一种生物质秸秆成型燃料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种生物质秸秆成型燃料，由如下重量份的原料制成：桔杆80‑100份、活性污泥10‑14份、复合添加剂2‑3份；本发明专利技术还公开了该成型燃料的制备方法。本发明专利技术采用桔杆作为基体物质，并掺入了活性污泥和复合添加剂，活性污泥含有较多的脂肪类、蛋白质和糖类挥发分，可在较低的温度大量析出并燃烧，掺入成型燃料后能够改善其着火性能；复合添加剂中各组分之间协同作用，能够降低生物质成型燃料中SO2和NOx的释放；再采用特制的生物质固体燃料压缩成型装置进行成型加工，通过工艺参数的优化，得到一种成型效果好、燃烧效果佳的生物质燃料，并且制得的成型燃料不会出现破碎的现象，能最大限度保证成型燃料的完整性和原样保持性。

A biomass straw briquette fuel and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种生物质秸秆成型燃料及其制备方法
本专利技术属于生物质燃料
，具体地，涉及一种生物质秸秆成型燃料及其制备方法。
技术介绍
生物质燃料取材于农业生产中所产生的废弃物，例如秸秆、谷壳等。生物质固体燃料是生物质能的一种利用方式，其生产原料是林业“三剩物”(木材加工剩余物、森林采伐剩余物、造材剩余物)、各种木质下脚料、木质废弃物、农作物秸秆、以及灌木等。生产过程是将质地疏松的生物质原料，经过粉碎、干燥等工序，然后经环模压辊挤压成型方式加工成生物质固体颗粒燃料。生物质颗粒燃料的粒度均匀，单位密度可达到1～1.4g/cm3，强度增加，运输和储存方便，燃烧性能明显改善，燃烧后能源利用率可提高80％以上，几乎没有二氧化硫排放，燃烧后的炉灰还是优质的有机肥料。中国专利CN201410704873.0公开了一种环保型加炭生物质燃料及加工方法，该方法通过玉米秸秆和助剂配合，并加入生物质炭和动植物油泥，经分别加工，热挤压成形，制成加炭生物质颗粒燃料。该方法获得的生物质燃料虽然炭质含量高，但是存在成型效果不够好、容易散落，燃烧效果不够好等缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种生物质秸秆成型燃料及其制备方法，本专利技术的成型燃料采用桔杆作为基体物质，并掺入了活性污泥和复合添加剂，活性污泥含有较多的脂肪类、蛋白质和糖类挥发分，可在较低的温度大量析出并燃烧，掺入成型燃料后能够改善其着火性能；复合添加剂中各组分之间协同作用，能够降低生物质成型燃料中SO2和NOx的释放；再采用特制的生物质固体燃料压缩成型装置进行成型加工，通过工艺参数的优化，得到一种成型效果好、燃烧效果佳的生物质燃料，并且制得的成型燃料不会出现物料破碎的现象，能最大限度保证成型燃料的完整性和原样保持性。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种生物质秸秆成型燃料，由如下重量份的原料制成：桔杆80-100份、活性污泥10-14份、复合添加剂2-3份；所述生物质秸秆成型燃料由如下步骤制成：第一步、桔杆预处理：往秸秆原料中加水，调节其含水率为50％，在1.0MPa压力下进行蒸汽爆破，保压时间为5min，处理完成后，快速将物料取出，自然晒干、粉碎；第二步、将经过预处理的秸秆在粉碎机中粉碎，过80目筛得到秸秆粉末，将桔杆粉末放入鼓风干燥箱中，在105℃下干燥72-80h使其恒重；第三步、将干燥后的桔杆粉末、活性污泥和复合添加剂混合，用喷雾设备将一定量的水均匀喷于原料中并将其搅拌均匀，得到含水率为8％-11％的原料；第四步、采用生物质固体燃料压缩成型装置进行成型加工，使套筒向下移动直至接触支撑底盘并卡合在环形槽内，将第三步得到的原料放入套筒内，通过加热圈对套筒内的原料进行加热，加热至设定的温度128-133℃后停止加热，用立式千斤顶对套筒内的原料均匀加载，控制成型压力为90Mpa，保持3min后撤去千斤顶，撤去千斤顶后对套筒内成型的燃料施压，并调节套筒缓慢向上移动直至完全脱离成型燃料，得到的成型燃料留在环形槽内，制得生物质成型燃料。进一步地，所述活性污泥由如下方法制成：(1)将污泥过24目筛以去除悬浮和固体杂质，将筛后的活性污泥含固率调至2.5％，得到预处理后的污泥；(2)取100mL预处理后的污泥置于四氟乙烯烧杯中，向内加入3-4mL质量分数为2％的氯化铁溶液后，先200r/min快速搅拌1min，再60r/min慢速搅拌2min，盖上杯盖后置于微波炉中，经微波辐射后取出并冷却至室温；微波辐射参数：功率密度7W/mL、辐射时间100s；(3)再通过带式干化工艺将微波处理后的污泥的含水率降低于5％以下，得到活性污泥。进一步地，所述复合添加剂包括Ca(OH)2、SiO2、Al2O3，Ca(OH)2、SiO2、Al2O3的质量之比为10:2-3:0.5-1。