一种生物质成型燃料添加剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种生物质成型燃料添加剂的制备方法，所述生物质成型燃料添加剂由生物质颗粒和微藻组成，具体包括以下步骤：(1)将微藻在95℃～115℃的温度下干燥，并将干燥后的微藻粉碎为粒度为170～230μm的粉末；(2)选取生物质颗粒在95℃～115℃的温度下干燥，并将干燥后的生物质颗粒粉碎为粒度为0.5～1.5mm的碎屑；(3)将微藻粉末与生物质颗粒碎屑混合形成混合物颗粒，所述微藻粉末的添加比例为1％～50％；(4)将混合物颗粒放入成型装置中升温并在130～170℃保持2‑3min使混合物颗粒成型；(5)控制成型压力为4000～5000N直至所述生物质成型燃料添加剂最终成型完成制备。本发明专利技术方法利用微藻胞体内富含的油脂提升生物质成型燃料的燃料品质，提升生物质颗粒燃烧性能。

Preparation method of biomass briquette fuel additive

The invention discloses a method for preparing biomass fuel additives, the biomass fuel additives by biomass and composition of microalgae, it includes the following steps: (1) the microalgae at 95 DEG C to 115 DEG C temperature drying, and the dried algae for crushing particle size is 170 ~ 230 m the powder; (2) selecting biomass particles in 95 to 115 DEG C temperature drying, and the dried biomass particles crushing size of debris from 0.5 to 1.5mm; (3) the microalgae biomass pellet powder and debris to form a mixture proportion of particles, the microalgae powder is 1% ~ 50%; (4) the mixture into particles forming device in heating and at 130 to 170 DEG C to keep 2 3min particles forming the mixture; (5) to control the forming pressure is 4000 ~ 5000N until the final completion of the biomass fuel additive forming Preparation\u3002 The method of the invention utilizes the oil rich in the microalgae cell to improve the fuel quality of the biomass briquette fuel, and improves the combustion performance of the biomass particles.

【技术实现步骤摘要】
一种生物质成型燃料添加剂的制备方法
本专利技术涉及生物质燃料领域，具体的说，是涉及一种生物质成型燃料添加剂的制备方法。
技术介绍
