一种提高秸秆类生物质炭燃烧热效率的方法技术

本发明专利技术涉及现代农业产业技术领域，公开了一种提高秸秆类生物质炭燃烧热效率的方法，通过研究燃烧特性以及燃烧动力学原理的规律，在生物质炭燃料生产过程中，将制备得到的烧结助剂掺入到预处理后的生物质秸秆中，在高速混炼机中混匀后压制成块，置于耐高温云母板容器中，送入马弗炉中加热，进行炭化得到燃料，其结构特性能够加快氧气的流通，提高传热效率，使得生物质炭周围环境温度迅速升高，保证燃烧连续稳定高速运行，提高燃烧热效率，能够阻止灰分中的碱金属元素生成低熔点的化合物，降低结渣率，提高了秸秆类生物质炭燃料的结渣温度，解决秸秆类生物质炭燃烧过程中容易结块结渣的问题，并且燃烧过程中的有害气体排放量也显著降低。

A method to improve the thermal efficiency of straw like biochar combustion

【技术实现步骤摘要】
一种提高秸秆类生物质炭燃烧热效率的方法
本专利技术属于现代农业产业
，具体涉及一种提高秸秆类生物质炭燃烧热效率的方法。
技术介绍
生物质燃料：是指将生物质材料燃烧作为燃料，一般主要是农林废弃物（如秸秆、锯末、甘蔗渣、稻糠等），主要区别于化石燃料。在目前的国家政策和环保标准中，直接燃烧生物质属于高污染燃料，只在农村的大灶中使用，不允许在城市中使用。生物质燃料的应用，实际主要是生物质成型燃料，是将农林废物作为原材料，经过粉碎、混合、挤压、烘干等工艺，制成各种成型（如块状、颗粒状等）的，可直接燃烧的一种新型清洁燃料。秸秆类生物质炭燃料作为新的商品能源已在各个行业得到了大量的使用。而且因其密度高、热值高、形状规则、流动性好，很方便的可以实现燃烧自动控制，可以为企业节省大额的能源成本。我国对于生物质炭燃料的研究起步较晚，技术相对落后，主要表现在秸秆类生物质炭燃烧过程中容易发生积灰成渣等不利于燃烧的现象，阻碍了燃烧的进程，导致燃烧热效率低，这一弊端严重制约了秸秆类生物质炭染料的进一步发展利用。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的问题，提供了一种提高秸秆类生物质炭燃烧热效率的方法，解决秸秆类生物质炭燃烧过程中容易结块结渣的问题，并且燃烧过程中的有害气体排放量也显著降低。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种提高秸秆类生物质炭燃烧热效率的方法，在生物质炭燃料生产过程中，将制备得到的烧结助剂掺入到预处理后的生物质秸秆中，掺入量为生物质秸秆质量的0.074-0.076%，在高速混炼机中混匀后压制成块，置于耐高温云母板容器中，送入马弗炉中加热，进行炭化，所述烧结助剂的制备方法包括以下步骤：（1）称取300-310克白泥粉与40-45克氮化硅细粉，置于振动磨中混合2-3小时，在搅拌下加入2200-2300毫升碳酸钠水溶液，混匀后加入0.45-0.47克十二烷基硫酸钠，持续搅拌2-3小时，静置6-8小时，然后在3000-3500转/分钟下离心处理30-40分钟，倒去上澄清液，得到固体沉淀物置于100-105℃烘箱中烘干10-12小时；（2）将步骤（1）制备得到的烘干物料与炭粉按照质量比为7-8:1的比例混合，进行研磨，过140-150目筛，然后置于真空碳化硅烧结炉中，在氩气气氛下进行烧结，烧结升温速度为13-14℃/分钟，升温至1800-1900℃，保温3-4小时，自然冷却至室温即得所述烧结助剂。作为对上述方案的进一步描述，所述炭化过程中，马弗炉升温分为3个阶段，第一阶段升温速度为3.0-3.5℃/分钟，升温至220-230℃，保温3-4小时，第二阶段升温速度为4.0-4.5℃/分钟，升温至400-410℃，保温40-50分钟，第三阶段升温速度为11-12℃/分钟，升温至950-960℃，保温20-30分钟，自然冷却至室温。