作为饲料，或作为农家用肥料，利用率很低。现产茶区的茶籽壳基本上是当柴火烧或废弃路边山头，处于不利用或利用价值极其低廉状态，造成资源的巨大浪费，甚至造成环境污染。目前，对油茶蒲、壳的研究利用主要有：制备栲胶、糠醛；提取茶皂素，制备活性炭、碳酸钾、木糖醇等。而且均处于实验室研究阶段；尚无批量生产报道。
在茶油的加工过程中，有效控制降低山茶油中游离脂肪酸的含量是必不可少的。茶油皂脚是在碱炼过程中，随着中和反应的不断进行，被包围在皂膜里的碱滴，受浓度差的影响不断扩散到水化皂膜的外层，继续与游离脂肪酸反应使皂膜不断加厚，逐渐形成较稳定的胶态离子膜，这种胶膜是一表面活性物质，能吸附毛油中的胶质、色素等杂质，并在电解质、温度及搅拌等作用下，相互吸引絮凝成胶团，由小而大，形成“皂脚”，而从油中分离沉降下来。
茶油皂脚为粘稠的物质，非液体也非固体，无法按照常规液体或者固体对其进行处理。因此，处理难度很大。目前，茶油皂脚主要的用途就是用来生产酸化油，最传统的做法就是通过加入硫酸使碱皂和磷脂发生酸化反应生成游离脂肪酸。然而使用硫酸容易造成环境污染，生产现场酸臭冲天，几乎每个酸化油厂就是一个污染源。含酸废水处理难度大，成本高，废水的处理费用使得生产成本大大增高。
公布号CN 106010677A的中国专利公布了一种以油茶为原料制备生物燃料的方法；将晒干的油茶籽破碎磨粉用NaOH溶液去除其中的20％-30％的油脂，然后用纤维素酶、蛋白酶等发酵后，取发酵液添加正丁醇、硫酸等化学试剂后制得生物燃料。该方法所述生物质燃料制作方法工艺繁杂，发酵条件要求较高，且造成油茶籽中的油脂资源浪费，不适合于油茶深加工企业对油茶副产品的综合利用。
公布号CN 104894177 A的中国专利公布了一种农业废弃物经产油脂微生物发酵制备成型固体燃料的方法；将油茶果壳或油茶粕等农业废弃物粉碎经过产油脂微生物固态发酵处理后挤压成型所得固体生物质燃料。该方法中发酵培养基配置复杂，不但培养基中含有大量的硫、氮、氯等污染物质，而且产油脂微生物的接种培养环境条件要求苛刻，培养时间太长，成本投入太高；不利于油茶深加工企业快捷有效的综合油茶副产物。
因此，对于直接以油茶果为原料的油茶深加工企业，寻求一种更方便、更快捷、更经济环保的综合利用油茶饼粕和茶油皂脚等油茶副产物的方法迫在眉睫。
技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题是提供一种经济环保的油茶蒲、茶籽壳、油茶饼粕和茶油皂脚的处理方法，具体的是提供一种以油茶蒲、茶籽壳、油茶饼粕和茶油皂脚制备生物质固体燃料的生产工艺，具有可靠性高、绿色环保、工艺简单等优点，同时在生物质燃料的应用及普及上有着良好的市场前景。
为解决上述技术问题，实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种以油茶副产物为原料的生物质固体燃料，所述燃料包括以下质量份的原料：
油茶副产物A 10质量份；茶油皂脚1～5质量份
所述油茶副产物A为油茶蒲、茶籽壳、油茶饼粕中的一种或两种以上的混合；这里的A仅作为指代名称，不具备其他物理或化学意义。
进一步，所述油茶副产物A优选为油茶蒲、茶籽壳、油茶饼粕中的两种以上的混合，更优选为油茶蒲、茶籽壳、油茶饼粕三者的混合。
所述油茶副产物A为油茶蒲、茶籽壳的混合时，优选油茶蒲、茶籽壳的质量比为1：0.1～5，优选1：0.5～2；
所述油茶副产物A为茶籽壳、油茶饼粕的混合时，优选茶籽壳、油茶饼粕的质量比为1：0.1～2，优选1：0.5～2；
所述油茶副产物A为油茶蒲、油茶饼粕的混合时，优选油茶蒲、油茶饼粕的质量比为1:0.1～10，优选1：0.5～2。