《“十三五”能源规划》指出，生物质成型燃料是生物质能利用的重要途径之一。国家能源局和环境保护部先后投资50亿元，计划在全国范围内，特别是在京津冀鲁、长三角、珠三角等雾霾严重地区，建设120个生物质成型燃料锅炉供热示范项目。所以，生物质成型燃料的规模化制备将成为制约我国生物质能高效利用的重要环节，在生物质成型燃料的制备过程中，为了提高燃料品质，往往需要在制备和燃烧过程中添加一定的添加剂。常见的成型燃料添加剂有：粘结剂；防腐降沉添加剂和助燃剂三大类。其中助燃剂可以提升燃料在燃烧过程中的燃烧品质，常厚春等人在专利CN102911758A中配置了一种生物质颗粒燃料助燃剂，并指出油脂(生物质液化油)不仅可以作为润滑剂减少成型设备的磨损程度，还可以作为生物质颗粒燃料的助燃剂和黏结剂使用。能源微藻由于自身油脂含量高、生长速度快、生长周期短，在生物质燃料领域具有十分广泛的应用前景，但是目前微藻制备生物质柴油存在经济性低和分离技术不过关等问题。袁兴中等人在专利CN104357123A中研制了一种蓝藻固体成型燃料，其具有储运方便、热值高、成型率高等特点。但是，Cavalcanti等人对淀粉、蛋白质及油脂在13种不同的原料中的粘结功能进行了研究，研究表明当油脂含量大于6.5％时成型颗粒耐久性较差，同时也对淀粉和蛋白质的促粘效果有影响，所以完全使用富含油脂的微藻制备生物质颗粒燃料从经济性和颗粒品质两方面均不能起到很好的效果。此外，袁海荣等利用用废机油(E)、废柴油(D)和工业酒精(A)以不同的体积比研制出25种液体助燃剂，利用LLA-6型生物质半气化炉进行了多次点火实验，并通过观察火焰点火情况，发现ED15和DA51两种助燃剂做为备选助燃剂，其最佳用量分别为9mL和8mL，比不用助燃剂点火速度快30-40倍。综上，可以考虑将微藻藻粉作为生物质颗粒燃料的添加剂与原料进行混合成型：微藻胞体内含有的油脂可以有效提升生物质颗粒的燃烧性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种生物质成型燃料添加剂的制备方法，利用微藻胞体内富含的油脂提升生物质成型燃料的燃料品质，主要包括：降低点火温度，降低燃料活化能，提升生物质颗粒燃烧性能。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种生物质成型燃料添加剂的制备方法，所述生物质成型燃料添加剂由生物质颗粒和微藻组成，具体包括以下步骤：(1)将微藻在95℃～115℃的温度下干燥，并将干燥后的微藻粉碎为粒度为170～230μm的粉末；(2)选取生物质颗粒在95℃～115℃的温度下干燥，并将干燥后的生物质颗粒粉碎为粒度为0.5～1.5mm的碎屑；(3)将微藻粉末与生物质颗粒碎屑混合形成混合物颗粒，所述微藻粉末的添加比例为1％～50％；(4)将混合物颗粒放入成型装置中升温并在130～170℃保持2-3min使混合物颗粒成型；(5)控制成型压力为4000～5000N直至所述生物质成型燃料添加剂最终成型完成制备。进一步的，所述混合物颗粒的尺寸范围为(6.0～10.0)mm×(30～50)mm。进一步的，步骤(1)和步骤(2)中的干燥时长均为18～22h。进一步的，步骤(4)中的升温速率为10℃/min～40℃/min。一种生物质成型燃料添加剂，由生物质颗粒和微藻构成，所述微藻的添加比例为1％～50％，添加剂的尺寸为(6.0～10.0)mm×(30～50)mm。与现有技术相比，本专利技术的技术方案所带来的有益效果是：1.可以得到微藻藻粉作为添加剂时，与生物质颗粒混合成型后颗粒燃料的点火温度，得到不同微藻藻粉不同添加比例后的燃料完整的失重曲线。2.可以得到微藻藻粉与生物质颗粒在燃烧过程中的协同作用(包括阻碍作用和促进作用)，以指导工程实际。3.利用模型可以计算得到微藻藻粉作为添加剂与与生物质颗粒混合成型后颗粒燃料的活化能。附图说明图1-1和图1-2分别是不同藻粉添加比例的成型燃料燃烧失重曲线(以30℃/min升温速率的前提下得到)。图2是不同藻粉添加比例的成型燃料燃烧之间的协同效果(以30℃/min升温速率的前提下得到)。图3是不同藻粉添加比例的成型燃料燃烧活化能。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的描述。本实施中选用的微藻为中科院FACHB库中的小球藻(FACHB-1227)，生物质颗粒选取陕西地区的苹果树修剪枝条。首先将微藻在105℃的温度下干燥20h，并粉碎为粒度为200μm的粉末，将苹果树修剪枝条在105℃的温度下干燥20h并粉碎为粒度为1mm的木屑。然后将干燥后的微藻粉末与苹果树木屑混合形成混合物颗粒，本实施例中微藻粉末的添加比例分别为15％；30％；50％。