一种利用生物质、废塑料及造纸厂废渣制备成型燃料的系统的制作方法

本实用新型属于生物质成型燃料制备领域，具体涉及一种利用生物质、废塑料及造纸厂废渣制备成型燃料的系统。

背景技术：

生物质成型燃料因其特殊的合成工艺和广泛的应用领域越来越受到人们的关注，其研究技术也将是中国未来发展生物质能所面临的重要课题。目前，生物质致密成型技术是生物质利用的有效途径，已实现工业化利用。

生物质成型燃料是一种环保清洁的能源，其优点包括燃烧效率高，灰分、含硫和含氮量 较低，以及储运成本不高，适宜成为国内外城市供热的主要清洁燃料。然而，成型能耗过高、设备磨损严重和成型燃料质量不佳是限制生物质成型技术规模化的主要瓶颈。其中的原因主 要是生物质成型原料来源广泛，且种类繁多。常规成型设备通常对原料的种类和尺寸有要求， 使用来源不一且外形多样的原料将导致成型能耗过高、设备磨损严重和成型燃料质量不佳等问题。

塑料废弃物主要指一次性难降解的塑料包装物，比如一次性泡沫快餐具还有我们常用的塑料袋等.它对环境污染很严重,埋在土壤中很难分解,会导致土壤能力下降,如果焚烧会导致大气污染,. 废旧塑料包装物进入环境后，由于其很难降解，造成长期的、深层次的生态环境问题。首先，废旧塑料包装物混在土壤中，影响农作物吸收养分和水分，将导致农作物减产，混入生活垃圾中的废旧塑料包装物很难处理：填埋处理将会长期占用土地，混有塑料的生活垃圾不适用于堆肥处理，分拣出来的废塑料也因无法保证质量而很难回收利用，伴随着全球经济的快速发展和人们对环境的日益关注，合理利用塑料废弃物将成为一个极其重要的课题。

近年来，国内外也有一些文献和专利报道了塑料与生物质或是原煤混合经过成型加工成成型燃料，名称为一种复合型污泥燃料及其制备方法(申请号：201010221587.0)的专利中采用了重量百分比为20％～50％的煤粉，煤粉的加入虽然能够提高成型燃料热值，但不利于节能减排。也有一些专利采用了污泥与生物质在较高含水率下先成型后干化的工艺，如一种制备污泥成型燃料的方法及装置(申请号：201110123139.1) 的专利中将含水率70％～85％的污泥与秸秆混合，再加入化学调质剂后脱水，经造粒机造粒 后，自然干燥得到含水率35％左右的成型燃料；还有一些专利采用了污泥与生物质先混合， 再脱水干燥至较低含水率，然后将混合物成型得到成型燃料，如名称为一种固型燃料的生产方法(申请号：201010119602.0)的专利中将含水80％以上的污泥与生物质粉混合，脱水至含水率20％以下，然后低压成型得成型燃料。

现有技术中，已有生物质秸秆与粉煤混合而成的成型燃料，但是对生活垃圾中的塑料用的极少，本发明利用生物质秸秆和塑料制成的成型燃料方法及其设备，它是用农作物秸秆、聚乙烯塑料和粘结剂，经加热、混合搅拌、挤压成型的一种成型燃料，它利用生物燃料和废弃塑料的可燃性能，变废弃物为有效地的新能源，既消除了危害，又能带来经济和社会效益，并且原料成本低，达到资源再利用。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种利用生物质、废塑料及造纸厂废渣制备成型燃料的系统，本实用新型具有运行成本低，且成型条件温和、成型设备损耗小、热能利用率高的优点，能够制备出性能较好的生物质成型燃料。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

一种利用生物质、废塑料及造纸厂废渣制备成型燃料的系统，所述装置包括对生物质进行干燥和粉碎作业的生物质预处理装置、对废塑料进行干燥和粉碎作业废塑料预处理装置、对造纸厂废渣与废弃工业重油混合的废渣预处理装置、压缩成型装置和供热装置；

所述压缩成型装置包括加热搅拌机构、压缩机构和筛选机构，所述生物质预处理装置、废塑料预处理装置、废渣预处理装置的出料口分别与加热搅拌机构的进料口连接，加热搅拌机构的出料口与压缩机构的进料口连接，压缩机构的出料口与筛选机构的进料口连接，筛选机构设有成型燃料出料口和废料出料口，废料出料口与供热装置的进料口连接，供热装置的排气口与用于干燥生物质、废塑料的热风管道连接。