一种生物质秸秆成型燃料的制备方法，包括如下步骤：第一步、桔杆预处理：往秸秆原料中加水，调节其含水率为50％，在1.0MPa压力下进行蒸汽爆破，保压时间为5min，处理完成后，快速将物料取出，自然晒干、粉碎；第二步、将经过预处理的秸秆在粉碎机中粉碎，过80目筛得到秸秆粉末，将桔杆粉末放入鼓风干燥箱中，在105℃下干燥72-80h使其恒重；第三步、将干燥后的桔杆粉末、活性污泥和复合添加剂混合，用喷雾设备将一定量的水均匀喷于原料中并将其搅拌均匀，得到含水率为8％-11％的原料；第四步、采用生物质固体燃料压缩成型装置进行成型加工，使套筒向下移动直至接触支撑底盘并卡合在环形槽内，将第三步得到的原料放入套筒内，通过加热圈对套筒内的原料进行加热，加热至设定的温度128-133℃后停止加热，用立式千斤顶对套筒内的原料均匀加载，控制成型压力为90Mpa，保持3min后撤去千斤顶，撤去千斤顶后对套筒内成型的燃料施压，并调节套筒缓慢向上移动直至完全脱离成型燃料，得到的成型燃料留在环形槽内，制得生物质成型燃料。进一步地，生物质固体燃料压缩成型装置，包括底座、联动机构和套筒机构，联动机构安装于底座上，套筒机构安装于联动机构上，底座和套筒机构通过联动机构连接；底座包括支撑底盘，支撑底盘包括两个连接的圆形支撑盘，一侧的支撑盘表面中心位置固定有环形槽，另一侧的支撑盘的上表面垂直固定有三根支撑杆，支撑杆的上端固定有第一安装板，第一安装板与支撑杆内侧表面的夹角为130-140°，第一安装板的表面开有第一安装孔；支撑杆的内侧表面通过连接板固定有安装环，支撑底盘的表面垂直固定有第二安装板，第二安装板的表面开有第二安装孔；联动机构包括第一锥齿轮、第二锥齿轮和联动杆，第一锥齿轮的表面固定有第一安装轴，第一安装轴通过轴承安装于第二安装板上，其中，第一安装轴另一端连接有电机；第二锥齿轮通过第二安装轴连接固定有圆盘，第二安装轴通过轴承贯穿安装于安装环上，第二锥齿轮位于安装环下方，圆盘位于安装环上方，第二锥齿轮与第一锥齿轮啮合；圆盘的上表面设有螺旋状凸起；联动杆一端固定有齿轮，齿轮活动安装于第一安装板上，齿轮与螺旋状凸起啮合；联动杆另一端活动安装有连杆，连杆另一端安装于上夹板上；套筒机构包括圆形板，圆形板的下表面安装有三个安装架，连杆活动安装于安装架上；圆形板的周侧连接有承载板，承载板上贯穿固定有套筒，套筒与环形槽配合。进一步地，所述支撑杆位于支撑底盘上表面的边缘位置且三根支撑杆沿支撑底盘的圆周方向均布于其表面。进一步地，所述安装环与支撑底盘平行设置且安装环的圆心与支撑底盘的圆心位于同一竖直线上。进一步地，所述套筒周侧外表面设有加热圈，且加热圈均匀分布于套筒的周侧并与套筒紧密接触。本专利技术的有益效果：本专利技术在燃料原料中掺入了活性污泥，通过氯化铁和微波对污泥进行处理得到活性污泥，微波辐射能够增强活性污泥的絮凝作用，在微波辐射下，活性污泥絮体受到微波热与非热的作用下发生破裂释放出大量的溶解性生物聚合物，此时加入的氯化铁在水中产生的大量Fe3+，这些带正电荷的离子与溶解性生物聚合物暴露的结合点位相互作用形成更为密实的絮体，在此过程中絮体间和胞内的结合水也能得到释放，因此达到良好的脱水性能；此外，氯化铁溶于水后少部分形成氢氧化铁，在活性污泥脱水过程中起到骨架建体的作用，起到增强污泥脱水性能的效果；经过脱水、干化后的活性污泥，掺入成型燃料后能够改善其着火性能；成型燃料的着火温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物质秸秆成型燃料，其特征在于，由如下重量份的原料制成：桔杆80‑100份、活性污泥10‑14份、复合添加剂2‑3份；所述生物质秸秆成型燃料由如下步骤制成：第一步、桔杆预处理：往秸秆原料中加水，调节其含水率为50％，在1.0MPa压力下进行蒸汽爆破，保压时间为5min，处理完成后，快速将物料取出，自然晒干、粉碎；第二步、将经过预处理的秸秆在粉碎机中粉碎，过80目筛得到秸秆粉末，将桔杆粉末放入鼓风干燥箱中，在105℃下干燥72‑80h使其恒重；第三步、将干燥后的桔杆粉末、活性污泥和复合添加剂混合，用喷雾设备将一定量的水均匀喷于原料中并将其搅拌均匀，得到含水率为8％‑11％的原料；第四步、采用生物质固体燃料压缩成型装置进行成型加工，使套筒(34)向下移动直至接触支撑底盘(11)并卡合在环形槽(12)内，将第三步得到的原料放入套筒(34)内，通过加热圈对套筒(34)内的原料进行加热，加热至设定的温度128‑133℃后停止加热，用立式千斤顶对套筒(34)内的原料均匀加载，控制成型压力为90Mpa，保持3min后撤去千斤顶，撤去千斤顶后对套筒(34)内成型的燃料施压，并调节套筒(34)缓慢向上移动直至完全脱离成型燃料，得到的成型燃料留在环形槽(12)内，制得生物质成型燃料。...