之后将混合物颗粒放入成型装置中升温至150℃保持2-3min，并控制成型压力为4000N最终得到成型的生物质成型燃料添加剂。其中成型装置由YW-10电子万能试验机改造而成。其技术参数如下：最大试验力FS：10kN；负荷测量范围：0.4-100％FS；示值相对误差：小于或等于0.1％；有效试验跨度：400mm。按着试验台设计要求，在电子万能试验机设计了试验台工作台，工作台包括柱状压制模具、夹套(D＝7mm，L＝85mm)、加压杆(D＝6.80mm，L＝120mm)以及两个不锈钢垫片(厚20mm和20mm)。在模具的下底保留一部分空间并设有一块可自由拔出的金属垫块。试验机内部安装温度控制器。温度控制器链接硅胶发热片，发热片可包裹住模具，在加热片外部缠绕保温材料，使实验时温度保持恒定。本实施例中所使用的苹果树木屑与小球藻粉原料的元素及工业分析见表1。表1苹果树木屑与小球藻粉的元素及工业分析两者混合后，取燃料的不同部分进行热重分析测试，其关键参数有：1)气氛：氮气:氧气＝8:2；2)升温速率：20℃/min、30℃/min、40℃/min；得到以微藻为添加剂的混合燃料添加剂的燃烧性能曲线，并进行相关的分析，从曲线读得点火温度等信息，得到最佳添加比例。可以利用微藻藻粉与果树木屑的纯物质进行比例计算，得到两者在燃烧过程中的协同作用，并得到微藻作为添加剂时与果树木屑最大协同反应区间，计算得到的两者混合无协同的失重值为：WCAL＝xW微藻+(1-x)W木屑(1)X为微藻添加的比例其主要用到的协同作用计算关系式如下：ΔW＝WEXP-WCAL(2)WEXP表示的实验失重值；ΔW表示的是两者协同的强度，当ΔW＞0是表示两者存在阻碍作用，当ΔW＜0时表示两者存在促进作用，并指导工程应用中，燃烧温度尽量设定为促进作用的温度段当中。并利用KAS和OFW模型计算得到燃料燃料的平均活化能，其计算关系为：其中，β为升温速率，T为反应温度，A为指前因子，E为活化能，f(α)为反应模型，R为气体常数＝8.314J/(molK)。其中，本实施以30℃/min升温速率为例：经过分析得到苹果树木屑颗粒燃料、添加15％藻粉的颗粒燃料、添加30％藻粉的颗粒燃料、添加50％藻粉的颗粒燃料、100％藻粉的颗粒燃料的热重(TG)和微风热重(DTG)曲线分别见图1-1和图1-2。并得到各种添加比例下的点火温度、反应速率、最大温度等关键参数统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物质成型燃料添加剂的制备方法，其特征在于，所述生物质成型燃料添加剂由生物质颗粒和微藻组成，具体包括以下步骤：(1)将微藻在95℃～115℃的温度下干燥，并将干燥后的微藻粉碎为粒度为170～230μm的粉末；(2)选取生物质颗粒在95℃～115℃的温度下干燥，并将干燥后的生物质颗粒粉碎为粒度为0.5～1.5mm的碎屑；(3)将微藻粉末与生物质颗粒碎屑混合形成混合物颗粒，所述微藻粉末的添加比例为1％～50％；(4)将混合物颗粒放入成型装置中升温并在130～170℃保持2‑3min使混合物颗粒成型；(5)控制成型压力为4000～5000N直至所述生物质成型燃料添加剂最终成型完成制备。

【技术特征摘要】
1.一种生物质成型燃料添加剂的制备方法，其特征在于，所述生物质成型燃料添加剂由生物质颗粒和微藻组成，具体包括以下步骤：(1)将微藻在95℃～115℃的温度下干燥，并将干燥后的微藻粉碎为粒度为170～230μm的粉末；(2)选取生物质颗粒在95℃～115℃的温度下干燥，并将干燥后的生物质颗粒粉碎为粒度为0.5～1.5mm的碎屑；(3)将微藻粉末与生物质颗粒碎屑混合形成混合物颗粒，所述微藻粉末的添加比例为1％～50％；(4)将混合物颗粒放入成型装置中升温并在130～170℃保持2-3min使混合物颗粒成型；(5)控制成型压力为4000～5000N直至所述生物质成型燃料添...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔旭阳，杨俊红，陈娅，雷万宁，黄涛，白超，高琳，杜宇航，
申请(专利权)人：天津大学，陕西启迪瑞行清洁能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12