一种无烟生物质燃料生产方法与流程

1.本发明涉及生物质燃料技术领域，具体为一种无烟生物质燃料生产方法。


背景技术：

2.随着工业化、城市化进程和社会经济的快速发展，中国的能源需求量急剧增加。中国已经成为世界第二大能源生产国和消费国。积极推广发展可再生能源中的生物质能具有社会的必然性，生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体，即一切有生命的可以生长的有机物质通称为生物质。它包括植物、动物和微生物。
3.根据研究表明，生物质成型燃料能量与中质煤相当，燃烧火力持久，黑烟少，炉膛温度高，且储存、运输和使用非常方便，可代替矿物能源用于生产和生活领域。
4.但是生物质材料大多数因为含水以及本身组织紧密的关系，很难燃烧充分，而一旦燃烧不充分就会产生大量黑烟，利用率低以及残留碳，同时一些生物质材料如植物，木质纤维紧密自然燃烧的情况下很难将内层的有机物充分燃烧，并且现有生物质燃料为了有机物可以充分燃烧往往会加入化学助燃剂，这部分化学物质燃烧后残留影响了生物质材料灰烬的成分，导致其无法直接作为肥料二次利用。


技术实现要素：

5.（一）解决的技术问题针对现有技术的不足，本发明提供了一种无烟生物质燃料生产方法，具备燃料燃烧彻底，燃烧时不会产生黑烟，燃烧后的灰烬肥力更充足等优点，解决了上述技术的问题。
6.（二）技术方案为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种无烟生物质燃料生产方法，包括以下步骤：步骤一、将干燥的生物质材料打碎混合；步骤二、混合碎料加入高锰酸钾继续搅拌；步骤三、搅拌混合料同时再次加入蛭石；步骤四、将藻类粉碎成糜状后加入搅拌料；步骤五、混合料并加入硝化纤维素粘合；步骤六、粘合燃料送入压缩机压缩成固体；步骤七、固体燃料送入冻干机冻排除水分。
7.优选的，所述生物质材料包括木材、秸秆、竹材、淀粉、树皮、纤维素、木质素、半纤维素、蛋白质和甲壳素等等，所述生物质材料在混合之前送入烘干机烘干，所述生物质材料料干燥标准为含水量小于10%。
8.通过上述技术方案，通过在收集材料时将木材、秸秆、竹材、淀粉、树皮、纤维素、木质素、半纤维素、蛋白质和甲壳素等等全部混合收集，不需要分类也不用提高木材秸秆等易燃材料占比，通过将材料统一烘干，材料烘干标准为含水量小于10%。
9.优选的，所述生物质材料粉碎目数为二分之一目，所述生物质材料干燥混合，所述混合釜转速为每分钟一百转，所述高锰酸钾和混合材料配比为二比八。
10.通过上述技术方案，通过将材料进行粉碎，粉碎成颗粒料即可，并将颗粒混合充分，进一步的混合釜为市面现有混合设备，在此不多做介绍，进一步的在进行搅拌同时加入高锰酸钾干料，并继续搅拌混合，当燃料燃烧高锰酸钾被加热时,会变成锰酸钾、二氧化锰和氧气，高锰酸钾在空气中加热分解,首先失去氧气,然后分解形成锰酸钾、氧化锰和氧气，随着固态燃料燃烧将催化高锰酸钾，从而产生氧气助燃，避免了燃料堆积时氧气不足导致不充分燃烧，进一步的二氧化锰没有列入《危险化学品目录》（2000版），不属于危险化学品。
11.优选的，所述蛭石为颗粒，所述蛭石碎粒过筛并大小为十目，所述蛭石在混合材料内占比为5%-10%，所述蛭石颗粒与混合材料搅拌混合，所述混合釜转数为每分钟一百转。
