一种成型颗粒燃料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种成型颗粒燃料及其制备方法，该制备方法包括秸秆堆料的预处理，所述预处理包括：在秸秆堆料中喷洒中性或弱碱性水溶液后将其真空密封保存20～40天。秸秆在喷洒弱碱性水溶液后，直接在真空密封条件下保存，能够显著的提高秸秆孔隙率，相比于现有技术中秸秆前处理工艺长、处理过程复杂，本发明专利技术的成型颗粒燃料及其制备方法，不仅能够有效的降低秸秆成型压缩过程中的压缩比能耗，还能够提高所制备得到的成型颗粒燃料的燃烧性能。

A form of pellet fuel and its preparation method

The present invention provides a forming particle fuel and a preparation method, which includes pretreatment of straw heap, and the pretreatment includes: the vacuum seal is sealed for 20~40 days after spraying neutral or weak alkaline water solution in the straw heap. After spraying the weak alkali water solution, the straw can be stored directly under the vacuum sealing condition, which can significantly increase the porosity of the straw. Compared with the long process of straw pretreatment and the complicated treatment process in the existing technology, the molding particle fuel and the preparation method of the invention not only can effectively reduce the process of straw forming and compression. The compression ratio energy consumption can also improve the combustion performance of the prepared pellet fuel.

