本发明涉及生物质燃料的技术领域，尤其涉及一种具有高颗粒成型率的生物质棒体燃料及其制备方法。
背景技术：
随着国际社会对全球气候变化影响大的日益关注，新能源的开发和应用再次成为全球关注的焦点话题，世界各国对于建设低碳经济以应对全球变暖的共识也不断得到加强，向低碳经济转型已经成为世界经济发展的大趋势，作为经济正处于高速发展的最大的发展中国家，中国也同样面临经济发展和环境保护的双重挑战，在中国的化石能源中，基本特点是富煤、盆油、少气，我国的煤炭的储量相对较丰富，占世界储量的11.6％，这就决定了煤炭作为一次能源在我们经济建设中的重要地位，然而，随着我国经济建设的持续发展，化石能源中的煤炭使用所带来的环境污染问题日益突出，使得解决能源短缺问题和能源利用中的环境污染问题，将是人类可持续发展所面临的关键所在。
目前市场上生产的生物质棒体燃料的成型效果差，强度低，燃烧的过程中很容易破碎，严重影响了燃烧的效率和质量，无法满足实际生产过程中的需求，因此亟需设计一种具有高颗粒成型率的生物质棒体燃料来解决现有技术中的问题。
技术实现要素：
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种具有高颗粒成型率的生物质棒体燃料及其制备方法，制备得到的生物质棒体燃料成型性好，易燃，不易松散，且热值高。
本发明提出的一种具有高颗粒成型率的生物质棒体燃料，其原料按重量份包括：水稻秸秆40-60份、小麦秸秆15-25份、桑枝屑4-8份、木薯酒精废渣2-6份、菌棒废渣3-6份、氧化钙1-4份、硫酸钙2-5份、甘蔗渣3-6份、高岭土1-6份、石灰土2-5份、煤炭粉4-8份、生活淤泥4-9份、硝基纤维素4-6份、硅烷偶联剂kh-5704-8份、改性助燃剂4-8份、改性粘合剂5-15份、过氧化甲乙酮4-8份、异氰酸酯2-6份。
优选地，改性助燃剂的原料按重量份包括：锆粉5-15份、无水乙醇3-6份、蒸馏水4-8份、硅烷偶联剂kh-5501-5份、聚叠氮缩水甘油醚2-6份、丙酮1-4份、环乙烷3-9份。
优选地，改性助燃剂按如下工艺进行制备：将锆粉、无水乙醇和蒸馏水混合均匀，超声分散，然后添加硅烷偶联剂kh-550，继续搅拌，离心、洗涤、干燥，得到物料a；将聚叠氮缩水甘油醚和丙酮混合后，超声分散，然后加入物料a和环乙烷混合均匀，超声分散，升温后保温，保温的过程不停搅拌，冷却至室温，静置，离心，倒出上层清液，洗涤，真空干燥，冷却至室温得到改性助燃剂。
优选地，改性助燃剂按如下工艺进行制备：将锆粉、无水乙醇和蒸馏水混合均匀，超声分散20-40min，然后添加硅烷偶联剂kh-550，继续搅拌1-2h，离心、洗涤、干燥，得到物料a；将聚叠氮缩水甘油醚和丙酮混合后，超声分散20-40min，然后加入物料a和环乙烷混合均匀，超声分散30-50min，然后升温至60-80℃，保温10-30min，保温的过程不停搅拌，冷却至室温，静置，离心，倒出上层清液，洗涤，真空干燥，冷却至室温得到改性助燃剂。
优选地，改性粘合剂的原料按重量份包括：邻苯基苯酚5-15份、碱性阴离子交换树脂3-9份、甲醇2-5份、甲醛1-4份、去离子水3-9份、纳米碳酸钙4-6份、op-102-5份、十二烷基苯磺酸钠4-8份、聚乙烯醇3-6份、甲基丙烯酸羟丙酯4-8份、甲基丙烯酸羟乙酯2-5份、苯乙烯1-4份、过硫酸铵3-6份。
