纳米农业炭成型颗粒燃料及其制备方法技术

技术编号:15446708 阅读:115 留言:0更新日期:2017-05-29 18:22
本发明专利技术公开了一种纳米农业炭成型颗粒燃料及其制备方法,属于生物质能源转换领域。本发明专利技术的纳米农业炭成型颗粒燃料是一种以纳米生物质粉末或纳米农业炭粉末为原料压缩成型的颗粒燃料,另外,本发明专利技术还提供一种纳米农业炭成型颗粒燃料的制备方法,包括以下步骤:步骤1:对农林废弃物生物质进行粉碎,冲洗和干燥;步骤2:对步骤1得到的生物质进行反复粉碎、研磨、过筛后得到纳米生物质粉末;步骤3:将步骤2得到的纳米生物质粉末压缩成型;步骤4:将步骤3得到的纳米生物质成型颗粒燃料进行温控炭化得到纳米农业炭成型颗粒燃料。本发明专利技术具有比普通农业炭颗粒燃料能量密度大、热值高更环保等优势。

Nano agricultural carbon molding granule fuel and preparation method thereof

The invention discloses a nano agricultural carbon molding granule fuel and a preparation method thereof, belonging to the field of biomass energy conversion. Carbon nano agricultural pellet of the invention is a kind of nano powder or nano agricultural biomass carbon powder as fuel pellet, compression molding material in addition, the invention also provides a method for preparing nano carbon agricultural pellet, which comprises the following steps: Step 1: the agricultural and forestry waste biomass for crushing, washing and drying; step 2: Step 1 of biomass by repeated grinding, grinding and sieving to obtain nano biomass powder; step 3: Step 2 nanometer biomass powder obtained by compression molding; step 4: Step 3 nano biomass pellets obtained fuel temperature carbonization nano carbon pellet in agriculture. The invention has the advantages of large energy density, high calorific value, high environmental protection, etc. compared with the ordinary agricultural carbon granule fuel.