【技术特征摘要】
1.一种生物质秸秆成型燃料，其特征在于，由如下重量份的原料制成：桔杆80-100份、活性污泥10-14份、复合添加剂2-3份；所述生物质秸秆成型燃料由如下步骤制成：第一步、桔杆预处理：往秸秆原料中加水，调节其含水率为50％，在1.0MPa压力下进行蒸汽爆破，保压时间为5min，处理完成后，快速将物料取出，自然晒干、粉碎；第二步、将经过预处理的秸秆在粉碎机中粉碎，过80目筛得到秸秆粉末，将桔杆粉末放入鼓风干燥箱中，在105℃下干燥72-80h使其恒重；第三步、将干燥后的桔杆粉末、活性污泥和复合添加剂混合，用喷雾设备将一定量的水均匀喷于原料中并将其搅拌均匀，得到含水率为8％-11％的原料；第四步、采用生物质固体燃料压缩成型装置进行成型加工，使套筒(34)向下移动直至接触支撑底盘(11)并卡合在环形槽(12)内，将第三步得到的原料放入套筒(34)内，通过加热圈对套筒(34)内的原料进行加热，加热至设定的温度128-133℃后停止加热，用立式千斤顶对套筒(34)内的原料均匀加载，控制成型压力为90Mpa，保持3min后撤去千斤顶，撤去千斤顶后对套筒(34)内成型的燃料施压，并调节套筒(34)缓慢向上移动直至完全脱离成型燃料，得到的成型燃料留在环形槽(12)内，制得生物质成型燃料。2.根据权利要求1所述的一种生物质秸秆成型燃料，其特征在于，所述活性污泥由如下方法制成：(1)将污泥过24目筛以去除悬浮和固体杂质，将筛后的活性污泥含固率调至2.5％，得到预处理后的污泥；(2)取100mL预处理后的污泥置于四氟乙烯烧杯中，向内加入3-4mL质量分数为2％的氯化铁溶液后，先200r/min快速搅拌1min，再60r/min慢速搅拌2min，盖上杯盖后置于微波炉中，经微波辐射后取出并冷却至室温；微波辐射参数：功率密度7W/mL、辐射时间100s；(3)再通过带式干化工艺将微波处理后的污泥的含水率降低于5％以下，得到活性污泥。3.根据权利要求1所述的一种生物质秸秆成型燃料，其特征在于，所述复合添加剂包括Ca(OH)2、SiO2、Al2O3，Ca(OH)2、SiO2、Al2O3的质量之比为10:2-3:0.5-1。4.一种生物质秸秆成型燃料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步、桔杆预处理：往秸秆原料中加水，调节其含水率为50％，在1.0MPa压力下进行蒸汽爆破，保压时间为5min，处理完成后，快速将物料取出，自然晒干、粉碎；第二步、将经过预处理的秸秆在粉碎机中粉碎，过80目筛得到秸秆粉末，将桔杆粉末放入鼓风干燥箱中，在105℃下干燥72-80h使其恒重；第三步、将干燥后的桔杆粉末、活性污泥和复合添加剂混合，用喷雾设备将一定量的水均匀喷于原料中并将其搅拌均匀，得到含水率为8％-11％的原料；第四步、采用生物质固体燃料压缩成型装置进行成型加工，使套筒(34)向下移动直至接触支撑底盘(11)并卡合在环形槽(12)内，将第三步得到的原料放入套筒(34)内，通过加热圈对套筒(34)内的原料进行加热，加热至设定的温度1...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴碧四，
申请(专利权)人：吴碧四，
类型：发明
国别省市：广东,44