优选的，所述热风管道包括一端封闭、另一端与供热装置排气口连接的高温烟管，以及一端封闭、另一端与排烟囱连接的排风管道，高温烟管上设有高温风机，排风管道上设有启闭阀和排风机。

优选的，所述生物质预处理装置包括通过绞龙传送机构顺次连接的生物质卸料坑、生物质干燥仓、粗粉碎机、生物质烘焙装置、细粉碎机和生物质原料仓，生物质原料仓的出料口下方设有称量机构并通过绞龙传送机构与压缩成型装置的加热搅拌机构进料口连接；

所述生物质干燥仓、生物质烘焙装置和生物质原料仓上的进气口和排气口分别设有连接高温烟管和排风管道的支气管，支气管上设有阀门，相邻两支气管间的排风管道上设有单向阀。

优选的，所述废塑料预处理装置包括通过绞龙传送机构顺次连接的废塑料卸料坑、顶部设有喷淋装置的清洗筛、废塑料干燥仓、细粉碎机和废塑料原料仓，废塑料原料仓的出料口下方设有称量机构并通过绞龙传送机构与压缩成型装置的加热搅拌机构进料口连接；

所述废塑料干燥仓和废塑料原料仓上的进气口和排气口分别设有连接高温烟管和排风管道的支气管，支气管上设有阀门，相邻两支气管间的排风管道上设有单向阀。

优选的，所述废渣预处理装置包括对造纸厂废渣与废弃工业重油混合的预混机构以及连接预混机构出料口的废渣原料仓，废渣原料仓出料口下方设有称量机构并通过绞龙传送机构与压缩成型装置的加热搅拌机构进料口连接；所述废渣原料仓上的进气口和排气口分别设有连接高温烟管和排风管道的支气管，支气管上设有阀门，废渣原料仓上还设有泄压阀。

优选的，所述压缩成型装置的加热搅拌机构的进气口和排气口分别设有连接高温烟管和排风管道的支气管，支气管上设有阀门，所述压缩机构为环模颗粒成型机。

优选的，所述供热装置包括进料口与压缩成型装置的筛选机构废料出料口通过绞龙传送连接的锅炉，锅炉的进气口与鼓风机的出风口连接，锅炉的排气口与布袋除尘器的进气口连接，布袋除尘器的排气口与高温烟管连接。

优选的，所述系统还包括冷却机构和打包机构，冷却机构的进料口与筛选机构的成型燃料出料口连接，冷却机构的出料口通过提升机与打包机构的进料口连接。

传统的成型燃料需要靠增加压缩强度来提高成型燃料的强度，使得燃料密度极大，在燃烧的过程中不易分解出现点火难、不完全燃烧的情况，有时用户甚至要把成型燃料敲碎再加入锅炉中，但如果压缩强度不够，干燥的生物质秸秆容易吸收空气中水份，导致成型燃料体积膨胀从而使固体成型燃料强度降低产生破裂，对运输和装卸都过程中容易粉碎，有着不小的难题。

本实用新型针对上述问题，创造性地采用了塑料碎片作为主要原料之一，在生物质与塑料混合搅拌的时候加热软化，使得塑料碎片更好地附着在秸秆表面层，使得成型燃料稳定性更加可靠，一方面使得成型燃料不需要内部结构太致密就能很好地粘结，原因是聚乙烯塑料加热冷却后会产生幅度较大的收缩效应，在收缩的过程中就能够很较理想地包覆在生物质秸秆上，从而使成型燃料强度更大，另一方面解决了生活塑料垃圾处理问题，实现了能源可回收利用。

同时，本实用新型充分再利用了造纸厂废渣中纤维素和有机化合物的剩余热值，同时生产出来的成型燃料没有过于追求过高的燃料密度，因此相比其他生物质成型燃料更轻。在燃烧的过程中，塑料软化更易失稳破坏，从而在燃烧锅炉通氧速率较快地情况下能充分快速地燃烧，尤其是能够在短时间内达到燃烧峰点，更适用于中小规模燃烧炉的需求。

