一种生物质成型燃料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种生物质成型燃料及其制备方法。本发明专利技术的生物质成型燃料，由以下重量份的组分组成：农作草本副产40～50份，PP木塑废弃物30～40份，林业木本副产35～50份，燃烧助剂0.5～3份，抗结焦助剂0.5～3份。将上述组分进行挤压成型制备生物质成型燃料。本发明专利技术通过对原料的筛选及复配，避免使用可能引起二次污染的原料，制备的生物质成型燃料制备热值达5200～6000kcal/kg，具有热值高、易点火、抗结焦、低排放的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种生物质成型燃料及其制备方法
本专利技术涉及生物能源
，特别涉及一种生物质成型燃料及其制备方法。
技术介绍
目前生物质固体燃料主要是以各种秸秆、锯末等农林业废弃物、家禽家畜粪便、中药渣、印染污泥、废旧塑料橡胶、城市有机废弃物等为原料经加工制成。由于生物质原料众多，各类间物理化学特性差异较大，尽管生物质能源具有可观的潜力，但仍存在一些问题，主要体现在：(1)热值低；如专利CN105482866A提供了一种生物质燃料，包括以下重量份的原料：100-120份秸秆、5-10份偏高岭土、20-50份木炭、10-15份的松脂、1-3份助燃剂：高锰酸钾、氧化铝、磷酸二氢铵，其比例为1:(3-5)：(5-10)、5-10份浓度为25-30％的磷酸、3-5份微生物菌种，其热值只达到5000J/kg。(2)原料配伍不合理，为提高热值，添加了不可再生能源-煤，或添加产生有毒有害气体的原料；如专利CN106147915A公开的生物质颗粒燃料，包括10-20％的竹子、50-60％的木质、2-6％的稻壳、10-15％的家禽粪便、油脂8-12％、煤矸石粉6-10％及氧化钙0.5-1.0％。其加入不可再生的化石燃料煤粉后，尽管可增加生物质燃料的热值，但不是真正意义的绿色环保燃料，因煤燃烧时会增大二氧化硫等有毒有害气体的排放量。专利CN105861093A中的锅炉用生物质燃料中也添加了煤炭。(3)工艺过程复杂、造成二次污染、耗能高、产量低、成本高。如专利CN106085543A公开了采用模压工艺制备生物质燃料，工艺过程复杂、能耗高。又如专利CN10596946A公开了一种防腐易贮存的生物质成型燃料，以预处理后的玉米秸秆为原料、以碳酸镁作为抗结渣剂，以过氧化钙、过氧化镁等作为引火助燃剂，压缩成型。其中的助剂制备工艺复杂、成本高、形成二次污染、且废水量大，玉米秸秆发酵和粉碎步骤多、周期长、难以工业化应用。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种生物质成型燃料及其制备方法。该生物质成型燃料是配比合理的高燃烧值绿色生物质燃料，制造的生物质成型燃料具有热值高、易点火、抗结焦、低排放的特点。本专利技术的技术方案如下：本专利技术提供了一种生物质成型燃料，由以下重量份的组分组成：农作草本副产40～50份，PP木塑废弃物30～40份，林业木本副产35～50份，燃烧助剂0.5～3份，抗结焦助剂0.5～3份。优选的，以农作草本副产总重计，所述农作草本副产由以下重量份的组分组成：玉米秸秆70～80份，麦秸秆20～30份，高粱秸秆20～30份，瓜子壳2～5份。优选的，所述林业木本副产为油炸杆生产中的松木副产，或家装过程产生的木质废弃物。优选的，所述燃烧助剂为氧化钙、氧化锌、氧化铝、氧化镍和氧化铁中的一种或几种。优选的，所述抗结焦助剂为高岭土、碳酸镁和碳酸钙中的一种或几种。本专利技术还提供了上述生物质成型燃料的制备方法，将所述农作草本副产、PP木塑废弃物和林业木本副产粉碎后，烘干至水分含量在10～20％；将烘干后的物料筛分，得到的筛分部分与所述燃烧助剂和抗结焦助剂混合后，挤压成型得到生物质成型燃料。优选的，所述挤压成型得到生物质成型燃料的颗粒密度大于1100kg/m3，粒度为6～10mm×30～100mm。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术生物质成型燃料的原料主要以可再生的草本(玉米、麦秆、水稻、高粱、葵花仔皮等农作草本副产)和木本植物(松木或其它木制品的林业木本副产)为主，不添加煤等不可再生资源，属绿色清洁能源。松木屑含有松脂，具有助燃作用，易点火；农作草本副产既可以降低成本，又能改善燃料在加工过程中的成型性。(2)本专利技术选用热值高、燃烧后不产生有毒有害气体的建筑、家装的边角余料，如PP木塑为原料。