优选地，改性粘合剂按如下工艺进行制备：将邻苯基苯酚、碱性阴离子交换树脂、甲醇和甲醛混合均匀，然后于浴锅中加热，然后搅拌，冷却至室温，然后加入去离子水、纳米碳酸钙、op-10、十二烷基苯磺酸钠和聚乙烯醇混合均匀，升温后保温，然后加入甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、苯乙烯和过硫酸铵混合均匀，升温后保温，冷却至室温得到改性粘合剂。
优选地，改性粘合剂按如下工艺进行制备：将邻苯基苯酚、碱性阴离子交换树脂、甲醇和甲醛混合均匀，然后于35-40℃水浴锅中加热20-40min，然后于250-350r/min转速搅拌20-40min，冷却至室温，然后加入去离子水、纳米碳酸钙、op-10、十二烷基苯磺酸钠和聚乙烯醇混合均匀，升温至70-80℃，保温0.5-1.5h，然后加入甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、苯乙烯和过硫酸铵混合均匀，升温至80-90℃，保温3-5h，冷却至室温得到改性粘合剂。
本发明的一种具有高颗粒成型率的生物质棒体燃料的制备方法，包括如下步骤：
s1、将水稻秸秆、小麦秸秆、桑枝屑、木薯酒精废渣、菌棒废渣、甘蔗渣、生活淤泥和硝基纤维素粉碎后进行干燥得到物料a；
s2、将物料a、氧化钙、硫酸钙、高岭土、石灰土、煤炭粉、硅烷偶联剂kh-570、改性助燃剂、改性粘合剂、过氧化甲乙酮和异氰酸酯混合均匀后放入炭化槽中，接着放入热解炉中进行炭化，过1-3mm筛，用1mol/l盐酸溶液浸泡20-28h，去除漂浮物，再用去离子水洗至ph值接近中性，然后放入成型机中于20-50kpa下压制成型，接着于120-140℃干燥6-8h，冷却至室温得到具有高颗粒成型率的生物质棒体燃料。
本发明提出的一种具有高颗粒成型率的生物质棒体燃料，其原料包括水稻秸秆、小麦秸秆、桑枝屑、木薯酒精废渣、菌棒废渣、氧化钙、硫酸钙、甘蔗渣、高岭土、石灰土、煤炭粉、生活淤泥、硝基纤维素、硅烷偶联剂kh-570、改性助燃剂、改性粘合剂、过氧化甲乙酮和异氰酸酯。其中，改性助燃剂通过将锆粉、无水乙醇和蒸馏水混合均匀，超声分散，然后添加硅烷偶联剂kh-550，继续搅拌，离心、洗涤、干燥，得到物料a；将聚叠氮缩水甘油醚和丙酮混合后，超声分散，然后加入物料a和环乙烷混合均匀，超声分散，升温后保温，保温的过程不停搅拌，冷却至室温，静置，离心，倒出上层清液，洗涤，真空干燥，冷却至室温得到改性助燃剂，利用锆粉具有密度大、体积热值高、点火和燃烧性能良好的优点，在硅烷偶联剂kh-550作为改性剂的基础上，以聚叠氮缩水甘油醚为基料，制备得到的改性助燃剂，运用到本发明生物质棒体燃料的制备中，不仅能够有效与其他物料的融合性，进一步提高了本发明生物质棒体燃料的燃烧性能，使燃烧更加充分。其中，改性粘合剂按如下工艺进行制备：将邻苯基苯酚、碱性阴离子交换树脂、甲醇和甲醛混合均匀，然后于浴锅中加热，然后搅拌，冷却至室温，然后加入去离子水、纳米碳酸钙、op-10、十二烷基苯磺酸钠和聚乙烯醇混合均匀，升温后保温，然后加入甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、苯乙烯和过硫酸铵混合均匀，升温后保温，冷却至室温得到改性粘合剂，在邻苯酚甲醛树脂体系中引入具有长链烷基的取代酚，采用碱性阴离子交换树脂为催化剂进行改性，并在乳液合成过程中，加入聚乙烯醇即可起到保护的作用，也可以调节乳液的粘度，使之达到理想的粘度，从而使固化剂容易分散于其中，乳液的羟基含量以及固化剂中r值都会影响到粘合剂的交联密度，而且r值不同还会沉产生残留基团多少的问题，加入纳米碳酸钙，可以产生较明显的纳米增强效应，提高粘合剂的粘结强度，纳米碳酸钙的加入，不仅可以有效增强强度和耐水性，且在胶膜固化反应过程中，无毒气产生，满足了环保的要求，在保证了提高本发明生物质棒体燃料的成型基础上，还确保了添加的粘合剂不会引入有毒物质。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做出详细说明，应当了解，实施例只用于说明本发明，而不是用于对本发明进行限定，任何在本发明基础上所做的修改、等同替换等均在本发明的保护范围内。
