一种由侵入性水生生物质制备气化浆料的方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本发明属于水煤浆技术领域。更具体地，本发明涉及一种由侵入性水生生物质制备气化浆料的方法。
【【背景技术】】
[0002]生长于各流域和湖泊的侵入性水生生物质来源广泛，主要成分为木质纤维，含水率高、纤维含量高、产量大，在当前资源化利用过程中存在着处理难、利用价值低的问题。这类生物质通常生长繁衍迅速，抢占水面，排挤本地植物，堵塞水上交通，影响鱼虾生长，腐败后又引起水质恶化，滋生蚊蝇，危害人类健康，对环境有着较强的负面效应。
[0003]由于侵入性水生生物质存在着含水率高、含固量低、纤维量高的特点，目前的处理方法主要是:通过人工或机械打捞，脱水后用作饲料，怄肥，普通燃料，制备沼气。由此可以看出，这些处理方法均需要经过专门的设备进行脱水处理，耗能巨大，在单独炭化、焚烧、气化、固化成型等方面的利用也受到限制。
[0004]水煤浆是一种低污染、高效率、流动性强的新型清洁燃料。生物质浆料是将各种藻类、有害植物以及其他废弃生物质经过一定处理后掺混进入水煤浆中，形成可以连续流动的浆体。侵入性水生生物质高位热值均在10MJ/kg以上，某些藻类的高位热值可达到20MJ/kg,作为能源时与水煤浆具有相似性，掺混入水煤浆中可以充分利用其热值，变废为宝。更为重要的是，将侵入性水生生物质与煤混合，通过一定的处理工艺制备生物质浆料，依托成熟的气流床气化技术，实现其与煤的共气化，可以很好地解决水生生物质的资源化难题，又能简化它们的处理与处置流程。此外，这类水生生物质还具有高氮含量的特点，浆料气化炉内部是弱还原气氛，燃料中的氮以还原态的形势存在，不会生成氮氧化物，消除了引起二次污染的隐患。但是生物质大部分由纤维素、半纤维素、木质素等构成，可磨性极差，掺混到对粒度要求很高的水煤浆中是一个极大的挑战，并且生物质的孔隙较多，含水量高、吸水性强，成浆浓度低，进一步限制了大规模的使用。
[0005]本发明针对现有利用技术的上述缺陷，提出一种侵入性水生生物质与煤混合浆料的制备方法，可以经济、高效、清洁地处理侵入性水生生物质，变废为宝，避免了侵入性水生生物质生长对环境的不良影响，体现了在能源结构调整，资源合理利用及清洁生产等方面的综合作用。
【
【发明内容】
】
[0006][要解决的技术问题]
[0007]本发明的目的是提供一种由侵入性水生生物质制备气化浆料的方法。
[0008][技术方案]
[0009]本发明是通过下述技术方案实现的。
[0010]本发明涉及一种由侵入性水生生物质制备气化浆料的方法。
[0011 ]该气化浆料制备方法的步骤如下:
[0012]A、干燥
[0013]将待加工水生生物质原料洗净泥沙，然后利用自然日晒风干45?55h，然后在温度110°C?450°C的条件下加热处理30?120min ；
[0014]B、粉碎
[0015]将步骤A得到的水生生物质原料根部、茎部与叶片分别用粉碎机进行粉碎，然后用球磨机进行球磨，得到水生生物质原料粉；
[0016]C、改性处理
[0017]往100重量份在步骤B得到的水生生物质原料粉中添加0.01?5.0重量份改性剂与60重量份水，搅拌混合，该混合物再在频率30?110kHz的条件下进行超声处理5?60min，得到改性的水生生物质浆；
[0018]D、制备气化料浆
[0019]采用常规湿法磨浆法将45?70重量份煤粉、10?65重量份步骤C得到的改性水生生物质粉、0.01?2.0重量份分散剂与10?50重量份水研磨制备得到所述的气化浆料。
[0020]根据本发明的一种优选实施方式，在步骤A中，所述的侵入性水生生物质是选自水花生、水葫芦、蓝藻或浮萍的恶性竞争类水生生物质。
[0021]根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤A中，待加工水生生物质原料的水含量是以重量计45?99 %。
[0022]根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤B中，所述水生生物质原料粉的颗粒尺寸在0.9mm以下是以重量计100%，在0.076mm以下是30%?75%。
