本发明属于现代农业产业技术领域，具体涉及一种降低秸秆生物颗粒燃料挥发分的方法。
背景技术
生物质燃料：是指将生物质材料燃烧作为燃料，一般主要是农林废弃物（如秸秆、锯末、甘蔗渣、稻糠等），主要区别于化石燃料。在目前的国家政策和环保标准中，直接燃烧生物质属于高污染燃料，只在农村的大灶中使用，不允许在城市中使用。生物质燃料的应用，实际主要是生物质成型燃料，是将农林废物作为原材料，经过粉碎、混合、挤压、烘干等工艺，制成各种成型（如块状、颗粒状等）的，可直接燃烧的一种新型清洁燃料。
秸秆固化成型技术是采用稻草秸秆、麦秸秆、玉米秸秆等农业废弃物作为原材料，通过专用设备秸秆压块机经过粉碎处理、压缩处理等工艺，压制成一种可直接燃烧的固体生物质燃料。这种处理方法虽然使得秸秆燃料便于储存和运输，但是仍然以原生态生物质形态存在，直接进行燃烧会使得有机物在燃烧时被热解脱除，随着烟气挥发至空气中，不仅会造成能源利用率的下降，还会造成极大的环境污染。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种降低秸秆生物颗粒燃料挥发分的方法，将秸秆原生生物质经过炭化处理制备得到生物质炭燃料。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种降低秸秆生物颗粒燃料挥发分的方法，包括以下步骤：
（1）将秸秆晒干至含水量在10-14%之间，使用搅碎机绞碎至1-2毫米之间，加入焦粉、造纸废浆污泥、高岭土、粘结剂混合搅拌均匀，然后置于65-70℃真空干燥箱中固结2-3小时，空冷至常温，然后送入热压机中加压成型，压力为22-25mpa，加热温度为50-60℃；
（2）将热压成型的物料加入到加热炉中，设定参数，分为两段进行炭化，一段炭化条件为：炭化升温速率为24-25℃/分钟，炭化温度为500-520℃，炭化时间为12-15分钟，二段炭化条件为：炭化升温速率为32-33℃/分钟，炭化温度为720-740℃，炭化时间为18-20分钟，炭化后以40-50℃/分钟的速度降温，得到炭化物料加工成所需颗粒大小。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述粘结剂按照重量份计由以下成分制成：粘土40-45份、环氧树脂15-18份、三乙醇胺18-20份、水30-35份。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述焦粉、造纸废浆污泥、高岭土、粘结剂混合质量比为：5-6:8-9:3-4:0.14-0.18。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述焦粉、造纸废浆污泥、高岭土、粘结剂总量占秸秆质量的1.25-1.30%。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）所述炭化过程中对产生的焦油、气体进行回收处理利用。
作为对上述方案的进一步描述，所述秸秆为水稻秸秆、玉米秸秆、大豆秸秆中的一种或几种。
本发明相比现有技术具有以下优点：为了解决现有秸秆燃料在燃烧过程中挥发分产出量大的问题，本发明提供了一种降低秸秆生物颗粒燃料挥发分的方法，将秸秆原生生物质经过炭化处理制备得到生物质炭燃料，通过控制炭化过程，能够将挥发分充分脱除，并且木质素等有机物成炭量显著攀升，提高了燃料特性，制备得到的燃料产率高，内部结构紧密，燃烧过程稳定，持续时间长，燃烬度高，燃烧的挥发分含量低于4%，不仅可用于日常生活和餐饮业，还可以用于矿产冶炼，极大的节约了对不可再生能源的消耗，本发明有效解决了了秸秆燃料在燃烧过程中燃料特性差的问题，提高了秸秆废料的利用价值以及对环境保护的力度，能够实现资源极大化利用以及保护环境的现实意义，是一种极为值得推广使用的技术方案。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明所提供的技术方案。
实施例1
一种降低秸秆生物颗粒燃料挥发分的方法，包括以下步骤：
（1）将秸秆晒干至含水量在10-14%之间，使用搅碎机绞碎至1-2毫米之间，加入焦粉、造纸废浆污泥、高岭土、粘结剂混合搅拌均匀，然后置于65℃真空干燥箱中固结2小时，空冷至常温，然后送入热压机中加压成型，压力为22mpa，加热温度为50℃；
（2）将热压成型的物料加入到加热炉中，设定参数，分为两段进行炭化，一段炭化条件为：炭化升温速率为24℃/分钟，炭化温度为500℃，炭化时间为12分钟，二段炭化条件为：炭化升温速率为32℃/分钟，炭化温度为720℃，炭化时间为18分钟，炭化后以40℃/分钟的速度降温，得到炭化物料加工成所需颗粒大小。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述粘结剂按照重量份计由以下成分制成：粘土40份、环氧树脂15份、三乙醇胺18份、水30份。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述焦粉、造纸废浆污泥、高岭土、粘结剂混合质量比为：5:8:3:0.14。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述焦粉、造纸废浆污泥、高岭土、粘结剂总量占秸秆质量的1.25%。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）所述炭化过程中对产生的焦油、气体进行回收处理利用。
