一种生物质燃料多元改性剂及制备方法和改性生物质燃料与流程

本技术属于生物质燃烧领域，尤其涉及一种生物质燃料多元改性剂及制备方法和改性生物质燃料。

背景技术：

1、生物质燃料具有可再生、对环境污染少的优点，是未来绿色可再生能源的发展方向之一，具有广阔的发展前景。

2、然而生物质在生长过程中吸收了大量的矿物质、盐类等元素，因而与传统的燃煤相比，生物质燃料中k、na以及cl等元素含量较高，k、na以及cl等元素中钾主要以水溶盐的形式存在于生物体内，也有一部分以离子吸附的形式存在于羧基和其它官能团及化学吸附物质上；钠与钾相似，基本上存在于易挥发的物质中；氯主要是以氯离子的形式存在，氯可以和碱金属形成稳定且易挥发的碱金属化合物。燃烧过程中生物质所含的k和na会形成不同的形态，一部分k和na会析出进入气相，另一部分会呈现熔融态，还有一部分为固态；例如稻草燃烧后生成的产物中，由碱金属元素形成的化合物主要有kcl、k2so4、nacl和na2so4四种，还生成了少量的熔融态koh、k2co3、naoh和na2co3，kcl更容易析出进入气相，而碱金属硫酸盐更倾向于沉积在底灰中，以气态形式析出的碱金属氯化物随烟气逐渐被冷却，便容易凝结并粘附在换热器表面上，最终造成严重的结焦；而沉积在底灰中的碱金属硫酸盐能降低生物质的灰熔点，也将促进结焦的形成，并且，稻草燃烧气氛中含有氯气、氯化氢气体等，与过热器管材接触发生腐蚀作用，夺取了氧化物保护膜中的氧，腐蚀产物为含铁的低熔点氯化物、含铁的低熔点硫化物，使腐蚀持续发生。

3、由上述生物质燃料时腐蚀和结焦机理可知，炉内温度、含氯量、碱金属含氯和沉积量是影响腐蚀的重要因素，在固态碱金属氧化物引起的腐蚀过程中，炉内温度的升高、沉积量的增加都将明显增加锅炉钢材的氧化速度，因为腐蚀是一种复杂的化学过程，温度的升高将加速反应向腐蚀方向的进行。生物质中含氯量的增加会加重含氯气体引起的腐蚀，hcl和cl2可穿过金属氧化膜与内部金属直接发生反应形成金属氧化物，同时氯的增加促进了碱金属的流动性，加重了熔融态碱金属氯化物引起的腐蚀，温度的升高有利于碱金属从燃料中析出，也加重了这一过程；目前减少生物质发电机组中生物质燃料腐蚀和结焦的方法会使用粉煤灰等添加剂对生物质燃料进行改性，以减少结焦结渣，然而粉煤灰虽然可以吸附生物质燃料中的碱金属(一般以nacl和kcl形态存在)，但同时本身含有的k、na,以及cl燃烧过程中会产生低熔点的硅酸盐化合物(熔点通常在680℃以下)，并粘附烟气中的飞灰颗粒，导致生物质锅炉内结焦严重，从而使其防结焦能力大为降低，因此，目前生物质燃料添加剂的效果较低，不能很好的降低生物质发电机组结焦结渣，提高热效率和稳定性的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术提供了一种生物质燃料多元改性剂及制备方法和改性生物质燃料，用于解决现有技术中生物质燃料添加剂的效果较低，不能很好的降低生物质发电机组结焦结渣，提高热效率和稳定性的技术问题。

2、本技术第一方面提供了一种生物质燃料多元改性剂，包括高岭土、氧化钙、氢氧化镁、硫酸铝、氧化铝、碳纤维以及粘结剂。

3、优选的，以质量份计算，所述生物质燃料多元改性剂包括30～60质量份高岭土、10～30质量份氧化钙、5～20质量份氢氧化镁、3～6质量份硫酸铝、2～10质量份氧化铝、0.1～1质量份碳纤维以及10～20质量份粘结剂。

4、优选的，以质量份计算，所述生物质燃料多元改性剂包括45质量份高岭土、20质量份氧化钙、10质量份氢氧化镁、4.5质量份硫酸铝、5质量份氧化铝、0.5质量份碳纤维以及15质量份粘结剂。