[0023]根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤C中，所述水生生物质原料粉与改性剂在50?3000转/分的条件下搅拌混合5?60min。
[0024]根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤D中，所述的煤粉是一种或多种选自烟煤粉、无烟煤粉或褐煤粉的煤粉。
[0025]根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤C中，所述的改性剂选自pH值在12以上的碱法造纸黑液或废碱液、碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钙或氢氧化钾。
[0026]根据本发明的另一种优选实施方式，所述的分散剂是一种或多种选自木质素磺酸盐系、萘系或聚羧酸系的分散剂；
[0027]所述的木质素磺酸盐系分散剂是一种或多种选自木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、木质素磺酸铵或木质素磺酸镁的木质素磺酸盐系分散剂；
[0028]所述的萘系分散剂是一种或多种选自甲基萘磺酸钠、萘磺酸钠甲醛缩合物或它们的混合物的萘系分散剂；
[0029]所述的聚羧酸系分散剂是一种或多种选自丙烯酸钠聚合物、丙烯酸和丙烯晴共聚物或亚甲基萘磺酸钠-苯乙烯磺酸钠-马来酸钠共聚物的聚羧酸系分散剂。
[0030]根据本发明的另一种优选实施方式，所述气化浆料的颗粒粒度分布是以重量计100 % 小于 0.9mm，30 % ?75 % 小于 0.076mm。
[0031]根据本发明的另一种优选实施方式，所述的气化浆料具有下述特性:
[0032]所述气化浆料是一种屈服假塑性流体，它的表观粘度是900?1200mPa.s、流动性11.0 ?17.0s 与 pH 值为 7.3 ?8.8。
[0033]下面将更详细地描述本发明。
[0034]本发明涉及一种由侵入性水生生物质制备气化浆料的方法。
[0035]该气化浆料制备方法的步骤如下:
[0036]A、干燥
[0037]将待加工水生生物质原料洗净泥沙，然后利用自然日晒风干45?55h，然后在温度110°C?450°C的条件下加热处理30?120min。
[0038]所述的侵入性水生生物质来自于湖泊、河流或池塘里生长的水生生物质，本发明使用的侵入性水生生物质选自水花生、水葫芦、蓝藻或浮萍恶性竞争类水生生物质。
[0039]例如，水花生于1930年传入中国，被列为中国首批外来入侵物种，危害性极大，它生长繁殖迅速，堵塞航道，影响水上交通；排挤其它植物，使群落物种单一化；覆盖水面，影响鱼类生长和捕捞；在农田与作物争夺阳光、水分、肥料以及生长空间，使产量受损；田间沟渠大量繁殖，影响农田排灌；入侵湿地、草坪，破坏景观；滋生蚊蝇，危害人类健康。
[0040]水葫芦于1901年被作为观赏植物引入中国，由于繁殖能力极其旺盛，一旦有适合它生长的环境，往往会形成单一的优势群体，抑制或影响其他物种的生长，破坏生态多样性，打破以至摧毁该地区原来的生物平衡，使一些物种在该地发生灭绝。当水葫芦大量繁殖可以掩盖整个水面，影响大气与水中气体交换、降低光线对水体穿透力，影响水底生物增长，增加水体C02浓度，造成非常严重的生态危害，降低水产品产量和品质。
[0041]蓝藻在一些营养丰富的水体中，常于夏季大量繁殖，并在水面形成一层蓝绿色而有腥臭味的浮沫，称为“水华”，甚至有些种类还会产生一些毒素，加剧了水质恶化，对鱼类等水生动物，以及人、畜均有很大危害，严重时会造成鱼类的死亡。
[0042]浮萍生于水田、池沼或其它静水水域，易形成密布水面的飘浮群落，由于繁殖快，通常在群落中占绝对优势。
[0043]所述的侵入性水生生物质可能含有泥土、沙粒等固体物质，因此在干燥前需要洗净或去除。
[0044]采用烘箱干燥法(国标GB/T28733-2012)测定待加工的水生生物质原料的水含量是以重量计45?99 %。
[0045]本发明使用的水生生物质由纤维素、半纤维素、木质素等构成，含水量高，在使用前需要进行干燥，其作用是破坏生物