本实用新型工作过程如下：

首先本实用新型通过生物质预处理装置、废塑料预处理装置、废渣预处理装置分别对生物质、废塑料、造纸厂废渣和废弃工业重油同时进行预处理如下：

1）通过绞龙传送机构将废塑料卸料坑内的废塑料传送至清洗筛上，喷淋装置利用清水对废塑料清洗，除去里面的沙泥、金属等杂质，静置一段时间待水分大部分沥出后，再通过绞龙传送至废塑料干燥仓进行干燥，再利用绞龙传送至细粉碎机进行粉碎，粉碎后输送至废塑料原料仓；

2）因生物质原料易吸水且本身所带的杂质不足影响其燃烧性能，所以省去用水清洗的步骤，直接通过绞龙传送机构将生物质卸料坑内的生物质传送至生物质干燥仓进行初步干燥，再利用绞龙传送至粗粉碎机进行粉碎，粗粉碎后输送烘焙装置烘焙并进一步降低生物质含水率，最后传送至细粉碎机进行粉碎，细粉碎后传送至生物质原料仓；

3)将造纸厂废渣输送至预混机构中，加入石灰石进行脱水、除硫处理后，加入废弃工业重油混合，在预混机构中进行充分搅拌混合，调制好后运至废渣原料仓；

4)将上述步骤所得的原料按配比（通过称量机构如磅秤等称量）投放至加热搅拌机构中进行充分搅拌，同时打开支气管上的阀门利用高温烟管内的高温烟气保持加热搅拌机构内的高温环境，使得废塑料软化并较好地附着在其他原料上，然后传送至环模颗粒成型机，挤压成型后的燃料进入筛选机构进行筛选，合格的成型燃料从成型燃料出料口排出，并进入冷却机构内冷却，冷却后通过提升机导入打包机内打包并运走；不合格的燃料从废料出料口进入锅炉燃烧，鼓风机为锅炉供风补氧，锅炉燃烧生成的高温烟气经过布袋除尘器的过滤后进入高温烟管，并在高温风机的引导下流动。

上述过程中，生物质干燥仓、生物质烘焙装置、生物质原料仓、废塑料干燥仓、废塑料原料仓、废渣原料仓以及加热搅拌机构的烘干、保温作业皆利用高温烟管内的高温烟气来实现，即通过对支气管上的阀门的开启以及开启程度作业，来实现高温烟气是否进入相应机构内，并对相应机构内的温度进行调控。高温烟气进入上述机构内完成相应干燥、加热作业后，通过相应的支气管排入排气管道内，排气管道上的单向阀可以保证每根支气管向排气管道内排出的烟气朝向排烟囱流动。最终开启排气管道上的启闭阀和排风机，将烟气从排烟囱中排出（由于高温烟气经过布袋除尘器的过滤，所以排烟囱排出的烟气符合排放标注）。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：本实用新型充分利用了废弃的塑料和纤维资源，具有运行成本低，且成型条件温和、成型设备损耗小、热能利用率高的优点，能够制备出性能较好的生物质成型燃料。

附图说明

图1为具体实施方式中利用生物质、废塑料及造纸厂废渣制备成型燃料的系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，一种利用生物质、废塑料及造纸厂废渣制备成型燃料的系统，所述装置包括对生物质进行干燥和粉碎作业的生物质预处理装置、对废塑料进行干燥和粉碎作业废塑料预处理装置、对造纸厂废渣与废弃工业重油混合的废渣预处理装置、压缩成型装置和供热装置；

所述供热装置包括锅炉71，锅炉71的进气口与鼓风机72的出风口连接，锅炉71的排气口与布袋除尘器74的进气口连接，布袋除尘器74的排气口与高温烟管76一端连接，高温烟管76另一端封闭，高温烟管76上设有高温风机75；排风管道73一端封闭、另一端与排烟囱83连接的，排风管道73上设有启闭阀81和排风机82。

所述压缩成型装置包括加热搅拌机构6、压缩机构61、筛选机构、冷却机构64和打包机构66，加热搅拌机构6的出料口与压缩机构61的进料口连接，压缩机构61的出料口与筛选机构的进料口连接，筛选机构设有成型燃料出料口62和废料出料口63，废料出料口63通过绞龙传送机构连接锅炉71进料口，冷却机构64的进料口与筛选机构的成型燃料出料口61连接，冷却机构64的出料口通过提升机65与打包机构的66进料口连接。加热搅拌机构6的进气口和排气口分别设有连接高温烟管76和排风管道73的支气管4，支气管4上设有阀门，所述压缩机构为环模颗粒成型机。