作为对上述方案的进一步描述，所述秸秆为水稻秸秆、玉米秸秆、大豆秸秆中的一种或几种。
实施例2
一种降低秸秆生物颗粒燃料挥发分的方法，包括以下步骤：
（1）将秸秆晒干至含水量在10-14%之间，使用搅碎机绞碎至1-2毫米之间，加入焦粉、造纸废浆污泥、高岭土、粘结剂混合搅拌均匀，然后置于68℃真空干燥箱中固结2.5小时，空冷至常温，然后送入热压机中加压成型，压力为23mpa，加热温度为55℃；
（2）将热压成型的物料加入到加热炉中，设定参数，分为两段进行炭化，一段炭化条件为：炭化升温速率为24.5℃/分钟，炭化温度为510℃，炭化时间为13分钟，二段炭化条件为：炭化升温速率为32.5℃/分钟，炭化温度为730℃，炭化时间为19分钟，炭化后以45℃/分钟的速度降温，得到炭化物料加工成所需颗粒大小。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述粘结剂按照重量份计由以下成分制成：粘土42份、环氧树脂16份、三乙醇胺19份、水33份。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述焦粉、造纸废浆污泥、高岭土、粘结剂混合质量比为：5.5:8.5:3.5:0.16。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述焦粉、造纸废浆污泥、高岭土、粘结剂总量占秸秆质量的1.28%。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）所述炭化过程中对产生的焦油、气体进行回收处理利用。
作为对上述方案的进一步描述，所述秸秆为水稻秸秆、玉米秸秆、大豆秸秆中的一种或几种。
实施例3
一种降低秸秆生物颗粒燃料挥发分的方法，包括以下步骤：
（1）将秸秆晒干至含水量在10-14%之间，使用搅碎机绞碎至1-2毫米之间，加入焦粉、造纸废浆污泥、高岭土、粘结剂混合搅拌均匀，然后置于70℃真空干燥箱中固结3小时，空冷至常温，然后送入热压机中加压成型，压力为25mpa，加热温度为60℃；
（2）将热压成型的物料加入到加热炉中，设定参数，分为两段进行炭化，一段炭化条件为：炭化升温速率为25℃/分钟，炭化温度为520℃，炭化时间为15分钟，二段炭化条件为：炭化升温速率为33℃/分钟，炭化温度为740℃，炭化时间为20分钟，炭化后以50℃/分钟的速度降温，得到炭化物料加工成所需颗粒大小。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述粘结剂按照重量份计由以下成分制成：粘土45份、环氧树脂18份、三乙醇胺20份、水35份。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述焦粉、造纸废浆污泥、高岭土、粘结剂混合质量比为：6:9:4:0.18。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述焦粉、造纸废浆污泥、高岭土、粘结剂总量占秸秆质量的1.30%。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）所述炭化过程中对产生的焦油、气体进行回收处理利用。
作为对上述方案的进一步描述，所述秸秆为水稻秸秆、玉米秸秆、大豆秸秆中的一种或几种。
对比例1
与实施例1的区别仅在于，省略对焦粉、造纸废浆污泥的添加，其余保持一致。
对比例2
与实施例2的区别仅在于，步骤（1）所述粘结剂中不含环氧树脂和聚乙醇胺，并省略步骤（1）中真空箱固结以及加压成型过程，其余保持一致。
对比例3
与实施例3的区别仅在于，步骤（2）中采用一步炭化法，炭化升温速率为35℃/分钟，炭化温度为750℃，炭化时间为30分钟，其余保持一致。
对比例4
与实施例3的区别仅在于，步骤（2）中二段炭化条件为：炭化升温速率为30℃/分钟，炭化温度为700℃，炭化时间为25分钟，其余保持一致。
对比实验
分别使用实施例1-3和对比例1-4的方法降低秸秆生物颗粒燃料挥发分，以秸秆固化成型技术将同样原料压缩成密度相同的生物颗粒燃料的方法作为对照组，以水稻秸秆与玉米秸秆按照1:2的比例混合作为秸秆原料，分别使用按照各组方法加工制备得到秸秆生物颗粒燃料，试验中保持无关变量一致，对燃料燃烧性能进行测试，进行结果统计分析，结果如下表所示：
本发明有效解决了了秸秆燃料在燃烧过程中燃料特性差的问题，提高了秸秆废料的利用价值以及对环境保护的力度，能够实现资源极大化利用以及保护环境的现实意义，是一种极为值得推广使用的技术方案。