具体实施方式中，水稻秸秆的重量份可以为40份、45份、46份、47份、48份、49份、50份、51份、52份、53份、54份、55份、56份、57份、58份、59份、60份；小麦秸秆的重量份可以为15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份、25份；桑枝屑的重量份可以为4份、4.5份、5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份、8份；木薯酒精废渣的重量份可以为2份、3份、4份、5份、6份；菌棒废渣的重量份可以为3份、3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份、6份；氧化钙的重量份可以为1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份；硫酸钙的重量份可以为2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份；甘蔗渣的重量份可以为3份、3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份、6份；高岭土的重量份可以为1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份、6份；石灰土的重量份可以为2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份；煤炭粉的重量份可以为4份、4.5份、5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份、8份；生活淤泥的重量份可以为4份、4.5份、5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份、8份、8.5份、9份；硝基纤维素的重量份可以为4份、4.5份、5份、5.5份、6份；硅烷偶联剂kh-570的重量份可以为4份、4.5份、5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份、8份；改性助燃剂的重量份可以为4份、4.5份、5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份、8份；改性粘合剂的重量份可以为5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份；过氧化甲乙酮的重量份可以为4份、4.5份、5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份、8份；异氰酸酯的重量份可以为2份、3份、4份、5份、6份。
实施例1
本发明提出的一种具有高颗粒成型率的生物质棒体燃料，其原料按重量份包括：水稻秸秆50份、小麦秸秆20份、桑枝屑6份、木薯酒精废渣4份、菌棒废渣4.5份、氧化钙2.5份、硫酸钙3.5份、甘蔗渣4.5份、高岭土3.5份、石灰土3.5份、煤炭粉6份、生活淤泥6.5份、硝基纤维素5份、硅烷偶联剂kh-5706份、改性助燃剂6份、改性粘合剂10份、过氧化甲乙酮6份、异氰酸酯4份。