【技术实现步骤摘要】
一种成型颗粒燃料及其制备方法
本专利技术涉及秸秆处理技术，更具体地，涉及一种成型颗粒燃料及其制备方法。
技术介绍
农作物秸秆是生物质资源的重要组成部分。农作物秸秆露天焚烧屡禁不止，成为当今季节性雾霾的主要污染源之一。生物质秸秆成型燃料的利用不仅能消耗大量农业废弃物，还可以降低秸秆直接燃烧对环境的影响。研究表明，在生物质秸秆压缩成型过程中，不同前处理是影响生物质颗粒燃料成型品质好坏的重要因素，它们对生物质成型特性的影响引起了广泛的关注。通过调研发现，生产能耗过高依然是生物质颗粒燃料生产过程存在的主要问题之一，从而导致生物质颗粒燃料生产成本过高，严重制约了生物质颗粒燃料的推广与利用。研究发现，在生物质压缩成型生产过程中，粉碎段和压缩段是压缩成型生产线能源消耗的主要工艺段，占整个生产能耗的80％以上。因此，对生物质秸秆成型生产过程进行研究，通过一定的技术手段提高颗粒燃料的品质，且降低成型能耗，降低颗粒燃料生产成本，从而能够为生物质颗粒燃料技术的开发利用提供重要技术指导。目前对于固化成型产品品质方面的研究，多数是通过设定不同的成型参数或者混合成型，研究其对成型特性的影响。对于降低生物质压缩成型能耗方面的研究，多集中于通过改进生物质成型过程中主要设备结构和关键零部件，或是探究最优的工艺参数、物料配比、混合成型等达到降低成型能耗的目的，或是单纯的比较不同物料压缩成型的能耗。而对秸秆原料进行前处理以降低成型颗粒燃料压缩能耗以及物料性能的方法较少，并且，通常处理过程较复杂，工艺流程长，成型颗粒燃料的性能较低。
技术实现思路
为克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本专利技术提供了一种成型颗粒燃料及其制备方法，以解决成型颗粒燃料前处理方法工艺流程长、处理过程复杂、成型压缩比能耗高、所制备的成型颗粒燃料的综合性能低的技术问题。本专利技术的一个方面，提供一种用于制备成型颗粒燃料的方法，包括秸秆堆料的预处理，所述预处理包括：在所述秸秆堆料中喷洒中性或弱碱性水溶液后将其真空密封保存20～40天。本专利技术所述的方法，秸秆堆料在喷洒弱碱性水溶液再经真空密封保存后，能够有效地提高秸秆的孔隙率，以降低后续处理难度，改善颗粒燃料的抗渗水性。并且，喷洒弱碱性水溶液和真空密封保存能够改善秸秆物料的着火特性指数以及综合燃烧特性指数，以增强秸秆的燃烧性能。具体地，在喷洒弱碱性水溶液时，在常温下进行即可，该水溶液的温度也在常温条件即可。经处理后的秸秆物料再经压缩处理，即能够制备得到成型颗粒燃料。经弱碱性物质与真空密封保存后，能够有效的降低压缩成型的能耗，以降低由秸秆制备成型颗粒燃料的难度。秸秆物料喷洒适量弱碱性水溶液后，直接真空密封保存一定时间即能够提高秸秆的孔隙率和软化程度，以降低秸秆后期压缩的难度，从而降低能耗。该方法简单易行，控制条件易于调节。并且，所添加物质种类少、添加次数少，能够更便于控制。具体地，喷洒弱碱性水溶液，并对秸秆堆料进行真空密封保存后，由于真空密封保存的时间不同，秸秆中的半纤维素、木质素含量以及结晶度均会有变化。具体地，在真空密封保存过程中，半纤维素、木质素含量以及结晶度均是先呈现下降的趋势，在经过一段时间后，趋于平稳。具体地，在真空密封保存过程中，秸秆的孔隙率也会随时间的变化及预处理方式的不同而变化。因此，将秸秆堆料的真空密封保存时间保持在合适的范围，同时采用较好的弱碱性水溶液的预处理方式，能够有助于提高秸秆的孔隙率，从而降低秸秆压缩成型的能耗。具体地，经真空密封保存后的秸秆堆料再经压缩成型即可得到成型颗粒燃料。具体地，在实际处理过程中，所选用的秸秆来自于常见农作物，例如小麦、玉米、棉花或稻谷等。采集过程中除挑选生长良好，无明显病虫害的要求外，也应保证秸秆没有明显弯折、破损，同时沿地面割断，去除根部和顶穗部后将其机械切短至30～35cm备用。在一个具体的实施例中，所述弱碱性水溶液的pH值不高于9。具体地，弱碱性水溶液的pH保持在合适的范围，能够促进秸秆中纤维结构的改变，同时改变秸秆中纤维组分的相对含量。在一个具体地实施例中，所述弱碱性水溶液为含有弱碱性物质的水溶液，所述弱碱性物质的质量为所述秸秆堆料质量的4％以下。具体地，在向秸秆堆料中喷洒弱碱性水溶液时，该水溶液中可以不含有弱碱性物质，即只将秸秆堆料用水润湿即可。然后，将润湿后的秸秆堆料在真空条件下密封保存。具体地，当该水溶液中含有一定量的弱碱性物质，且该弱碱性物质的用量保持在合适的范围，能够显著增强秸秆的软化和蓬松效果。弱碱性物质含量过多，会导致秸秆的过于湿润或生成其他物质而影响秸秆的燃烧特性。并且，在真空密封条件下，弱碱性物质过量导致发生化学反应而生成的其他物质/气体也会影响真空密封保存的效果或真空密封保存的稳定性。在一个具体的实施例中，所述弱碱性水溶液为含有弱碱性物质的水溶液，所述弱碱性物质的质量为所述秸秆堆料的质量的0.5％～2％。更优选地，所述弱碱性物质的质量为所述秸秆堆料的质量的1％～2％。具体地，所喷洒的水溶液中的弱碱性物质含量保持在合适的范围，能够有效提高秸秆的孔隙率，又能够降低弱碱性物质的用量，降低成本，并且，还能够减少发生其他反应，以免降低所得成型颗粒物的燃烧性能。在一个具体的实施例中，所述弱碱性水溶液的质量浓度为20～30％。使弱碱性水溶液的浓度保持在合适的范围，在调控弱碱性物质相对于秸秆堆料的质量百分比的基础上，同时使喷洒到秸秆堆料中的水量也保持在合适的范围，使喷洒到秸秆堆料中的水量适中，便于秸秆在真空密封保存过程中的孔隙率的提升。在一个具体的实施例中，所述碱性水溶液中含有尿素和/或NH3·H2O。也即弱碱性物质为尿素和/或NH3·H2O。具体地，将尿素添加到水中形成含有尿素的水溶液，或者，采用氨水分析纯试剂配制成一定浓度的氨水溶液等。具体地，弱碱性水溶液均匀喷洒到秸秆堆料后，其中的小分子能够渗透到秸秆的纤维素中，破坏其纤维结构，从而起到软化秸秆的作用。在一个具体的实施例中，所述真空密封的真空度为-0.05～-0.1MPa，温度为20～30℃。具体地，喷洒弱碱性水溶液，并对秸秆堆料进行真空密封保存后，由于适当真空和温度条件下，能够促进秸秆中纤维素的结构变化。具体地，在真空密封保存过程中，半纤维素、木质素含量以及结晶度均是先呈现下降的趋势，在经过一段时间后，趋于平稳。在一个具体的实施例中，在喷洒中性或弱碱性水溶液之前，先对所述秸秆堆料中的秸秆进行粉碎处理。具体地，先将秸秆进行粉碎处理，使在喷洒弱碱性水溶液时，该水溶液能够更均匀地与秸秆混匀，使秸秆粉料润湿。同时，也更便于水溶液中的小分子进入到秸秆纤维中以破坏其纤维结构。在一个具体的实施例中，秸秆进行粉碎处理后得到秸秆粉料，所述秸秆粉料的颗粒粒径小于1mm。在一个具体的实施例中，在秸秆堆料中喷洒质量浓度为20％-27％的氨水溶液后，将所述秸秆堆料在-0.08MPa真空度、20～30℃的条件下真空密封保存20～40天；所述氨水溶液的质量为所述秸秆堆料的质量的4％。在一个具体的实施例中，秸秆堆料中喷洒pH为7～9的弱碱性水溶液，并经真空密封保存20～40天后，将秸秆堆料取出，以压缩速率为45～55mm/min、压力为170～180MPa的条件下压缩制成成型颗粒燃料。根据本专利技术的另一个方面，还提供一种成型颗粒燃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制备成型颗粒燃料的方法，其特征在于，包括秸秆堆料的预处理，所述预处理包括：在所述秸秆堆料中喷洒中性或弱碱性水溶液后将其真空密封保存20～40天。

【技术特征摘要】
1.一种用于制备成型颗粒燃料的方法，其特征在于，包括秸秆堆料的预处理，所述预处理包括：在所述秸秆堆料中喷洒中性或弱碱性水溶液后将其真空密封保存20～40天。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述弱碱性水溶液的pH值不高于9。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述弱碱性水溶液为含有弱碱性物质的水溶液，所述弱碱性物质的质量为所述秸秆堆料的质量的4％以下。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述弱碱性物质的质量为所述秸秆堆料的质量的0.5％～2％。5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述弱碱性水溶液中含有尿素和/或NH3·H2O。6.如权利要求5所述的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘贤，张新雁，彭王强，韩鲁佳，肖卫华，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11