本发明属于生物质燃料
技术领域：
，具体涉及一种生物质燃料。
背景技术：
随着经济的发展。能源和环境问题已成为全球关注的焦点，传统的诸如煤、石油和天然气等化石能源由于日益枯竭带来的能源危机和其燃烧产生的污染问题日益突出，开发洁净的可再生能源迫在眉睫。在当今能源日趋紧张的情况下，越来越引起人们的关注。生物质中硫含量和灰分含量较低，利用过程中对环境污染小，不会增加自然界碳的循环总量，对于未来的能源战略具有深远意义。在可收集的条件下，目前可利用的生物质能资源主要是传统生物质，包括农作物秸秆、薪柴、禽畜粪便、生活垃圾、工业有机废渣与废水等。生物质是一种多样性的能源资源，来源广泛，应用简单，作为一种有效的替代能源具有良好的应用前景。为了减轻化石能源对环境造成的影响，同时减少对化石能源的依赖，需要改变能源生产和消费方式，开发利用生物质能等可再生的清洁能源对建立可持续的能源系统，促进国民经济发展和环境保护具有重大意义。生物质是指有机物中除石化燃料外的所有来源于动植物并能再生的物质，因此，它是地球上一个巨大的能源库。植物的光合作用是燃烧反应的逆过程，而燃烧反应是人类获取和使用能源的主要方式，如果这两个过程能相互匹配，形成完整循环，生物质能源将取之不尽，用之不竭。近些年来，利用林木加工废弃物，秸杆等粉碎加工后制成生物质颗粒燃料的研究和应用也逐渐增加，目前生物质能源主要通过直接挤压成型直接形成条状、颗粒状或块状，成型厚度和压实密度互相制约，存在着燃烧存在着燃烧时间短，热量不高的缺陷。因此需开发一种热效高的生物质燃料产品。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题：针对目前常用燃料热效低的问题，提供一种生物质燃料。为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：一种生物质燃料，包括如下组分：3~7份助剂、5~10份纳米氧化镁、10~15份氢化蓖麻油，其特征在于，还包括：20~40份复合燃料组分a、18~30份复合燃料组分b。所述复合燃料组分a的制备方法，包括如下步骤：（1）按质量比1：12~18取海藻糖、硫酸溶液混合，微波处理，得微波处理液，按质量份数计，取5~10份海藻糖、20~40份微波处理液、15~20份酶解液、7~15份酵母膏，700~900份水混合，调节ph，按6%接种量接种巴氏梭菌，通氮气保护，于28~32℃发酵3~6天，得发酵物，取发酵物调节ph，按6%的接种量接种甲酸甲烷杆菌，通氮气保护，于30~35℃，发酵3~6天，得二次发酵物，备用；（2）按质量份数计，取80~100份抗生素菌渣、6~10份麸皮、6~10份米糠、12~18份啤酒渣混合搅拌，高压匀质，得预混物，取预混物于28~40℃固态发酵，得发酵产物，取发酵产物干燥，粉碎过筛，取过筛颗粒按质量比1：12~18加入水混合，通氮气保护，程序升温至140~160℃，保温，开阀泄压，过滤，得高压水处理液，取高压水处理液离心，取离心物抽真空，等离子放电处理，得菌渣处理物；（3）按质量比5：4：0.1~0.3取备用的二次发酵物、菌渣处理物、柚子皮预处理物于密闭混合碾磨，即得复合燃料组分a。所述步骤（1）中的抗生素菌渣：头孢菌素菌渣、青霉素菌渣、卡那霉素菌渣中的任意一种。所述步骤（1）中的酶解液：按质量比1：15~20：5：50~70取海藻糖水解酶、马来酸钠、牛血清蛋白、硫酸铵溶液混合，即得酶解液。所述步骤（2）中的柚子皮预处理物：取柚子皮水清，烘干，粉碎过筛，取过筛颗粒按质量比1：5~8：3加入乙醇溶液、石油醚混合搅拌，室温浸泡，过滤，取滤渣水洗，干燥，高温炭化，冷却，即得柚子皮预处理物。