改性助燃剂按如下工艺进行制备：按重量份将10份锆粉、4.5份无水乙醇和6份蒸馏水混合均匀，超声分散30min，然后添加3份硅烷偶联剂kh-550，继续搅拌1.5h，离心、洗涤、干燥，得到物料a；将4份聚叠氮缩水甘油醚和2.5份丙酮混合后，超声分散30min，然后加入物料a和6份环乙烷混合均匀，超声分散40min，然后升温至70℃，保温20min，保温的过程不停搅拌，冷却至室温，静置，离心，倒出上层清液，洗涤，真空干燥，冷却至室温得到改性助燃剂。
改性粘合剂按如下工艺进行制备：按重量份将10份邻苯基苯酚、6份碱性阴离子交换树脂、3.5份甲醇和2.5份甲醛混合均匀，然后于37.5℃水浴锅中加热30min，然后于300r/min转速搅拌30min，冷却至室温，然后加入6份去离子水、5份纳米碳酸钙、3.5份op-10、6份十二烷基苯磺酸钠和4.5份聚乙烯醇混合均匀，升温至75℃，保温1h，然后加入6份甲基丙烯酸羟丙酯、3.5份甲基丙烯酸羟乙酯、2.5份苯乙烯和4.5份过硫酸铵混合均匀，升温至85℃，保温4h，冷却至室温得到改性粘合剂。
本发明的一种具有高颗粒成型率的生物质棒体燃料的制备方法，包括如下步骤：
s1、将水稻秸秆、小麦秸秆、桑枝屑、木薯酒精废渣、菌棒废渣、甘蔗渣、生活淤泥和硝基纤维素粉碎后进行干燥得到物料a；
s2、将物料a、氧化钙、硫酸钙、高岭土、石灰土、煤炭粉、硅烷偶联剂kh-570、改性助燃剂、改性粘合剂、过氧化甲乙酮和异氰酸酯混合均匀后放入炭化槽中，接着放入热解炉中进行炭化，过2mm筛，用1mol/l盐酸溶液浸泡24h，去除漂浮物，再用去离子水洗至ph值接近中性，然后放入成型机中于35kpa下压制成型，接着于130℃干燥7h，冷却至室温得到具有高颗粒成型率的生物质棒体燃料。
实施例2
本发明提出的一种具有高颗粒成型率的生物质棒体燃料，其原料按重量份包括：水稻秸秆40份、小麦秸秆25份、桑枝屑4份、木薯酒精废渣6份、菌棒废渣3份、氧化钙4份、硫酸钙2份、甘蔗渣6份、高岭土1份、石灰土5份、煤炭粉4份、生活淤泥9份、硝基纤维素4份、硅烷偶联剂kh-5708份、改性助燃剂4份、改性粘合剂15份、过氧化甲乙酮4份、异氰酸酯6份。
改性助燃剂按如下工艺进行制备：按重量份将5份锆粉、6份无水乙醇和4份蒸馏水混合均匀，超声分散40min，然后添加1份硅烷偶联剂kh-550，继续搅拌2h，离心、洗涤、干燥，得到物料a；将2份聚叠氮缩水甘油醚和4份丙酮混合后，超声分散20min，然后加入物料a和9份环乙烷混合均匀，超声分散30min，然后升温至80℃，保温10min，保温的过程不停搅拌，冷却至室温，静置，离心，倒出上层清液，洗涤，真空干燥，冷却至室温得到改性助燃剂。
改性粘合剂按如下工艺进行制备：按重量份将5份邻苯基苯酚、9份碱性阴离子交换树脂、2份甲醇和4份甲醛混合均匀，然后于35℃水浴锅中加热40min，然后于250r/min转速搅拌40min，冷却至室温，然后加入3份去离子水、6份纳米碳酸钙、2份op-10、8份十二烷基苯磺酸钠和3份聚乙烯醇混合均匀，升温至80℃，保温0.5h，然后加入8份甲基丙烯酸羟丙酯、2份甲基丙烯酸羟乙酯、4份苯乙烯和3份过硫酸铵混合均匀，升温至90℃，保温3h，冷却至室温得到改性粘合剂。
本发明的一种具有高颗粒成型率的生物质棒体燃料的制备方法，包括如下步骤：