所述油茶副产物A为油茶蒲、茶籽壳、油茶饼粕三者的混合时，优选油茶蒲、茶籽壳、油茶饼粕的质量比为1:0.1～5:0.1～10，优选，优选1：0.5～2：1～10，更优选1:1:5。
所述油茶蒲为油茶果中包裹在油茶籽外面的部分。
所述茶籽壳是指包裹油茶籽仁的部分。
所述油茶饼粕指油茶籽经过提取茶油后剩下的物质。
所述的茶油皂脚为茶油经过碱炼后分离出来的脂肪酸钠混合沉淀物。
所述油茶副产物A优选粒径1-3mm。
进一步，本发明所述的生物质固体燃料按以下方法制得：将油茶副产物A粉碎至粒径1-3mm，然后经膨化处理后，与茶油皂脚按质量比10:1～5混合，烘干后经挤压成型，制得所述生物质固体燃料。
所述油茶副产物A的水分含量小于15％，优选10％以下。
所述烘干要求水分含量不大于10％。
进一步，本发明还提供所述生物质固体燃料的制备方法，所述方法为：将油茶副产物A粉碎至粒径1-3mm，经膨化处理后，与茶油皂脚按质量比10:1～5混合，烘干后经挤压成型，制得所述生物质固体燃料。
所述膨化的温度60～120℃，优选80～100℃，膨化压力0.1-1.0MPa，优选0.4～0.5MPa，膨化时间30-150min，优选30～40min。
所制得的生物质固体燃料为生物质块状燃料或生物质颗粒燃料。
油茶蒲的主要成分为水份10.39％、木质素44.36％、多缩戊糖28.36％、茶皂素8.73％，还含有一定数量的单宁；茶籽壳中水分占11.07％，灰分占1.02％，粗脂肪占2.53％，粗蛋白占2.70％，还原糖占1.59％，茶皂素占10.68％，半纤维素占22.00％，纤维素占17.32％，木质素占31.35％。油茶籽经过提取茶油后所得油茶饼粕中，茶皂素含量12％以上，粗脂肪含量2.5％以下，总氮含量大于2％，粗纤维含量大于12％，水分含量12％以下，总灰分含量10％以下，含油量5％以下，pH值5.0～6.0。本发明将以上油茶加工副产物用于制备开发固体生物质燃料，不但做到了循环高效利用农业资源、废弃物，而且也有效的解决当今的能源短缺问题；同时也有效的能源清洁环保的问题。
本发明的有益效果在于:
(1)在油茶深加工企业可以直接使用油茶蒲、茶籽壳以及提完油后的油茶饼粕和茶油皂脚，可以就地取材，节约运输成本，降低生产成本。
(2)油茶深加工企业无需用硫酸来处理茶油皂脚，处理场无酸污染；达到了资源循环利用，不会造成空气的污染，整个生产工艺，没有废弃物的排放，经济环保。
(3)提高了油茶深加工副产物的综合利用率，有效提升了油茶蒲、油茶籽壳、油茶饼粕的燃烧性能。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施方案1
一种以油茶蒲、茶籽壳、油茶饼粕和茶油皂脚为原料的生物质固体燃料，按照以下步骤的制作：
(1)取10kg水分含量10％的油茶蒲，粉碎至3mm粉末。
(2)取10kg水分含量10％的茶籽壳，粉碎至3mm粉末。
(3)取50kg水分含量10％的油茶饼粕，粉碎至3mm粉末。
(4)将步骤(1)中所得的油茶蒲与步骤(2)中所得茶籽壳、步骤(3)中所得茶粕粉按1:1:5混合均匀。
(5)将步骤(4)中所得混合物进行膨化处理，膨化温度80℃，膨化压力0.5MPa，膨化时间30min。
(6)将步骤(5)中所得混合物68kg与32kg茶油皂脚均匀混合。
(7)将步骤(6)中所得混合物120℃烘干处理1h，水分含量调节至8％。
(8)将步骤(7)中的物料经过环模制粒机挤压成型制成直径12mm，长度40mm的生物质固体颗粒燃料。
上述原料均为浙江久晟油茶科技股份有限公司油茶深加工所得副产物。