所述复合燃料组分b的制备：按质量比4：1~2：5：1取硝酸钠、氧化铜、二氧化锰、阿拉伯胶混合，加入硝酸钠质量2~4倍的球磨介质，按球料质量比20~30：1加入氧化锆球磨珠，球磨，得球磨料，取球磨料加入球磨料质量6~10%的乙醇溶液、球磨料质量3~6%辅剂的混合，液氮喷淋，碾磨，得碾磨料，取碾磨料制粒，用碾磨料质量30~45%的包衣液进行喷雾包衣，即得复合燃料组分b。所述球磨介质：按质量比10：1~2取乙醇溶液、十六烷基三甲基溴化铵混合，即得球磨介质。所述辅剂：按质量比5：1：1~3取淀粉、异氰酸酯、柠檬酸钠混合，即得辅剂。所述包衣液：按质量份数计，取10~15份羟丙甲纤维素、8~12份乙基纤维素、30~45份二氯甲烷混合，剪切分散，得分散液，取分散液按质量比3：0.1~0.3：5加入环氧大豆油、水混合搅拌，即得包衣液。所述助剂：按质量比5：1~3取仲烷基磺酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚混合，即得助剂。本发明与其他方法相比，有益技术效果是：本发明以海藻糖及其酶解产物、稀酸微波处理产物，共同作为发酵的能量来源，光酵解产氢后，接着酵解产甲烷，大大提高对其培养液的能量利用及转化、生物质atp的转化，得以生成氢气、甲烷及部分甲醇、乙醇，对柚子皮预处理，提高其吸附性，可对氢气和甲烷起到储存作用，便于进一步提高热效，以抗生素菌渣为原料与麦麸、米糠等营养成分配合，固态发酵，提高其内部的有机质，再借助水热法，使得菌渣沉淀、脱水、干燥使得获得的固体生物燃料固含量和热值随着水处理温度的上升和保温作用使得其内部细胞破裂，细胞内溢物与胞外聚合物分别分解，形成超胶体分散作用，大大提高其热值，活化其中焦油的成分，使得部分非凯式有机氮转化为凯氏有机氮，并最终以nh4+-n的形式进入液相迁移途径，减少氮氧化物的生成，对硝酸钠、氧化铜、二氧化锰、阿拉伯胶进行球磨混合后，包衣处理，可在本生物质燃料燃烧作用时缓慢提供助燃效果，添加的mno2、nano3受热作用下会分解释放活性氧，阿拉伯胶含有的高分子多糖和多种金属离子可起到促进氧流动，达到加强燃烧作用，各组分相互配合，起到提高燃烧热效的作用。具体实施方式抗生素菌渣：头孢菌素菌渣、青霉素菌渣、卡那霉素菌渣中的任意一种。酶解液：按质量比1：15~20：5：50~70取酶活性为4200u/ml的海藻糖水解酶、马来酸钠、牛血清蛋白、质量分数10%的硫酸铵溶液混合，即得酶解液。柚子皮预处理物：取柚子皮用柚子皮3~7倍的水清净后，于70~85℃烘箱烘干，放入粉碎机中，粉碎过120目筛，取过筛颗粒按质量比1：5~8：3加入体积分数为60%的乙醇溶液、石油醚混合搅拌，室温浸泡3~5h，过滤，取滤渣用水清洗3~5次后，移至70~90℃烘箱干燥至恒重，高温炉中以500~600℃，炭化10~20min，自然冷却，即得柚子皮预处理物。助剂：按质量比5：1~3取仲烷基磺酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚混合，即得助剂。球磨介质：按质量比10：1~2取体积分数60%的乙醇溶液、十六烷基三甲基溴化铵混合，即得球磨介质。辅剂：按质量比5：1：1~3取淀粉、异氰酸酯、柠檬酸钠混合，即得辅剂。包衣液：按质量份数计，取10~15份羟丙甲纤维素、8~12份乙基纤维素、30~45份二氯甲烷于反应釜混合，以2000~3000r/min剪切分散6~10min，得分散液，取分散液按质量比3：0.1~0.3：5加入环氧大豆油、水混合，以400~600r/min搅拌30~50min，即得包衣液。