12.通过上述技术方案，通过固态燃料燃烧时蛭石受热会膨胀，蛭石的薄片层状结构，是由两层层状的硅氧骨架，通过氢氧镁石层或氢氧铝石层结合而形成双层硅氧四面体。“双层”之间有水分子层存在。蛭石的膨胀，是由于在高温加热时，“双层”间的水分变成蒸气产生压力，使“双层”分开的缘故，从而形成了膨胀蛭石材料，此时蛭石膨胀将撑开固态燃料，从而使固态燃料内部产生缝隙，随着燃料燃烧升温，内部也会开始燃烧，从而形成内外同步燃烧，不会因为密度原因造成内部燃烧不到位，进一步的蛭石用作土壤改良剂,可改善土壤的结构,储水保墒,提高土壤的透气性和含水性,起着保肥、保水、储水、透气和矿物肥料等多重作用。
13.优选的，所述藻类包括淡水藻和海水澡，所述藻类采取后保证含水量在60-80%，所述藻类加入粉碎机，所述粉碎机转数为三千转每分钟，所述藻泥直接加入混合料中进行搅拌混合，所述藻泥与混合料配比为三比七。
14.通过上述技术方案，通过藻类自身高含油脂的特性，在燃料内加入藻类提高燃烧时的温度，进一步的通过藻类自身携带的水分用作干料的湿润剂，以便于接下来添加粘合剂。
15.优选的，所述含藻混合料由搅拌机进行搅拌，所述搅拌机转速为每分钟100-500转，所述硝化纤维素添加占比为含藻混合料重量的10%。
16.通过上述技术方案，通过将含藻混合料和硝化纤维素搅拌混合，利用硝化纤维素粘合性质作为粘合剂，同时硝化纤维素本身具备一定的助燃性质，可以在燃料燃烧时助燃。
17.优选的，所述压缩机为液压驱动压缩机，所述压缩机压铸含藻混合燃料为块状，所述块状燃料体积不大于一立方分米。
18.通过上述技术方案，通过将湿燃料压缩成块状湿燃料，对其进行初步的铸模，避免后续干燥燃料块塌陷。
19.优选的，所述冻干机干燥仓工作真空度13≈133pa，所述冻干机功率为125kw，所述冻干机由托盘装载压缩燃料块。
20.通过上述技术方案，通过冷冻干燥把含有大量水分物质的燃料块，预先进行降温冻结成固体，然后在真空的条件下使水蒸汽直接升华出来，而物质本身剩留在冻结时的冰架中，因此它干燥后体积不变，疏松多孔，此时完整的生物燃料利用内部孔洞储存氧气，使其在燃烧时更加易燃。
21.与现有技术相比，本发明提供了一种无烟生物质燃料生产方法，具备以下有益效
果：1、该无烟生物质燃料生产方法，通过冷冻干燥把含有大量水分物质的燃料块，预先进行降温冻结成固体，然后在真空的条件下使水蒸汽直接升华出来，而物质本身剩留在冻结时的冰架中，因此它干燥后体积不变，疏松多孔，此时完整的生物燃料利用内部孔洞储存氧气，使其在燃烧时更加易燃，达到了燃料燃烧彻底的有益效果。
22.2、该无烟生物质燃料生产方法，通过当燃料燃烧高锰酸钾被加热时,会变成锰酸钾、二氧化锰和氧气，高锰酸钾在空气中加热分解,首先失去氧气,然后分解形成锰酸钾、氧化锰和氧气，随着固态燃料燃烧将催化高锰酸钾，从而产生氧气助燃，避免了燃料堆积时氧气不足导致不充分燃烧，达到了燃烧时不会产生黑烟有益效果。
23.3、该无烟生物质燃料生产方法，通过固态燃料燃烧时蛭石受热会膨胀，使固态燃料内部产生缝隙，随着燃料燃烧升温，内部也会开始燃烧，从而形成内外同步燃烧，不会因为密度原因造成内部燃烧不到位，进一步的蛭石用作土壤改良剂,可改善土壤的结构达到了燃烧后的灰烬肥力的有益效果。
附图说明
24.图1为本发明流程示意图。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.请参阅图1，一种无烟生物质燃料生产方法，包括以下步骤：步骤一、将干燥的生物质材料打碎混合；步骤二、混合碎料加入高锰酸钾继续搅拌；步骤三、搅拌混合料同时再次加入蛭石；步骤四、将藻类粉碎成糜状后加入搅拌料；步骤五、混合料并加入硝化纤维素粘合；步骤六、粘合燃料送入压缩机压缩成固体；步骤七、固体燃料送入冻干机冻排除水分。