本实施案例所得生物质固体颗粒燃料密度(堆积)1180.58kg/m3,全水分(收到基)7.5％，机械耐久性98.5％，灰分(干燥基)5.0％，收到基低位发热量23.8MJ/kg,氮(干燥基)0.1％，硫(干燥基)0.01％，氯(干燥基)0.01％，无结渣现象。
实施方案2
一种以油茶蒲、茶籽壳、油茶饼粕和茶油皂脚为原料的生物质固体燃料，每100kg按照以下步骤的制作：
(1)取40kg水分含量10％的油茶蒲，粉碎至3mm粉末。
(2)取40kg水分含量10％的油茶饼粕，粉碎至3mm粉末。
(3)将步骤(1)中所得的油茶蒲与步骤(2)中所得茶粕粉按1:1混合均匀。
(4)将步骤(3)中所得混合物进行膨化处理，膨化温度90℃，膨化压力0.5MPa，膨化时间40min。
(5)将步骤(4)中所得混合物76kg与24kg茶油皂脚均匀混合。
(6)将步骤(5)中所得混合物120℃烘干处理45min，水分含量调节至8％。
(7)将步骤(6)中的物料经过成型机挤压成型制成直径50mm，长度100mm的生物质固体块状燃料。
本实施案例所得生物质固体块状燃料密度1200.58kg/m3,全水分(收到基)7.0％，机械耐久性98.8％，灰分(干燥基)4.0％，收到基低位发热量21.5MJ/kg,氮(干燥基)0.1％，硫(干燥基)0.01％，氯(干燥基)0.01％，无结渣现象。
实施方案3
一种以油茶蒲、茶籽壳、油茶饼粕和茶油皂脚为原料的生物质固体燃料，按照以下步骤的制作：
(1)取30kg水分含量10％的茶籽壳，粉碎至3mm粉末。
(2)取50kg水分含量10％的油茶饼粕，粉碎至3mm粉末。
(3)将步骤(1)中所得茶籽壳与步骤(2)中所得茶粕粉按3:5混合均匀。
(4)将步骤(3)中所得混合物进行膨化处理，膨化温度100℃，膨化压力0.4MPa，膨化时间40min。
(5)将步骤(4)中所得混合物77kg与23kg茶油皂脚均匀混合。
(6)将步骤(5)中所得混合物105℃烘干处理1h，水分含量调节至8％。
(7)将步骤(6)中的物料经过环模制粒机挤压成型制成直径10mm，长度30mm的生物质固体颗粒燃料。
本实施案例所得生物质固体颗粒燃料密度(堆积)1183.58kg/m3,全水分(收到基)7.2％，机械耐久性98.8％，灰分(干燥基)4.0％，收到基低位发热量20.2MJ/kg,氮(干燥基)0.1％，硫(干燥基)0.01％，氯(干燥基)0.01％，无结渣现象。
实施方案4
一种以油茶蒲、茶籽壳、油茶饼粕和茶油皂脚为原料的生物质固体燃料，每100kg按照以下步骤的制作：
(1)取45kg水分含量15％的油茶蒲，粉碎至3mm粉末。
(2)取45kg水分含量15％的茶籽壳，粉碎至3mm粉末。
(3)将步骤(1)中所得油茶蒲与步骤(2)中所得茶籽壳按1:1混合均匀。
(4)将步骤(3)中所得混合物进行膨化处理，膨化温度100℃，膨化压力0.4MPa，膨化时间40min。
(5)将步骤(4)中所得混合物88kg与12kg茶油皂脚均匀混合。
(6)将步骤(5)中所得混合物105℃烘干处理1h，水分含量调节至8％。
(7)将步骤(6)中的物料经过环模制粒机挤压成型制成直径25mm，长度60mm的生物质固体颗粒燃料。
本实施案例所得生物质固体颗粒燃料密度(堆积)1210.55kg/m3,全水分(收到基)6.2％，机械耐久性98.5％，灰分(干燥基)3.8％，收到基低位发热量21.2MJ/kg,氮(干燥基)0.1％，硫(干燥基)0.01％，氯(干燥基)0.01％，无结渣现象。
以上实施方案中实施方案1为优选方案。所得生物质燃料不但燃烧性能高，而且能更有效的处理大量油茶副产物，提高其利用价值。