所述生物质预处理装置包括通过绞龙传送机构顺次连接的生物质卸料坑1、生物质干燥仓11、粗粉碎机12、生物质烘焙装置13、细粉碎机14和生物质原料仓15，生物质原料仓15的出料口下方设有称量机构5并通过绞龙传送机构与加热搅拌机构6进料口连接；所述生物质干燥仓、生物质烘焙装置和生物质原料仓上的进气口和排气口分别设有连接高温烟管和排风管道的支气管4，支气管4上设有阀门。

所述废塑料预处理装置包括通过绞龙传送机构顺次连接的废塑料卸料坑2、顶部设有喷淋装置23的清洗筛22、废塑料干燥仓24、细粉碎机14和废塑料原料仓25，废塑料原料仓25的出料口下方设有称量机构并通过绞龙传送机构与加热搅拌机构6进料口连接；所述废塑料干燥仓和废塑料原料仓上的进气口和排气口分别设有连接高温烟管和排风管道的支气管4，支气管4上设有阀门。

所述废渣预处理装置包括对造纸厂废渣与废弃工业重油混合的预混机构3以及连接预混机构3出料口的废渣原料仓31，废渣原料仓出料口下方设有称量机构并通过绞龙传送机构与加热搅拌机构进料口连接；所述废渣原料仓31上的进气口和排气口分别设有连接高温烟管和排风管道的支气管，支气管上设有阀门，废渣原料仓上还设有泄压阀32。

相邻两支气管间的排风管道上设有单向阀9。

本实用新型工作过程如下：

首先本实用新型通过生物质预处理装置、废塑料预处理装置、废渣预处理装置分别对生物质、废塑料、造纸厂废渣和废弃工业重油同时进行预处理如下：

1）通过绞龙传送机构将废塑料卸料坑内的废塑料传送至清洗筛上，喷淋装置利用清水对废塑料清洗，除去里面的沙泥、金属等杂质，静置一段时间待水分大部分沥出后，再通过绞龙传送至废塑料干燥仓进行干燥，再利用绞龙传送至细粉碎机进行粉碎，粉碎后输送至废塑料原料仓；

2）因生物质原料易吸水且本身所带的杂质不足影响其燃烧性能，所以省去用水清洗的步骤，直接通过绞龙传送机构将生物质卸料坑内的生物质传送至生物质干燥仓进行初步干燥，再利用绞龙传送至粗粉碎机进行粉碎，粗粉碎后输送烘焙装置烘焙并进一步降低生物质含水率，最后传送至细粉碎机进行粉碎，细粉碎后传送至生物质原料仓；

3)将造纸厂废渣输送至预混机构中，加入石灰石进行脱水、除硫处理后，加入废弃工业重油混合，在预混机构中进行充分搅拌混合，调制好后运至废渣原料仓；

4)将上述步骤所得的原料按配比（通过称量机构如磅秤等称量）投放至加热搅拌机构中进行充分搅拌，同时打开支气管上的阀门利用高温烟管内的高温烟气保持加热搅拌机构内的高温环境，使得废塑料软化并较好地附着在其他原料上，然后传送至环模颗粒成型机，挤压成型后的燃料进入筛选机构进行筛选，合格的成型燃料从成型燃料出料口排出，并进入冷却机构内冷却，冷却后通过提升机导入打包机内打包并运走；不合格的燃料从废料出料口进入锅炉燃烧，鼓风机为锅炉供风补氧，锅炉燃烧生成的高温烟气经过布袋除尘器的过滤后进入高温烟管，并在高温风机的引导下流动。

上述过程中，生物质干燥仓、生物质烘焙装置、生物质原料仓、废塑料干燥仓、废塑料原料仓、废渣原料仓以及加热搅拌机构的烘干、保温作业皆利用高温烟管内的高温烟气来实现，即通过对支气管上的阀门的开启以及开启程度作业，来实现高温烟气是否进入相应机构内，并对相应机构内的温度进行调控。高温烟气进入上述机构内完成相应干燥、加热作业后，通过相应的支气管排入排气管道内，排气管道上的单向阀可以保证每根支气管向排气管道内排出的烟气朝向排烟囱流动。最终开启排气管道上的启闭阀和排风机，将烟气从排烟囱中排出（由于高温烟气经过布袋除尘器的过滤，所以排烟囱排出的烟气符合排放标注）。