木塑制品以PP树脂和可再生的植物纤维为主，不含有毒有害的重金属和硝基化合物，属环境友好的生物质制品。PP木塑碳含量高，既可提高热值，又因PP木塑中含有石蜡及复合润滑剂，还可减少生物质颗粒燃料在造粒机中模具的机械磨损。(3)本专利技术生物质成型燃料的助剂选择市售常规产品，不需特殊预处理和制备，且添加量少，配伍合理。(4)本专利技术提供的方法，自动化程度高、能耗低、批量作业、生产能力大。(5)本专利技术制备得到的生物质成型燃料，热值可达5200～6000kcal/kg，易点火、抗结焦、减少机械磨损、低排放、燃烧效率高、成本低。可用于取暖、生活炉灶、热水锅炉、工业锅炉、生物质发电厂等。具体实施方式本专利技术对原料进行合理筛选及复配，提供了一种热值高、易点火、抗结焦、低排放的生物质成型燃料，由以下重量份的组分组成：农作草本副产40～50份，PP木塑废弃物30～40份，林业木本副产35～50份，燃烧助剂0.5～3份，抗结焦助剂0.5～3份。本专利技术的生物质成型燃料，添加了农作草本副产。以生物质成型燃料的总重计，本专利技术农作草本副产的添加量为40～50重量份，优选为42～48重量份，更优选为43～47重量份。农作物草本副产为可再生资源，既可以降低成本，又能改善燃料在加工过程中的成型性。林木类生物质的木质化程度高，纤维长且韧性强；农作草本副产与木本类副产相比，木质素含量低，纤维韧性弱，且糖分含量高，相对易于成型。在电机电流、挤出机压缩比相同的情况下，添加40～50重量份农作草本副产制备的生物质颗粒燃料产量大、成型率高。本专利技术中，农作草本副产包括农作物秸秆和其它富含木质素的农作外壳类产品。其中农作物秸秆包括玉米秸秆，麦秸秆、高粱秸秆及其他种类的农作物秸秆。农作外壳类产品包括各类瓜子壳、稻壳、花生壳等。在本专利技术具体实施例中，优选农作草本副产包括玉米秸秆，麦秸秆，高粱秸秆和瓜子壳。以农作草本副产总重计，本专利技术的农作草本副产优选包括以下重量份的组分：玉米秸秆70～80份，麦秸秆20～30份，高粱秸秆20～30份，瓜子壳2～5份；更优选为包括玉米秸秆73～78份，麦秸秆22～27份，高粱秸秆22～27份，瓜子壳3～4份。农作草本配比主要考虑三个因素：成本、热值和结渣性。玉米秸秆、高粱杆和麦秸秆来源广，成本低，其热值顺序：玉米秸秆>麦秸秆≈高粱杆，因此本专利以玉米秸秆为农作草本主料。生物质中含有钾、钠、铁、铝、钙、镁、硅、磷、氯等，这些元素在高温燃烧的过程中，通过化学反应会生成复杂的化合物，其中由碱金属钾、钠等形成的化合物，熔点较低，对生物质灰熔融特性影响最大，灰熔融温度顺序为:葵花籽壳>玉米秸秆>麦杆≈高粱杆，因玉米秸秆与本专利技术涉及的其它秸秆相比钾含量低，铝含量高，能改变底灰成分，生成熔点较高的化合物，抑制低熔点共晶体的生成，从而缓解生物质颗粒的结焦性。另外，葵花子壳灰分少、油性含量高，在挤出成型过程中起到良好的润滑作用，添加2～5份，可以有效缓解结焦性和模具磨损性，使每套模具的产量由3000吨增加到5000吨以上。本专利技术的生物质成型燃料，添加了PP木塑废弃物。以生物质成型燃料的总重计，本专利技术PP木塑废弃物的添加量为30～40重量份，优选为32～38重量份，更优选为33～37重量份。PP木塑是以PP树脂和植物纤维(木本或草本)为原料，经挤出成型的绿色环保复合材料，主要用于建筑、家装、园林、铺板、栈桥等领域。在其生产和使用过程中，有大量的边角余料产生，因PP树本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物质成型燃料，其特征在于：由以下重量份的组分组成：农作草本副产40～50份，PP木塑废弃物30～40份，林业木本副产35～50份，燃烧助剂0.5～3份，抗结焦助剂0.5～3份。

【技术特征摘要】
1.一种生物质成型燃料，其特征在于：由以下重量份的组分组成：农作草本副产40～50份，PP木塑废弃物30～40份，林业木本副产35～50份，燃烧助剂0.5～3份，抗结焦助剂0.5～3份。2.根据权利要求1所述的生物质成型燃料，其特征在于：以农作草本副产总重计，所述农作草本副产包括以下重量份的组分：玉米秸秆70～80份，麦秸秆20～30份，高粱秸秆20～30份，瓜子壳2～5份。3.根据权利要求1所述的生物质成型燃料，其特征在于：所述林业木本副产为油炸杆生产中的松木副产，或家装过程产生的木质废弃物。4.根据权利要求1所述的生物质成型燃料，其特征在于：所述燃烧助剂为氧化钙、...

【专利技术属性】
技术研发人员：王桂英，王树东，
申请(专利权)人：吉林化工学院，
类型：发明
国别省市：吉林,22