本发明涉及一种生物质混合燃料及其制备方法，尤其涉及一种生物质秸秆混合燃料及其制备方法，属于生物质可再生能源技术领域。
背景技术：
随着全球经济的不断发展，人类对能源的需求不断增加，而石油、天燃气、煤等能源资源却在不断减少。在这样的时代背景下，生物质可再生能源的开发与利用已成为各界关注的焦点。
众所周知，我国是一个固体生物质能源大国，各种农作物废弃物、林木废弃物等生物质燃料极为丰富。但是长期以来，这些生物质燃料大多未能得到有效地利用。在现有的处理方式中，这些生物质燃料由于不便于直接被当作燃料使用，因此大多采用焚烧、掩埋或进行腐化发酵制肥等方式进行处理。显而易见的，上述处理方式不仅会对环境造成污染，而且废弃物资源易被浪费，回收利用率不高，难以制成市场需求量大的高价值产品。
也有部分企业和单位注意到了上述问题，开始使用这些生物质废弃物来进行回收再加工，其中，将这些废弃物打碎压制、形成燃料，就成为了能源领域的一个新的热点。
目前，市面上这种由废弃物加工而成的燃料种类众多，其使用效果也不尽相同，但是各类产品间存在着一定的共性，即各加工企业为了保证其所加工燃料的燃烧效率、实现燃料的充分燃烧，都会在废弃物原料中添加各种助燃剂。尽管这些助燃剂的存在可以提升燃料的发热量，但是不可避免的也会带来新的问题。首先，这些助燃剂大多为化学原材料，由于各加工企业间不同的燃料成分配比，因此在实际的燃烧过程中，很难保证不会发生化学制剂的二次污染。特别是由于各燃料的成分配比相对未知，其所添加的助燃剂的种类也各不相同，当出现不同燃料混用的情况时，将会严重影响燃料燃烧的安全性。其次，这些助燃剂的价格相对于生物质废弃物而言更高，添加助燃剂势必会导致加工企业生产成本的增加，这样一来，也会导致生物质混合燃料失去加工成本低、售价低廉这一优势。
综上所述，如何提出一种全新的生物质秸秆混合燃料，尽可能地确保燃料的环保性、降低燃料的加工成本，也就成为本领域内技术人员所亟待解决的问题。
技术实现要素：
鉴于现有技术存在上述缺陷，本发明的目的是提出一种生物质秸秆混合燃料及其制备方法，具体如下。
一种生物质秸秆混合燃料，按质量百分比记包括如下组分：
50％~85％的秸秆，10％~45％的生物质辅料，3％~5％的生物质助剂，1％~2％的协同助剂以及1％~2％的固硫剂；
所述生物质辅料包括木屑、稻壳、玉米芯、麸皮中的任意一种或任意多种的组合；
所述生物质助剂由生物质干燥剂、生物质助燃剂以及生物质结合剂混合组成，所述生物质干燥剂、生物质助燃剂以及生物质结合剂三者的质量比为1：5：2；
所述协同助剂由羧甲基纤维素以及硬脂酸混合组成，所述羧甲基纤维素及硬脂酸二者的质量比为1：0.1~1：0.5。
优选地，所述木屑为红木屑、水曲柳木屑、白蜡木屑、桦木屑、枣木屑、橡木屑中的任意一种或任意多种的组合。
优选地，所述生物质干燥剂为凹凸棒土。
优选地，所述生物质助燃剂为生物沥青。
优选地，所述生物质结合剂为蓝藻泥或硅藻泥。
优选地，所述固硫剂为钙基固硫剂或钡基固硫剂或镁基固硫剂或纳米材料固硫剂。
优选地，一种生物质秸秆混合燃料，按质量百分比记包括如下组分：
55％的秸秆，40％的生物质辅料，3％的生物质助剂，1％的协同助剂以及1％的固硫剂；
所述生物质辅料包括木屑、稻壳及玉米芯，所述木屑为红木屑；
所述生物质助剂由生物质干燥剂、生物质助燃剂以及生物质结合剂混合组成，所述生物质干燥剂、生物质助燃剂以及生物质结合剂三者的质量比为1：5：2；
所述生物质干燥剂为凹凸棒土，所述生物质助燃剂为生物沥青，所述生物质结合剂为蓝藻泥；
所述协同助剂由羧甲基纤维素以及硬脂酸混合组成，所述羧甲基纤维素及硬脂酸二者的质量比为1：0.1；
所述固硫剂为钙基固硫剂。
优选地，一种生物质秸秆混合燃料，按质量百分比记包括如下组分：
65％的秸秆，30％的生物质辅料，3％的生物质助剂，1％的协同助剂以及1％的固硫剂；