复合燃料组分a的制备方法，包括如下步骤：（1）按质量比1：12~18取海藻糖、质量分数10%的硫酸溶液于聚四氟乙烯微波消解罐混合，以500w微波处理15~25min，得微波处理液，按质量份数计，取5~10份海藻糖、20~40份微波处理液、15~20份酶解液、7~15份酵母膏，700~900份去离子水混合，用浓度1mol/l的naoh溶液调节ph至6~7，按6%接种量接种巴氏梭菌，通氮气保护，于28~32℃、5500~6000lux光照强度下进行发酵3~6天，得发酵物，取发酵物加入1mol/l的naoh溶液调节ph至8.0~8.5，按6%的接种量接种甲酸甲烷杆菌于其中，通氮气保护，于30~35℃，发酵3~6天，得二次发酵物，撤去氮气保护，备用；（2）按质量份数计，取80~100份抗生素菌渣、6~10份麸皮、6~10份米糠、12~18份啤酒渣混合，以400~600r/min搅拌1~3h，以1~3mpa高压匀质5~10min，得预混物，取预混物于28~40℃固态发酵4~7天，得发酵产物，取发酵产物于80~95℃烘箱干燥，粉碎过80目筛，取过筛颗粒按质量比1：12~18加入去离子水于反应釜混合，通氮气保护，设定压强为20mpa，以6~10℃速率程序升温至140~160℃，保温3~5h，开阀门泄压，过滤，得高压水处理液，取高压水处理液以3000~4000r/min离心15~25min，取离心物于抽真空去除水分后，平铺于平板，放入真空室，通氩气保护，等离子放电处理，得菌渣处理物；（3）按质量比5：4：0.1~0.3取备用的二次发酵物、菌渣处理物、柚子皮预处理物于密闭反应器混合，以400~600r/min碾磨20~45min，即得复合燃料组分a。复合燃料组分b的制备：按质量比4：1~2：5：1取硝酸钠、氧化铜、二氧化锰、阿拉伯胶混合，加入硝酸钠质量2~4倍的球磨介质，按球料质量比20~30：1加入氧化锆球磨珠，以350~500r/min球磨1~3h，得球磨料，取球磨料加入球磨料质量6~10%的体积分数为60%的乙醇溶液、球磨料质量3~6%辅剂的混合，以液氮喷淋，再以300~500r/min碾磨20~45min，得碾磨料，取碾磨料于模具制成直径1~3cm小球，用碾磨料质量30~45%的包衣液进行喷雾包衣，即得复合燃料组分b。一种生物质燃料，按质量份数计，包括如下组分：3~7份助剂、5~10份纳米氧化镁、10~15份氢化蓖麻油、20~40份复合燃料组分a、18~30份复合燃料组分b。一种生物质燃料的制备方法，包括如下步骤：按质量份数计，包括如下组分：3~7份助剂、5~10份纳米氧化镁、10~15份氢化蓖麻油、20~40份复合燃料组分a、18~30份复合燃料组分b于反应釜混合，以800~1000r/min搅拌15~30min，以500w微波处理10~15min后，于造粒机挤压造粒，即得生物质燃料。抗生素菌渣：头孢菌素菌渣。酶解液：按质量比1：15：5：50取酶活性为4200u/ml的海藻糖水解酶、马来酸钠、牛血清蛋白、质量分数10%的硫酸铵溶液混合，即得酶解液。柚子皮预处理物：取柚子皮用柚子皮3倍的水清净后，于70℃烘箱烘干，放入粉碎机中，粉碎过120目筛，取过筛颗粒按质量比1：5：3加入体积分数为60%的乙醇溶液、石油醚混合搅拌，室温浸泡3h，过滤，取滤渣用水清洗3次后，移至70℃烘箱干燥至恒重，高温炉中以500℃，炭化10min，自然冷却，即得柚子皮预处理物。助剂：按质量比5：1取仲烷基磺酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚混合，即得助剂。球磨介质：按质量比10：1取体积分数60%的乙醇溶液、十六烷基三甲基溴化铵混合，即得球磨介质。辅剂：按质量比5：1：1取淀粉、异氰酸酯、柠檬酸钠混合，即得辅剂。包衣液：按质量份数计，取10份羟丙甲纤维素、8份乙基纤维素、30份二氯甲烷于反应釜混合，以2000r/min剪切分散6min，得分散液，取分散液按质量比3：0.1：5加入环氧大豆油、水混合，以400r/min搅拌30min，即得包衣液。