作为对上述方案的进一步描述，所述制备得到的烧结助剂热导率在210-215W/m·K之间。作为对上述方案的进一步描述，所述制备得到的烧结助剂气孔率在42-44%之间。作为对上述方案的进一步描述，所述制备得到的烧结助剂孔径大小在5-10微米之间。作为对上述方案的进一步描述，所述预处理后的生物质秸秆制备过程为：将生物质秸秆清洗除杂后在100-110℃温度下干燥至含水量在6-8%之间，然后切割成长度在2-4毫米范围的段状即可。作为对上述方案的进一步描述，所述秸秆类生物质炭燃料制备中使用的生物质秸秆原料为玉米秸秆、大豆秸秆、水稻秸秆中的一种或几种。作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述碳酸钠水溶液质量浓度为2.6-3.0%。本专利技术相比现有技术具有以下优点：为了解决现有秸秆类生物质炭燃烧过程中容易发生积灰成渣等不利于燃烧的问题，本专利技术提供了一种提高秸秆类生物质炭燃烧热效率的方法，通过研究燃烧特性以及燃烧动力学原理的规律，在生物质炭燃料生产过程中，将制备得到的烧结助剂掺入到预处理后的生物质秸秆中，掺入量为生物质秸秆质量的0.074-0.076%，在高速混炼机中混匀后压制成块，置于耐高温云母板容器中，送入马弗炉中加热，进行炭化得到燃料，其结构特性能够加快氧气的流通，提高传热效率，使得生物质炭周围环境温度迅速升高，保证燃烧连续稳定高速运行，提高燃烧热效率，能够阻止灰分中的碱金属元素生成低熔点的化合物，降低结渣率，提高了秸秆类生物质炭燃料的结渣温度，将燃料结渣温度在原有的基础上提高500-600℃，解决秸秆类生物质炭燃烧过程中容易结块结渣的问题，并且燃烧过程中的有害气体排放量也显著降低，通过模拟燃烧试验可知制备得到的秸秆类生物质炭燃料燃烧热效率得到显著提高，本专利技术有效解决了现有秸秆类生物质炭燃烧过程中容易发生积灰成渣等不利于燃烧的问题，提高了秸秆废料的利用价值以及对环境保护的力度，能够实现资源极大化利用以及保护环境的现实意义，对于生物质能源的发展具有较高价值，显著促进国民经济健康快速发展以及改善环境治理问题，是一种极为值得推广使用的技术方案。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术所提供的技术方案。实施例1一种提高秸秆类生物质炭燃烧热效率的方法，在生物质炭燃料生产过程中，将制备得到的烧结助剂掺入到预处理后的生物质秸秆中，掺入量为生物质秸秆质量的0.074%，在高速混炼机中混匀后压制成块，置于耐高温云母板容器中，送入马弗炉中加热，进行炭化，所述烧结助剂的制备方法包括以下步骤：（1）称取300克白泥粉与40克氮化硅细粉，置于振动磨中混合2小时，在搅拌下加入2200毫升碳酸钠水溶液，混匀后加入0.45克十二烷基硫酸钠，持续搅拌2小时，静置6小时，然后在3000转/分钟下离心处理30分钟，倒去上澄清液，得到固体沉淀物置于100℃烘箱中烘干10小时；（2）将步骤（1）制备得到的烘干物料与炭粉按照质量比为7:1的比例混合，进行研磨，过140目筛，然后置于真空碳化硅烧结炉中，在氩气气氛下进行烧结，烧结升温速度为13℃/分钟，升温至1800℃，保温3小时，自然冷却至室温即得所述烧结助剂。作为对上述方案的进一步描述，所述炭化过程中，马弗炉升温分为3个阶段，第一阶段升温速度为3.0℃/分钟，升温至220℃，保温3小时，第二阶段升温速度为4.0℃/分钟，升温至400℃，保温40分钟，第三阶段升温速度为11℃/分钟，升温至950℃，保温20分钟，自然冷却至室温。