所述生物质辅料包括木屑、稻壳及玉米芯，所述木屑包括红木屑、水曲柳木屑以及桦木屑；
所述生物质助剂由生物质干燥剂、生物质助燃剂以及生物质结合剂混合组成，所述生物质干燥剂、生物质助燃剂以及生物质结合剂三者的质量比为1：5：2；
所述生物质干燥剂为凹凸棒土，所述生物质助燃剂为生物沥青，所述生物质结合剂为硅藻泥；
所述协同助剂由羧甲基纤维素以及硬脂酸混合组成，所述羧甲基纤维素及硬脂酸二者的质量比为1：0.3；
所述固硫剂为钡基固硫剂。
优选地，一种生物质秸秆混合燃料，按质量百分比记包括如下组分：
85％的秸秆，10％的生物质辅料，3％的生物质助剂，1％的协同助剂以及1％的固硫剂；
所述生物质辅料包括木屑、稻壳及玉米芯，所述木屑包括桦木屑、枣木屑以及橡木屑；
所述生物质助剂由生物质干燥剂、生物质助燃剂以及生物质结合剂混合组成，所述生物质干燥剂、生物质助燃剂以及生物质结合剂三者的质量比为1：5：2；
所述生物质干燥剂为凹凸棒土，所述生物质助燃剂为生物沥青，所述生物质结合剂为蓝藻泥；
所述协同助剂由羧甲基纤维素以及硬脂酸混合组成，所述羧甲基纤维素及硬脂酸二者的质量比为1：0.5；
所述固硫剂为镁基固硫剂。
一种生物质秸秆混合燃料的制备方法，用于制备如上所述的生物质秸秆混合燃料，包括如下步骤：
s1、按配比选取秸秆与生物质辅料进行混合，对秸秆与生物质辅料的混合物进行干燥处理，随后对秸秆与生物质辅料的混合物进行粉磨处理，
s2、选取生物质干燥剂、生物质助燃剂以及生物质结合剂，将三者按比例混合制得生物质助剂，
s3、选取羧甲基纤维素及硬脂酸，将二者按比例混合制得协同助剂，
s4、将秸秆与生物质辅料的混合物、生物质助剂、协同助剂以及固硫剂按比例混合得到燃料原料，
s5、将燃料原料投入成型机中压缩成型，制得燃料成品，
s1包括如下步骤：
s11、确定生物质辅料的具体类型，取相应的材料混合制得生物质辅料，
s12、按配比将对秸秆与生物质辅料进行混合，得到秸秆与生物质辅料的混合物，
s13、使用烘干机对秸秆与生物质辅料的混合物进行烘干处理，烘干温度为30℃~60℃，烘干时长为10天~12天、烘干后所述秸秆与生物质辅料的混合物的含水率为2％~5％，
s14、使用粉磨机对烘干完成的秸秆与生物质辅料的混合物进行粉磨处理，粉磨后秸秆与生物质辅料的混合物的细度为0.1mm~3mm；
s5包括如下步骤：
s51、将成型机的成型压力调整至加工工况，所述加工工况下所述成型机的成型压力为15mpa~20mpa，
s52、将燃料原料投入成型机中进行压缩成型，制得燃料成品，所述燃料成品呈颗粒状、粒径为1cm~3cm、密度为1.1g/cm³~1.5g/cm³。
与现有技术相比，本发明的优点主要体现在以下几个方面：
本发明所述的一种生物质秸秆混合燃料，以秸秆及其他生物质材料为主要原料，最大限度地减少了化学类助燃剂地使用，不仅有效地避免了化学物质在燃烧时所产生的二次污染、保证了燃料燃烧的环保性及安全性，同时也显著地降低了加工企业的生产成本，确保了燃料成品的价格优势。
本发明的燃料燃烧后的灰烬中是品位极高的优质有机钾肥，可以有效地实现各环节的回收再利用，最大限度上保护了生态环境、符合可持续发展的要求。
与本发明的混合燃料相对应的，本发明所述的混合燃料的制备方法，流程化、规范化程度强，操作难度相对较低，操作过程简单，且整个制备过程安全无毒，对人员及环境的安全性较高，便于加工企业的大规模推广应用，具有很高的使用及推广价值。
综上所述，本发明充分地实现了农作物和林木废弃物的回收利用，工艺简单实用，提高了农作物和林木废弃物的回收率及回收利用价值。
以下对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。
具体实施方式
本发明揭示了一种生物质秸秆混合燃料，按质量百分比记包括如下组分：