复合燃料组分a的制备方法，包括如下步骤：（1）按质量比1：12取海藻糖、质量分数10%的硫酸溶液于聚四氟乙烯微波消解罐混合，以500w微波处理15min，得微波处理液，按质量份数计，取5份海藻糖、20份微波处理液、15份酶解液、7份酵母膏，700份去离子水混合，用浓度1mol/l的naoh溶液调节ph至6，按6%接种量接种巴氏梭菌，通氮气保护，于28℃、5500lux光照强度下进行发酵3天，得发酵物，取发酵物加入1mol/l的naoh溶液调节ph至8.0，按6%的接种量接种甲酸甲烷杆菌于其中，通氮气保护，于30℃，发酵3天，得二次发酵物，撤去氮气保护，备用；（2）按质量份数计，取80份抗生素菌渣、6份麸皮、6份米糠、12份啤酒渣混合，以400r/min搅拌1h，以1mpa高压匀质5min，得预混物，取预混物于28℃固态发酵4天，得发酵产物，取发酵产物于80℃烘箱干燥，粉碎过80目筛，取过筛颗粒按质量比1：12加入去离子水于反应釜混合，通氮气保护，设定压强为20mpa，以6℃速率程序升温至140℃，保温3h，开阀门泄压，过滤，得高压水处理液，取高压水处理液以3000r/min离心15min，取离心物于抽真空去除水分后，平铺于平板，放入真空室，通氩气保护，等离子放电处理，得菌渣处理物；（3）按质量比5：4：0.1取备用的二次发酵物、菌渣处理物、柚子皮预处理物于密闭反应器混合，以400r/min碾磨20min，即得复合燃料组分a。复合燃料组分b的制备：按质量比4：1：5：1取硝酸钠、氧化铜、二氧化锰、阿拉伯胶混合，加入硝酸钠质量2倍的球磨介质，按球料质量比20：1加入氧化锆球磨珠，以350r/min球磨1~3h，得球磨料，取球磨料加入球磨料质量6%的体积分数为60%的乙醇溶液、球磨料质量3~6%辅剂的混合，以液氮喷淋，再以300r/min碾磨20min，得碾磨料，取碾磨料于模具制成直径1cm小球，用碾磨料质量30%的包衣液进行喷雾包衣，即得复合燃料组分b。一种生物质燃料，按质量份数计，包括如下组分：3份助剂、5份纳米氧化镁、10份氢化蓖麻油、20份复合燃料组分a、18份复合燃料组分b。一种生物质燃料的制备方法，包括如下步骤：按质量份数计，包括如下组分：3份助剂、5份纳米氧化镁、10份氢化蓖麻油、20份复合燃料组分a、18份复合燃料组分b于反应釜混合，以800r/min搅拌15min，以500w微波处理10min后，于造粒机挤压造粒，即得生物质燃料。抗生素菌渣：青霉素菌渣。酶解液：按质量比1：18：5：60取酶活性为4200u/ml的海藻糖水解酶、马来酸钠、牛血清蛋白、质量分数10%的硫酸铵溶液混合，即得酶解液。柚子皮预处理物：取柚子皮用柚子皮5倍的水清净后，于78℃烘箱烘干，放入粉碎机中，粉碎过120目筛，取过筛颗粒按质量比1：6：3加入体积分数为60%的乙醇溶液、石油醚混合搅拌，室温浸泡4h，过滤，取滤渣用水清洗4次后，移至80℃烘箱干燥至恒重，高温炉中以550℃，炭化15min，自然冷却，即得柚子皮预处理物。助剂：按质量比5：2取仲烷基磺酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚混合，即得助剂。球磨介质：按质量比10：1.5取体积分数60%的乙醇溶液、十六烷基三甲基溴化铵混合，即得球磨介质。辅剂：按质量比5：1：2取淀粉、异氰酸酯、柠檬酸钠混合，即得辅剂。包衣液：按质量份数计，取13份羟丙甲纤维素、10份乙基纤维素、35份二氯甲烷于反应釜混合，以2500r/min剪切分散8min，得分散液，取分散液按质量比3：0.2：5加入环氧大豆油、水混合，以500r/min搅拌40min，即得包衣液。