s1、将水稻秸秆、小麦秸秆、桑枝屑、木薯酒精废渣、菌棒废渣、甘蔗渣、生活淤泥和硝基纤维素粉碎后进行干燥得到物料a；
s2、将物料a、氧化钙、硫酸钙、高岭土、石灰土、煤炭粉、硅烷偶联剂kh-570、改性助燃剂、改性粘合剂、过氧化甲乙酮和异氰酸酯混合均匀后放入炭化槽中，接着放入热解炉中进行炭化，过1mm筛，用1mol/l盐酸溶液浸泡28h，去除漂浮物，再用去离子水洗至ph值接近中性，然后放入成型机中于20kpa下压制成型，接着于140℃干燥6h，冷却至室温得到具有高颗粒成型率的生物质棒体燃料。
实施例3
本发明提出的一种具有高颗粒成型率的生物质棒体燃料，其原料按重量份包括：水稻秸秆60份、小麦秸秆15份、桑枝屑8份、木薯酒精废渣2份、菌棒废渣6份、氧化钙1份、硫酸钙5份、甘蔗渣3份、高岭土6份、石灰土2份、煤炭粉8份、生活淤泥4份、硝基纤维素6份、硅烷偶联剂kh-5704份、改性助燃剂8份、改性粘合剂5份、过氧化甲乙酮8份、异氰酸酯2份。
改性助燃剂按如下工艺进行制备：按重量份将15份锆粉、3份无水乙醇和8份蒸馏水混合均匀，超声分散20min，然后添加5份硅烷偶联剂kh-550，继续搅拌1h，离心、洗涤、干燥，得到物料a；将6份聚叠氮缩水甘油醚和1份丙酮混合后，超声分散40min，然后加入物料a和3份环乙烷混合均匀，超声分散50min，然后升温至60℃，保温30min，保温的过程不停搅拌，冷却至室温，静置，离心，倒出上层清液，洗涤，真空干燥，冷却至室温得到改性助燃剂。
改性粘合剂按如下工艺进行制备：按重量份将15份邻苯基苯酚、3份碱性阴离子交换树脂、5份甲醇和1份甲醛混合均匀，然后于40℃水浴锅中加热20min，然后于350r/min转速搅拌20min，冷却至室温，然后加入9份去离子水、4份纳米碳酸钙、5份op-10、4份十二烷基苯磺酸钠和6份聚乙烯醇混合均匀，升温至70℃，保温1.5h，然后加入4份甲基丙烯酸羟丙酯、5份甲基丙烯酸羟乙酯、1份苯乙烯和6份过硫酸铵混合均匀，升温至80℃，保温5h，冷却至室温得到改性粘合剂。
本发明的一种具有高颗粒成型率的生物质棒体燃料的制备方法，包括如下步骤：
s1、将水稻秸秆、小麦秸秆、桑枝屑、木薯酒精废渣、菌棒废渣、甘蔗渣、生活淤泥和硝基纤维素粉碎后进行干燥得到物料a；
s2、将物料a、氧化钙、硫酸钙、高岭土、石灰土、煤炭粉、硅烷偶联剂kh-570、改性助燃剂、改性粘合剂、过氧化甲乙酮和异氰酸酯混合均匀后放入炭化槽中，接着放入热解炉中进行炭化，过3mm筛，用1mol/l盐酸溶液浸泡20h，去除漂浮物，再用去离子水洗至ph值接近中性，然后放入成型机中于50kpa下压制成型，接着于120℃干燥8h，冷却至室温得到具有高颗粒成型率的生物质棒体燃料。
实施例4
本发明提出的一种具有高颗粒成型率的生物质棒体燃料，其原料按重量份包括：水稻秸秆45份、小麦秸秆22份、桑枝屑5份、木薯酒精废渣5份、菌棒废渣4份、氧化钙3份、硫酸钙3份、甘蔗渣5份、高岭土2份、石灰土4份、煤炭粉5份、生活淤泥8份、硝基纤维素4.5份、硅烷偶联剂kh-5707份、改性助燃剂5份、改性粘合剂12份、过氧化甲乙酮5份、异氰酸酯5份。
改性助燃剂按如下工艺进行制备：按重量份将8份锆粉、5份无水乙醇和5份蒸馏水混合均匀，超声分散35min，然后添加2份硅烷偶联剂kh-550，继续搅拌1.8h，离心、洗涤、干燥，得到物料a；将3份聚叠氮缩水甘油醚和3份丙酮混合后，超声分散25min，然后加入物料a和8份环乙烷混合均匀，超声分散35min，然后升温至75℃，保温15min，保温的过程不停搅拌，冷却至室温，静置，离心，倒出上层清液，洗涤，真空干燥，冷却至室温得到改性助燃剂。