50％~85％的秸秆，10％~45％的生物质辅料，3％~5％的生物质助剂，1％~2％的协同助剂以及1％~2％的固硫剂；
所述生物质辅料包括木屑、稻壳、玉米芯、麸皮中的任意一种或任意多种的组合；
所述生物质助剂由生物质干燥剂、生物质助燃剂以及生物质结合剂混合组成，所述生物质干燥剂、生物质助燃剂以及生物质结合剂三者的质量比为1：5：2；
所述协同助剂由羧甲基纤维素以及硬脂酸混合组成，所述羧甲基纤维素及硬脂酸二者的质量比为1：0.1~1：0.5。
以下对上述组分中的各成分进行具体说明。
所述木屑为红木屑、水曲柳木屑、白蜡木屑、桦木屑、枣木屑、橡木屑中的任意一种或任意多种的组合，其具体的成分选择并无过多限制，实际加工的过程中可以根据实际使用需要进一步确定。
所述生物质干燥剂为凹凸棒土。由于凹凸棒土本身是一种并不易燃的材料，因此在配比时，其所占的分量极低。在本方案中加入凹凸棒土的目的在于充分利用凹凸棒土的干燥性，确保最终燃料成品的干燥性、易燃性，提升燃烧效率。
所述生物质助燃剂为生物沥青。由于本方案的生物质燃料相较于其他的燃料而言，助燃剂成分添加的较少，因此在实际的使用过程中可能会出现引燃困难的问题。而本方案中的生物沥青就可以很好的解决上述问题，生物沥青可以有效地降低燃料整体的燃点，使燃料更易燃烧。
所述生物质结合剂为蓝藻泥或硅藻泥，其具体的材质选择可以根据实际使用需要进一步确定。所述生物质结合剂与协同助剂中的羧甲基纤维素二者配合，可以更有效地实现各原材料的结块成型，也更便于后续的压制成型。
同样是由于本方案的生物质燃料相较于其他的燃料而言，助燃剂成分添加的较少，因此必然会存在一定的燃烧不充分的现象。为了避免因燃料燃烧不充分、生成二氧化硫等硫化物的风险，在本方案中需要添加一定比例的固硫剂来降低燃烧后的污染排放。所述固硫剂为钙基固硫剂或钡基固硫剂或镁基固硫剂或纳米材料固硫剂，其具体的成分选择并无过多限制。
此外，还需要说明的是，所述协同助剂中的羧甲基纤维素还可以替换为其他具有同等效用的纤维素，例如使用效果更为优异的聚阴离子纤维素。但由于聚阴离子纤维素的造价相对较高，本发明的方案出于降低燃料加工成本的考虑，此处选择价格更低的羧甲基纤维素。
以下便结合上述方案提供三组具体实施例，以供参考。
实施例1
一种生物质秸秆混合燃料，按质量百分比记包括如下组分：
55％的秸秆，40％的生物质辅料，3％的生物质助剂，1％的协同助剂以及1％的固硫剂；
所述生物质辅料包括木屑、稻壳及玉米芯，所述木屑为红木屑；
所述生物质助剂由生物质干燥剂、生物质助燃剂以及生物质结合剂混合组成，所述生物质干燥剂、生物质助燃剂以及生物质结合剂三者的质量比为1：5：2；
所述生物质干燥剂为凹凸棒土，所述生物质助燃剂为生物沥青，所述生物质结合剂为蓝藻泥；
所述协同助剂由羧甲基纤维素以及硬脂酸混合组成，所述羧甲基纤维素及硬脂酸二者的质量比为1：0.1；
所述固硫剂为钙基固硫剂。
本实施例所制得的生物质秸秆混合燃料的发热量为5600千卡/kg，燃烧效率约为20%。
实施例2
一种生物质秸秆混合燃料，按质量百分比记包括如下组分：
65％的秸秆，30％的生物质辅料，3％的生物质助剂，1％的协同助剂以及1％的固硫剂；
所述生物质辅料包括木屑、稻壳及玉米芯，所述木屑包括红木屑、水曲柳木屑以及桦木屑；
所述生物质助剂由生物质干燥剂、生物质助燃剂以及生物质结合剂混合组成，所述生物质干燥剂、生物质助燃剂以及生物质结合剂三者的质量比为1：5：2；
所述生物质干燥剂为凹凸棒土，所述生物质助燃剂为生物沥青，所述生物质结合剂为硅藻泥；
所述协同助剂由羧甲基纤维素以及硬脂酸混合组成，所述羧甲基纤维素及硬脂酸二者的质量比为1：0.3；
所述固硫剂为钡基固硫剂。
本实施例所制得的生物质秸秆混合燃料的发热量为5800千卡/kg，燃烧效率约为22.3%。
实施例3