复合燃料组分a的制备方法，包括如下步骤：（1）按质量比1：16取海藻糖、质量分数10%的硫酸溶液于聚四氟乙烯微波消解罐混合，以500w微波处理22min，得微波处理液，按质量份数计，取8份海藻糖、30份微波处理液、18份酶解液、13份酵母膏，800份去离子水混合，用浓度1mol/l的naoh溶液调节ph至6.5，按6%接种量接种巴氏梭菌，通氮气保护，于30℃、5800lux光照强度下进行发酵4天，得发酵物，取发酵物加入1mol/l的naoh溶液调节ph至8.3，按6%的接种量接种甲酸甲烷杆菌于其中，通氮气保护，于32℃，发酵4天，得二次发酵物，撤去氮气保护，备用；（2）按质量份数计，取90份抗生素菌渣、8份麸皮、8份米糠、16份啤酒渣混合，以500r/min搅拌2h，以2mpa高压匀质6min，得预混物，取预混物于30℃固态发酵5天，得发酵产物，取发酵产物于89℃烘箱干燥，粉碎过80目筛，取过筛颗粒按质量比1：16加入去离子水于反应釜混合，通氮气保护，设定压强为20mpa，以8℃速率程序升温至150℃，保温4h，开阀门泄压，过滤，得高压水处理液，取高压水处理液以3500r/min离心18min，取离心物于抽真空去除水分后，平铺于平板，放入真空室，通氩气保护，等离子放电处理，得菌渣处理物；（3）按质量比5：4：0.2取备用的二次发酵物、菌渣处理物、柚子皮预处理物于密闭反应器混合，以500r/min碾磨40min，即得复合燃料组分a。复合燃料组分b的制备：按质量比4：1.5：5：1取硝酸钠、氧化铜、二氧化锰、阿拉伯胶混合，加入硝酸钠质量3倍的球磨介质，按球料质量比25：1加入氧化锆球磨珠，以400r/min球磨1~3h，得球磨料，取球磨料加入球磨料质量8%的体积分数为60%的乙醇溶液、球磨料质量4%辅剂的混合，以液氮喷淋，再以400r/min碾磨35min，得碾磨料，取碾磨料于模具制成直径2cm小球，用碾磨料质量35%的包衣液进行喷雾包衣，即得复合燃料组分b。一种生物质燃料，按质量份数计，包括如下组分：4份助剂、8份纳米氧化镁、13份氢化蓖麻油、30份复合燃料组分a、25份复合燃料组分b。一种生物质燃料的制备方法，包括如下步骤：按质量份数计，包括如下组分：5份助剂、8份纳米氧化镁、12份氢化蓖麻油、30份复合燃料组分a、22份复合燃料组分b于反应釜混合，以900r/min搅拌20min，以500w微波处理13min后，于造粒机挤压造粒，即得生物质燃料。抗生素菌渣：卡那霉素菌渣。酶解液：按质量比1：20：5：70取酶活性为4200u/ml的海藻糖水解酶、马来酸钠、牛血清蛋白、质量分数10%的硫酸铵溶液混合，即得酶解液。柚子皮预处理物：取柚子皮用柚子皮7倍的水清净后，于85℃烘箱烘干，放入粉碎机中，粉碎过120目筛，取过筛颗粒按质量比1：8：3加入体积分数为60%的乙醇溶液、石油醚混合搅拌，室温浸泡5h，过滤，取滤渣用水清洗5次后，移至90℃烘箱干燥至恒重，高温炉中以600℃，炭化20min，自然冷却，即得柚子皮预处理物。助剂：按质量比5：3取仲烷基磺酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚混合，即得助剂。球磨介质：按质量比10：2取体积分数60%的乙醇溶液、十六烷基三甲基溴化铵混合，即得球磨介质。辅剂：按质量比5：1：3取淀粉、异氰酸酯、柠檬酸钠混合，即得辅剂。包衣液：按质量份数计，取15份羟丙甲纤维素、12份乙基纤维素、45份二氯甲烷于反应釜混合，以3000r/min剪切分散10min，得分散液，取分散液按质量比3：0.3：5加入环氧大豆油、水混合，以600r/min搅拌50min，即得包衣液。