27.具体的，生物质材料包括木材、秸秆、竹材、淀粉、树皮、纤维素、木质素、半纤维素、蛋白质和甲壳素等等，生物质材料在混合之前送入烘干机烘干，生物质材料料干燥标准为含水量小于10%。
28.优点是，通过在收集材料时将木材、秸秆、竹材、淀粉、树皮、纤维素、木质素、半纤维素、蛋白质和甲壳素等等全部混合收集，不需要分类也不用提高木材秸秆等易燃材料占比，通过将材料统一烘干，材料烘干标准为含水量小于10%。
29.具体的，生物质材料粉碎目数为二分之一目，生物质材料干燥混合，混合釜转速为每分钟一百转，高锰酸钾和混合材料配比为二比八。
30.优点是，通过将材料进行粉碎，粉碎成颗粒料即可，并将颗粒混合充分，进一步的
混合釜为市面现有混合设备，在此不多做介绍，进一步的在进行搅拌同时加入高锰酸钾干料，并继续搅拌混合，当燃料燃烧高锰酸钾被加热时,会变成锰酸钾、二氧化锰和氧气，高锰酸钾在空气中加热分解,首先失去氧气,然后分解形成锰酸钾、氧化锰和氧气，随着固态燃料燃烧将催化高锰酸钾，从而产生氧气助燃，避免了燃料堆积时氧气不足导致不充分燃烧，进一步的二氧化锰没有列入《危险化学品目录》（2000版），不属于危险化学品。
31.具体的，蛭石为颗粒，蛭石碎粒过筛并大小为十目，蛭石在混合材料内占比为5%-10%，蛭石颗粒与混合材料搅拌混合，混合釜转数为每分钟一百转,优点是，通过固态燃料燃烧时蛭石受热会膨胀，蛭石的薄片层状结构，是由两层层状的硅氧骨架，通过氢氧镁石层或氢氧铝石层结合而形成双层硅氧四面体。“双层”之间有水分子层存在。蛭石的膨胀，是由于在高温加热时，“双层”间的水分变成蒸气产生压力，使“双层”分开的缘故，从而形成了膨胀蛭石材料，此时蛭石膨胀将撑开固态燃料，从而使固态燃料内部产生缝隙，随着燃料燃烧升温，内部也会开始燃烧，从而形成内外同步燃烧，不会因为密度原因造成内部燃烧不到位，进一步的蛭石用作土壤改良剂,可改善土壤的结构,储水保墒,提高土壤的透气性和含水性,起着保肥、保水、储水、透气和矿物肥料等多重作用。
32.具体的，藻类包括淡水藻和海水澡，藻类采取后保证含水量在60-80%，藻类加入粉碎机，粉碎机转数为三千转每分钟，藻泥直接加入混合料中进行搅拌混合，藻泥与混合料配比为三比七,优点是，通过藻类自身高含油脂的特性，在燃料内加入藻类提高燃烧时的温度，进一步的通过藻类自身携带的水分用作干料的湿润剂，以便于接下来添加粘合剂。
33.具体的，含藻混合料由搅拌机进行搅拌，搅拌机转速为每分钟100-500转，硝化纤维素添加占比为含藻混合料重量的10%,优点是，通过将含藻混合料和硝化纤维素搅拌混合，利用硝化纤维素粘合性质作为粘合剂，同时硝化纤维素本身具备一定的助燃性质，可以在燃料燃烧时助燃。
34.具体的，压缩机为液压驱动压缩机，压缩机压铸含藻混合燃料为块状，块状燃料体积不大于一立方分米点是，通过将湿燃料压缩成块状湿燃料，对其进行初步的铸模，避免后续干燥燃料块塌陷。
35.具体的，冻干机干燥仓工作真空度13≈133pa，冻干机功率为125kw，冻干机由托盘装载压缩燃料块,优点是，通过冷冻干燥把含有大量水分物质的燃料块，预先进行降温冻结成固体，然后在真空的条件下使水蒸汽直接升华出来，而物质本身剩留在冻结时的冰架中，因此它干燥后体积不变，疏松多孔，此时完整的生物燃料利用内部孔洞储存氧气，使其在燃烧时更加易燃。
36.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。