作为对上述方案的进一步描述，所述制备得到的烧结助剂热导率在210-215W/m·K之间。作为对上述方案的进一步描述，所述制备得到的烧结助剂气孔率在42-44%之间。作为对上述方案的进一步描述，所述制备得到的烧结助剂孔径大小在5-10微米之间。作为对上述方案的进一步描述，所述预处理后的生物质秸秆制备过程为：将生物质秸秆清洗除杂后在100℃温度下干燥至含水量在6-8%之间，然后切割成长度在2-4毫米范围的段状即可。作为对上述方案的进一步描述，所述秸秆类生物质炭燃料制备中使用的生物质秸秆原料为玉米秸秆、大豆秸秆、水稻秸秆中的一种或几种。作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述碳酸钠水溶液质量浓度为2.6%。实施例2一种提高秸秆类生物质炭燃烧热效率的方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高秸秆类生物质炭燃烧热效率的方法，其特征在于，在生物质炭燃料生产过程中，将制备得到的烧结助剂掺入到预处理后的生物质秸秆中，掺入量为生物质秸秆质量的0.074‑0.076%，在高速混炼机中混匀后压制成块，置于耐高温云母板容器中，送入马弗炉中加热，进行炭化，所述烧结助剂的制备方法包括以下步骤：（1）称取300‑310克白泥粉与40‑45克氮化硅细粉，置于振动磨中混合2‑3小时，在搅拌下加入2200‑2300毫升碳酸钠水溶液，混匀后加入0.45‑0.47克十二烷基硫酸钠，持续搅拌2‑3小时，静置6‑8小时，然后在3000‑3500转/分钟下离心处理30‑40分钟，倒去上澄清液，得到固体沉淀物置于100‑105℃烘箱中烘干10‑12小时；（2）将步骤（1）制备得到的烘干物料与炭粉按照质量比为7‑8:1的比例混合，进行研磨，过140‑150目筛，然后置于真空碳化硅烧结炉中，在氩气气氛下进行烧结，烧结升温速度为13‑14℃/分钟，升温至1800‑1900℃，保温3‑4小时，自然冷却至室温即得所述烧结助剂。

【技术特征摘要】
1.一种提高秸秆类生物质炭燃烧热效率的方法，其特征在于，在生物质炭燃料生产过程中，将制备得到的烧结助剂掺入到预处理后的生物质秸秆中，掺入量为生物质秸秆质量的0.074-0.076%，在高速混炼机中混匀后压制成块，置于耐高温云母板容器中，送入马弗炉中加热，进行炭化，所述烧结助剂的制备方法包括以下步骤：（1）称取300-310克白泥粉与40-45克氮化硅细粉，置于振动磨中混合2-3小时，在搅拌下加入2200-2300毫升碳酸钠水溶液，混匀后加入0.45-0.47克十二烷基硫酸钠，持续搅拌2-3小时，静置6-8小时，然后在3000-3500转/分钟下离心处理30-40分钟，倒去上澄清液，得到固体沉淀物置于100-105℃烘箱中烘干10-12小时；（2）将步骤（1）制备得到的烘干物料与炭粉按照质量比为7-8:1的比例混合，进行研磨，过140-150目筛，然后置于真空碳化硅烧结炉中，在氩气气氛下进行烧结，烧结升温速度为13-14℃/分钟，升温至1800-1900℃，保温3-4小时，自然冷却至室温即得所述烧结助剂。2.如权利要求1所述一种提高秸秆类生物质炭燃烧热效率的方法，其特征在于，所述炭化过程中，马弗炉升温分为3个阶段，第一阶段升温速度为3.0-3.5℃/分钟，升温至220-230℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟凡辉，郑洋，崔涛，孟伟，
申请(专利权)人：安徽杰沃循环农业发展有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34