5、优选的，所述粘结剂包括淀粉和糊精。

6、优选的，淀粉和糊精的质量比为1:1。

7、本技术第二方面提供了一种生物质燃料多元改性剂的第一种制备方法，用于制备上述生物质燃料改性剂，生物质燃料改性剂为粉末状，制备方法包括将粉煤灰、硫酸铝、碳纤维以及粘结剂搅拌均匀，得到生物质燃料改性剂。

8、优选的，所述生物质燃料改性剂粒径低于0.2mm。

9、本技术第三方面提供了一种生物质燃料多元改性剂的第二种制备方法，

10、用于制备上述生物质燃料改性剂，生物质燃料改性剂为颗粒状，制备方法包括步骤：

11、步骤s1、将粉煤灰、硫酸铝、碳纤维以及粘结剂搅拌均匀，得到生物质燃料改性剂粉末；

12、步骤s2、将生物质燃料改性剂粉末依次造粒、干燥，得到生物质燃料改性剂。

13、优选的，步骤s2中，造粒的粒径为大于0.5mm，干燥的温度为80～120℃，时间为6～10h。

14、优选的，步骤s2中，造粒的粒径为大于0.5mm，干燥的方式为自然风干，时间为2～5d。

15、本技术第四方面提供了一种改性生物质燃料，采用上述生物质燃料多元改性剂改性生物质燃料制备得到；改性生物质燃料包括生物质燃料和生物质燃料多元改性剂；所述生物质燃料多元改性剂掺杂在所述生物质燃料中。

16、优选的，优选的，所述生物质燃料选自秸秆类生物质燃料和/或木质类生物质燃料。

17、优选的，所述秸秆类生物质燃料选自玉米秸秆、小麦秸秆、稻草、花生杆、豆秸秆、辣椒杆、棉杆中至少一种；

18、所述木质类生物质燃料选自松树木、杉树木、樟树木、柳树木、桑树木、橡木中的至少一种。

19、优选的，所述改性生物质燃料中生物质燃料和生物质燃料多元改性剂的质量比为100:1～15。

20、本技术第五方面提供了生物质燃料多元改性剂在抑制生物质发电站碱金属腐蚀中的应用。

21、优选的，所述应用具体为将生物质燃料多元改性剂喷入生物质发电机组炉膛或将生物质燃料多元改性剂负载在生物质发电机组流化床中。

22、综上所述，本技术提供了一种生物质燃料多元改性剂及制备方法和改性生物质燃料，生物质燃料多元改性剂中高岭土、氧化钙、氢氧化镁、硫酸铝、氧化铝在燃烧过程中阻碍了碱金属形成低熔点共熔体，减少生物质燃料燃烧过程中的腐蚀和结焦，提高生物质发电机组热效率和稳定性，而碳纤维不仅可以在高温下将高岭土、氧化钙、氢氧化镁、硫酸铝、氧化铝结合成整体，作为骨架结构使得生物质燃料改性剂成型，使得高岭土、氧化钙、氢氧化镁、硫酸铝、氧化铝效果的相互协同，并且碳纤维能对低熔点的硅酸盐化合物和碱金属进行捕集，形成共熔体，使其不向气相迁移，大大减少了生物质燃料燃烧过程中的腐蚀和结焦，并提高热效率，而粘结剂能够将高岭土、氧化钙、氢氧化镁、硫酸铝、氧化铝以及碳纤维粘结在一起，使得高岭土、氧化钙、氢氧化镁、硫酸铝、氧化铝以及碳纤维均匀分布，同时，由于没有使用粉煤灰，从而避免了粉煤灰本身含有的k、na,以及cl燃烧过程中会产生低熔点的硅酸盐化合物(熔点通常在680℃以下)，并粘附烟气中的飞灰颗粒，导致生物质锅炉内结焦严重的缺陷，从而提高了生物质燃料的灰熔点，并减少生物质燃料燃烧过程中的腐蚀和结焦，并提高热效率，用于解决现有技术中生物质燃料添加剂的效果较低，不能很好的降低生物质发电机组结焦结渣，提高热效率和稳定性的技术问题。