【技术实现步骤摘要】
纳米农业炭成型颗粒燃料及其制备方法
本专利技术属于生物质能源转换领域,特别指一种纳米农业炭成型颗粒燃料及其制备方法。
技术介绍
21世纪面临严重能源危机,化石能源是目前全球消耗的最主要能源,但随着人类的不断开采,化石能源的枯竭是不可避免,大部分化石能源即将被开采殆尽。寻找代替化石能源的新型能源成为当今一大主要任务。因此,开发可再生新能源是今后发展的主流方向。生物能源是一种可再生的新型绿色能源,生物能源技术的研究与开发已成为世界重大热门课题之一,受到世界各国政府与科学家的关注。20世纪80年代以来,中国政府一直将生物能源技术的研究与应用列为重点科技攻关项目,开展了不同生物能源新技术的研究和开发。生物质燃料是指将生物质材料,主要是农林废弃物作为燃料,是一种新型清洁能源燃料。生物质成型燃料主要是将生物质材料粉碎,再压缩成型。它具有燃烧值高(通常在3900~4800kcal/kg左右)、体积小、密度大、便于运输、贮存和使用等;由于生物质通常含硫磷少,燃烧时产生有害气体少,污染小;而且燃烧后灰渣少,还可作为肥料还田;生物质成型燃料是一种可再生的新型绿色生物能源,也是一种清洁燃料,它在一定程度上能缓解环境污染和能源危机问题。生物质成型燃料也存在灰分多、烟多、能量密度低、燃烧值低、燃烧时间短、有污染等缺陷,已报道成型燃料主要通过添加化学粘合剂等来固化成型,易导致环境污染,这些难题导致很难替代各种煤燃料(通常普通煤在5500kcal/kg,标准煤在7000kcal/kg),满足现代市场的需求。农业炭是指以农林废弃物生物质为原料,在缺氧环境下热解后形成的一类难熔的、稳定的、高度芳香化的、富含炭素的、类似木炭的固态物质。而农林废弃物生物质是农业生产、农产品加工和农村居民生活排出的废弃物品,主要包括农林畜牧渔生产或加工过程中产生的动植物类残余废弃物如秸秆、杂草、落叶、果实外壳、树枝、食用菌基质、牲畜和家禽粪便等生物质。农业炭通常由生物炭演变而来,作为燃料通常具有高燃烧值(通常在5000~8000kcal/kg),含炭量高,灰分低,烟少,能量密度高,无污染或污染低、燃烧时间长等优势。因此,农业炭燃料更具有替代各种煤燃料的优势,而且压缩成型的农业炭燃料更易储存和运输,燃烧时间更长,可用于农村、城镇、单位和家庭等做饭、取暖、洗浴、烧锅炉等的理想燃料,也是砖瓦厂、发电厂、冶炼化工和陶工烧制等的好燃料,使其具有巨大的经济和社会效益及市场潜力。然而,农业炭燃料的成型却很少关注和研究,远不如生物质成型燃料和煤燃料。
技术实现思路
本专利技术提供的纳米农业炭成型颗粒燃料及其制备方法,具有能量密度大、热值高、储存运输方便等特点,解决了生物质成型颗粒燃料灰分多、含炭量低,烟多、能量密度低、燃烧值低,有污染等问题。为解决上述技术问题,本专利技术提供技术方案如下:一种纳米农业炭成型颗粒燃料,是以纳米生物质粉末或纳米农业炭粉末为原料压缩成型的颗粒燃料。。另外,本专利技术还提供一种纳米农业炭成型颗粒燃料的制备方法,包括以下步骤:步骤1:对农林废弃物生物质进行粉碎,冲洗和干燥;步骤2:对步骤1得到的生物质进行反复粉碎、研磨、过筛后获得尺寸为50-500nm的生物质粉末;步骤3:将步骤2得到的纳米生物质粉末压缩成型;步骤4:将步骤3得到的纳米生物质成型颗粒燃料进行温控炭化得到纳米农业炭成型颗粒燃料。其中,所述步骤1的生物质为木屑、竹屑、树枝、竹枝、作物秸秆、作物壳类、粮食壳类等农林废弃物中的一种或多种。对于所述步骤1中干燥温度为50-80℃,干燥后的生物质含水量为10-25%。为了达到更好的压缩效果,所述步骤3中压缩成型的过程是在温控压缩成型仪的成型模具中进行,压缩的压强为10-30MPa,温度为80-300℃,保持时间为30-60min。为了达到更好的炭化效果,所述步骤4中炭化的温度为300-800℃,保持时间为1-4h,此步骤中的炭化的过程是在温控炭化炉中进行,所述炭化炉中充满保护气体,保护气体为氮气等。对于步骤3和步骤4,可以互换,都可以得到本专利技术的纳米农业炭成型颗粒燃料。本专利技术具有以下有益效果:本专利技术的纳米农业炭成型颗粒燃料具有储存运输方便、高于标准煤的能量密度、热值、含炭量和燃烧时间和低于标准煤的烟、灰分等优点,而且是全生物质(无需任何化学添加剂),压缩成型仅通过调节纳米生物质(农业炭)粉末含水量或/和混合纳米生物质(农业炭)粉末比例即可。作为一种高质量农业炭成型颗粒能源燃料,可替代煤燃料、生物质颗粒燃料的新型绿色生物能源燃料,可用于农村、城镇、单位和家庭等做饭、取暖、洗浴、烧锅炉等,也可用着砖瓦厂、发电厂、冶炼化工和陶工烧制等的燃料,甚至出口发达国家的新型能源燃料。附图说明图1为本专利技术的纳米农业炭成型颗粒燃料及其制备方法的先压缩成型再炭化的过程,图1(a)为粉碎后的纳米生物质粉末,图1(b)为压缩成型的生物质颗粒,图1(c)为炭化后的成型农业炭颗粒;图2为本专利技术的纳米农业炭成型颗粒燃料及其制备方法的先炭化再压缩成型的过程,图2(a)为粉碎后的纳米生物质粉末,图2(b)为炭化后的纳米农业炭粉末,图2(c)为压缩成型的纳米农业炭颗粒;图3为本专利技术的纳米农业炭成型颗粒燃料及其制备方法的的先压缩成型再炭化的过程中炭化后的成型农业炭颗粒的扫描电镜(SEM)图;具体实施方式本专利技术提供了一种纳米农业炭成型颗粒燃料及其制备方法,为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确,以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术,并不用于限定本专利技术。实施例1步骤1:以林业废弃物生物质为例,将大块生物质粉碎成小块生物质(直径或长度小于2cm),然后用水反复冲洗表面粉尘等杂质,最后在80℃温度下干燥,使生物质含水量控制在10%;步骤2:将干燥后的生物质连续反复粉碎并研磨成粉末,并筛出大小为纳米级的生物质粉末;步骤3:将纳米生物质粉末添加到温控压缩成型仪的成型模具中,在温度为150℃,压力为15MPa作用下进行压缩,保持30min后得到成型生物质;步骤4:将得到的纳米生物质成型颗粒,放置在充满氮气的炭化炉中,在300℃下保持2h充分裂解,冷却即得纳米农业炭成型颗粒燃料。实施例2步骤1:以林业废弃物生物质为例,将大块生物质粉碎成小块生物质(直径或长度小于2cm),然后用水反复冲洗表面粉尘等杂质,最后在50℃温度下干燥,使生物质含水量控制在15%;步骤2:将干燥后的生物质连续反复粉碎并研磨成粉末,并筛出大小为纳米级的生物质粉末;步骤3:将纳米生物质粉末添加到温控压缩成型仪的成型模具中,在温度为300℃,压力为30MPa作用下进行压缩,保持60min后得到成型生物质;步骤4:将得到的纳米生物质成型颗粒,放置在充满氮气的炭化炉中,在800℃下保持4h充分裂解,冷却即得纳米农业炭成型颗粒燃料。实施例3步骤1:以农业废弃物生物质为例,将大块生物质粉碎成小块生物质(直径或长度小于2cm),然后用水反复冲洗表面粉尘等杂质,最后在50℃温度下干燥,使生物质含水量控制在20%;步骤2:将干燥后的生物质连续反复粉碎并研磨成粉末,并筛出大小为纳米级的生物质粉末;步骤3:将纳米生物质粉末添加到温控压缩成型仪的成型模具中,在温度为80℃,压力为10MPa作用下进行压缩,保持2本文档来自技高网
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纳米农业炭成型颗粒燃料及其制备方法