一种生物质秸秆混合燃料，按质量百分比记包括如下组分：
85％的秸秆，10％的生物质辅料，3％的生物质助剂，1％的协同助剂以及1％的固硫剂；
所述生物质辅料包括木屑、稻壳及玉米芯，所述木屑包括桦木屑、枣木屑以及橡木屑；
所述生物质助剂由生物质干燥剂、生物质助燃剂以及生物质结合剂混合组成，所述生物质干燥剂、生物质助燃剂以及生物质结合剂三者的质量比为1：5：2；
所述生物质干燥剂为凹凸棒土，所述生物质助燃剂为生物沥青，所述生物质结合剂为蓝藻泥；
所述协同助剂由羧甲基纤维素以及硬脂酸混合组成，所述羧甲基纤维素及硬脂酸二者的质量比为1：0.5；
所述固硫剂为镁基固硫剂。
本实施例所制得的生物质秸秆混合燃料的发热量为6100千卡/kg，燃烧效率约为23.5%。
本发明所述的一种生物质秸秆混合燃料，以秸秆及其他生物质材料为主要原料，最大限度地减少了化学类助燃剂地使用，不仅有效地避免了化学物质在燃烧时所产生的二次污染、保证了燃料燃烧的环保性及安全性，同时也显著地降低了加工企业的生产成本，确保了燃料成品的价格优势。
具体而言，本发明的燃料成本低廉，且原料中的碳含量较高、发热量相对较大，燃料成品的发热量可稳定在5500~6500千卡/kg，非常适合工业生产使用。
此外，本发明的燃料燃烧后的灰烬中是品位极高的优质有机钾肥，可以有效地实现各环节的回收再利用，最大限度上保护了生态环境、符合可持续发展的要求。
本发明还揭示了一种生物质秸秆混合燃料的制备方法，用于制备如上所述的生物质秸秆混合燃料，包括如下步骤：
s1、按配比选取秸秆与生物质辅料进行混合，对秸秆与生物质辅料的混合物进行干燥处理，随后对秸秆与生物质辅料的混合物进行粉磨处理；
s2、选取生物质干燥剂、生物质助燃剂以及生物质结合剂，将三者按比例混合制得生物质助剂；
s3、选取羧甲基纤维素及硬脂酸，将二者按比例混合制得协同助剂；
s4、将秸秆与生物质辅料的混合物、生物质助剂、协同助剂以及固硫剂按比例混合得到燃料原料；
s5、将燃料原料投入成型机中压缩成型，制得燃料成品。
s1具体包括如下步骤：
s11、确定生物质辅料的具体类型，取相应的材料混合制得生物质辅料；
s12、按配比将对秸秆与生物质辅料进行混合，得到秸秆与生物质辅料的混合物；
s13、使用烘干机对秸秆与生物质辅料的混合物进行烘干处理，烘干温度为30℃~60℃，烘干时长为10天~12天、烘干后所述秸秆与生物质辅料的混合物的含水率为2％~5％；
此处考虑到本发明所加工的生物质秸秆混合燃料中添加的助燃剂较少，为了保证其能够充分燃烧，因此需要进一步缩减燃料中的含水率，所以此处的烘干时长设置的较长。同时为了避免原料在干燥的过程中出现爆燃等意外情况，烘干温度设定的相对较低，以提升操作的安全性；
s14、使用粉磨机对烘干完成的秸秆与生物质辅料的混合物进行粉磨处理，粉磨后秸秆与生物质辅料的混合物的细度为0.1mm~3mm。
s5具体包括如下步骤：
s51、将成型机的成型压力调整至加工工况，所述加工工况下所述成型机的成型压力为15mpa~20mpa；
s52、将燃料原料投入成型机中进行压缩成型，制得燃料成品，所述燃料成品呈颗粒状、粒径为1cm~3cm、密度为1.1g/cm³~1.5g/cm³。
与本发明的混合燃料相对应的，本发明所述的混合燃料的制备方法，流程化、规范化程度强，操作难度相对较低，操作过程简单，且整个制备过程安全无毒，对人员及环境的安全性较高，便于加工企业的大规模推广应用，具有很高的使用及推广价值。
综上所述，本发明充分地实现了农作物和林木废弃物的回收利用，工艺简单实用，提高了农作物和林木废弃物的回收率及回收利用价值。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神和基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。