改性粘合剂按如下工艺进行制备：按重量份将8份邻苯基苯酚、8份碱性阴离子交换树脂、3份甲醇和3份甲醛混合均匀，然后于36℃水浴锅中加热35min，然后于280r/min转速搅拌35min，冷却至室温，然后加入4份去离子水、5.5份纳米碳酸钙、3份op-10、7份十二烷基苯磺酸钠和4份聚乙烯醇混合均匀，升温至78℃，保温0.8h，然后加入7份甲基丙烯酸羟丙酯、3份甲基丙烯酸羟乙酯、3份苯乙烯和4份过硫酸铵混合均匀，升温至88℃，保温3.5h，冷却至室温得到改性粘合剂。
本发明的一种具有高颗粒成型率的生物质棒体燃料的制备方法，包括如下步骤：
s1、将水稻秸秆、小麦秸秆、桑枝屑、木薯酒精废渣、菌棒废渣、甘蔗渣、生活淤泥和硝基纤维素粉碎后进行干燥得到物料a；
s2、将物料a、氧化钙、硫酸钙、高岭土、石灰土、煤炭粉、硅烷偶联剂kh-570、改性助燃剂、改性粘合剂、过氧化甲乙酮和异氰酸酯混合均匀后放入炭化槽中，接着放入热解炉中进行炭化，过1.5mm筛，用1mol/l盐酸溶液浸泡26h，去除漂浮物，再用去离子水洗至ph值接近中性，然后放入成型机中于25kpa下压制成型，接着于135℃干燥6.5h，冷却至室温得到具有高颗粒成型率的生物质棒体燃料。
实施例5
本发明提出的一种具有高颗粒成型率的生物质棒体燃料，其原料按重量份包括：水稻秸秆55份、小麦秸秆18份、桑枝屑7份、木薯酒精废渣3份、菌棒废渣5份、氧化钙2份、硫酸钙4份、甘蔗渣4份、高岭土5份、石灰土3份、煤炭粉7份、生活淤泥5份、硝基纤维素5.5份、硅烷偶联剂kh-5705份、改性助燃剂7份、改性粘合剂8份、过氧化甲乙酮7份、异氰酸酯3份。
改性助燃剂按如下工艺进行制备：按重量份将12份锆粉、4份无水乙醇和7份蒸馏水混合均匀，超声分散25min，然后添加4份硅烷偶联剂kh-550，继续搅拌1.2h，离心、洗涤、干燥，得到物料a；将5份聚叠氮缩水甘油醚和2份丙酮混合后，超声分散35min，然后加入物料a和4份环乙烷混合均匀，超声分散45min，然后升温至65℃，保温25min，保温的过程不停搅拌，冷却至室温，静置，离心，倒出上层清液，洗涤，真空干燥，冷却至室温得到改性助燃剂。
改性粘合剂按如下工艺进行制备：按重量份将12份邻苯基苯酚、4份碱性阴离子交换树脂、4份甲醇和2份甲醛混合均匀，然后于39℃水浴锅中加热25min，然后于320r/min转速搅拌25min，冷却至室温，然后加入8份去离子水、4.5份纳米碳酸钙、4份op-10、5份十二烷基苯磺酸钠和5份聚乙烯醇混合均匀，升温至72℃，保温1.2h，然后加入5份甲基丙烯酸羟丙酯、4份甲基丙烯酸羟乙酯、2份苯乙烯和5份过硫酸铵混合均匀，升温至82℃，保温4.5h，冷却至室温得到改性粘合剂。
本发明的一种具有高颗粒成型率的生物质棒体燃料的制备方法，包括如下步骤：
s1、将水稻秸秆、小麦秸秆、桑枝屑、木薯酒精废渣、菌棒废渣、甘蔗渣、生活淤泥和硝基纤维素粉碎后进行干燥得到物料a；
s2、将物料a、氧化钙、硫酸钙、高岭土、石灰土、煤炭粉、硅烷偶联剂kh-570、改性助燃剂、改性粘合剂、过氧化甲乙酮和异氰酸酯混合均匀后放入炭化槽中，接着放入热解炉中进行炭化，过2.5mm筛，用1mol/l盐酸溶液浸泡22h，去除漂浮物，再用去离子水洗至ph值接近中性，然后放入成型机中于45kpa下压制成型，接着于125℃干燥7.5h，冷却至室温得到具有高颗粒成型率的生物质棒体燃料。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。