【技术保护点】
一种纳米农业炭成型颗粒燃料,其特征在于,是一种以纳米生物质粉末或纳米农业炭粉末为原料压缩成型的颗粒燃料。

【技术特征摘要】
1.一种纳米农业炭成型颗粒燃料,其特征在于,是一种以纳米生物质粉末或纳米农业炭粉末为原料压缩成型的颗粒燃料。2.权利要求1纳米农业炭成型颗粒燃料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:对农林废弃物生物质进行粉碎,冲洗和干燥;步骤2:对步骤1得到的生物质进行反复粉碎、研磨、过筛后获得尺寸为50-500nm的生物质粉末;步骤3:将步骤2得到的纳米生物质粉末压缩成型;步骤4:将步骤3得到的纳米成型生物质颗粒燃料进行温控炭化得到纳米农业炭成型颗粒燃料。3.根据权利要求2所述的纳米农业炭成型颗粒燃料的制备方法,其特征在于,所述步骤1的生物质为木屑、竹屑、树枝、竹枝、作物秸秆、作物壳类、粮食壳类等农林废弃物中的一种或多种。4.根据权利要求3所述的纳米农业炭成型颗粒燃料的制备方法,其特征在于,所述步骤1中干燥温度为50-80℃。5.根据权利要求4所述的纳米...

【专利技术属性】
技术研发人员:文阳平陈莉贺浩华李林检刘光斌汪小强
申请(专利权)人:江西农业大学
类型:发明
国别省市:江西,36

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