复合燃料组分a的制备方法，包括如下步骤：（1）按质量比1：18取海藻糖、质量分数10%的硫酸溶液于聚四氟乙烯微波消解罐混合，以500w微波处理25min，得微波处理液，按质量份数计，取10份海藻糖、40份微波处理液、20份酶解液、15份酵母膏，900份去离子水混合，用浓度1mol/l的naoh溶液调节ph至7，按6%接种量接种巴氏梭菌，通氮气保护，于32℃、6000lux光照强度下进行发酵6天，得发酵物，取发酵物加入1mol/l的naoh溶液调节ph至8.5，按6%的接种量接种甲酸甲烷杆菌于其中，通氮气保护，于35℃，发酵6天，得二次发酵物，撤去氮气保护，备用；（2）按质量份数计，取100份抗生素菌渣、10份麸皮、10份米糠、18份啤酒渣混合，以600r/min搅拌3h，以3mpa高压匀质10min，得预混物，取预混物于40℃固态发酵7天，得发酵产物，取发酵产物于95℃烘箱干燥，粉碎过80目筛，取过筛颗粒按质量比1：18加入去离子水于反应釜混合，通氮气保护，设定压强为20mpa，以10℃速率程序升温至160℃，保温5h，开阀门泄压，过滤，得高压水处理液，取高压水处理液以4000r/min离心25min，取离心物于抽真空去除水分后，平铺于平板，放入真空室，通氩气保护，等离子放电处理，得菌渣处理物；（3）按质量比5：4：0.3取备用的二次发酵物、菌渣处理物、柚子皮预处理物于密闭反应器混合，以600r/min碾磨45min，即得复合燃料组分a。复合燃料组分b的制备：按质量比4：2：5：1取硝酸钠、氧化铜、二氧化锰、阿拉伯胶混合，加入硝酸钠质量4倍的球磨介质，按球料质量比30：1加入氧化锆球磨珠，以500r/min球磨1~3h，得球磨料，取球磨料加入球磨料质量10%的体积分数为60%的乙醇溶液、球磨料质量6%辅剂的混合，以液氮喷淋，再以500r/min碾磨45min，得碾磨料，取碾磨料于模具制成直径3cm小球，用碾磨料质量45%的包衣液进行喷雾包衣，即得复合燃料组分b。一种生物质燃料，按质量份数计，包括如下组分：7份助剂、10份纳米氧化镁、15份氢化蓖麻油、40份复合燃料组分a、30份复合燃料组分b。一种生物质燃料的制备方法，包括如下步骤：按质量份数计，包括如下组分：7份助剂、10份纳米氧化镁、15份氢化蓖麻油、40份复合燃料组分a、30份复合燃料组分b于反应釜混合，以1000r/min搅拌30min，以500w微波处理15min后，于造粒机挤压造粒，即得生物质燃料。对比例1：与实施例1的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少复合燃料组分a。对比例2：与实施例1的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少复合燃料组分b。对比例3：无锡市某公司生产的生物质燃料。将实施例所得生物质燃料与对比例所得生物质燃料按照gb/t30727-2014进行测试，测试结果如表1所示表1：测试项目实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2对比例3热值（kcal/kg）565055655500532053504790燃烧率（%）98.296.397.395.39591.4热效率（%）96.895.396.594.192.58:5从表1可以看到，本发明方法制备所得的生物质成型燃料热值在5200lcal/kg以上，燃烧率在95%以上，热效率在92%以上。而传统的生物质成型燃料的具体燃烧性能为：热值在4500～4800kcal/kg，燃烧率在90～96之间，热率在80～90之间。相比之下，本发明的助燃型生物质成型燃料的制备方法在热值、燃烧率和热率等燃烧性能指标均有显著的提升，具有广泛的应用前景。当前第1页12