利用微纳米级汽爆渣提升耐燃的生物质颗粒的加工工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种利用微纳米级汽爆渣提升耐燃的生物质颗粒及其加工工艺，属于生物质能源技术领域。本发明专利技术将海藻酸钠与水混合，静置溶胀后，加热搅拌溶解，接着加入高碘酸钠，加热反应，即得改性海藻酸钠液，将改性汽爆渣，油酸，脂肪酶，木糖醇，改性海藻酸钠液，调节pH，加热搅拌反应，接着加入硝酸钙溶液，搅拌混合，造粒，冻融循环，得坯料，将聚丙烯酸锌树脂，二甲苯和正丁醇搅拌混合，接着加入坯料，真空干燥，即得利用微纳米级汽爆渣提升耐燃的生物质颗粒。本发明专利技术提供的新型耐燃的生物质颗粒具有优异的防霉和抗结渣性能。

Processing technology of improving combustion resistance of biomass particles by using micro and nano scale steam explosion slag

【技术实现步骤摘要】
利用微纳米级汽爆渣提升耐燃的生物质颗粒的加工工艺
本专利技术公开了一种利用微纳米级汽爆渣提升耐燃的生物质颗粒及其加工工艺，属于生物质能源

技术介绍
生物质颗粒燃料是一种典型的生物质固体成型燃料，具有高效、洁净、点火容易、CO2零排放等优点，可替代煤炭等化石燃料应用于炊事、供暖等民用领域和锅炉燃烧、发电等工业领域。中国的生物质资源产量丰富，其中农作物秸秆年产量约为6亿t，具有极大的发展潜力。但由于以秸秆等生物质为原料生产的生物质颗粒燃料的灰分、碱金属含量较高，使用时易出现结渣、碱金属及氯腐蚀、设备内飞灰严重等问题，对燃烧技术和设备提出了更高的要求。盛奎川等对生物质燃料的物理品质进行了研究；王惺、王翠苹等采用TG-DTG热分析技术研究了生物质颗粒燃料的着火、燃尽等特性；马孝琴等研究了影响秸秆成型燃料燃烧速度的因素，侯中兰等研究了成型燃料点火性能的影响因素。GilbeC.、JuanF.González分别研究了不同木质、秸秆类（包括能源作物等）成型燃料在家用炉具中结渣的形成与特征，BomanC.、LindaSJohansson分别研究了木质燃料及成型燃料的燃烧特性，MariaOlsson研究了软木颗粒燃烧时污染物的排放量，J.Dias研究了4种不同颗粒燃料在家用炉具中的燃烧特性及污染物排放，GeorgBaernthaler确定了生物质燃料中影响灰分形成的主要元素为Al、Ca、Fe、K、Mg等。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用微纳米级汽爆渣提升耐燃的生物质颗粒及其加工工艺，以解决现有技术中的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种利用微纳米级汽爆渣提升耐燃的生物质颗粒，包括以下重量份数的原料：10～20份聚丙烯酸锌树脂，40～60份二甲苯，40～60份正丁醇和20～30份坯料。所述坯料包括以下重量份数的原料：20～30份汽爆渣，2～3份油酸，0.1～0.2份脂肪酶，2～3份木糖醇，30～40份海藻酸钠液。所述改性汽爆渣还可以为改性汽爆渣；所述改性汽爆渣包括以下重量份数的原料：20～30份混合汽爆渣，1～2份沼液，0.1～0.2份蔗糖，30～50份水，10～20份氯化钙溶液；所述混合汽爆渣包括以下重量份数的原料：20～30份玉米秸秆，10～20份麦秸秆，10～20份棉花秸秆。所述海藻酸钠液还可以为改性海藻酸钠液；所述改性海藻酸钠液包括以下重量份数的原料：2～3份海藻酸钠，100～120份水和0.01～0.02份高碘酸钠。所述利用微纳米级汽爆渣提升耐燃的生物质颗粒包括以下重量份数的原料：20份聚丙烯酸锌树脂，60份二甲苯，60份正丁醇和30份坯料。一种利用微纳米级汽爆渣提升耐燃的生物质颗粒的加工工艺，具体制备方法如下：（1）汽爆；（2）将步骤（1）所得物发酵；（3）将步骤（2）所得物熏蒸；（4）制备改性海藻酸钠液；（5）混料，造粒；（6）将步骤（5）所得物处理；（7）检测。所述利用微纳米级汽爆渣提升耐燃的生物质颗粒的制备步骤为：（1）将玉米秸秆，麦秸秆，棉花秸秆混合汽爆，得混合汽爆渣；（2）将混合汽爆渣，沼液，蔗糖，水发酵混合，接着加入氯化钙溶液，接着氢氧化钠溶液调节pH，过滤，冷冻，球磨，过筛，干燥，得预处理汽爆渣，在此过程中，利用氢氧化钠溶液使得体系中的钙离子沉淀，并分散在混合汽爆渣中，接着，经过冷冻，使得混合汽爆渣中内部形成冰晶，在球磨机中的作用下，破碎成微纳米级汽爆渣，微纳米级的汽爆渣具有较大的比表面积，使得体系与氧气接触的更为充分，使得产品的能够充分燃烧，从而提升了产品的抗结渣性能；（3）利用氢氟酸蒸气熏蒸预处理汽爆渣，洗涤，干燥，得改性汽爆渣，预处理汽爆渣经过步骤（2）中冷冻使得汽爆渣颗粒内部的细胞间的间距增大，有利于氢氟酸蒸气充分渗透到汽爆渣中，能够汽爆渣颗粒纤维中的二氧化硅充分反应，有利于去除汽爆渣中的硅质，硅质的大量去除使得产品的抗结渣性能得到进一步的提升；（4）将海藻酸钠与水混合，静置溶胀后，加热搅拌溶解，接着加入高碘酸钠，加热反应，即得改性海藻酸钠液，通过高碘酸钠氧化处理，使得海藻酸钠分子链上的羟基被氧化成醛基；（5）将改性汽爆渣和改性海藻酸钠液置于反应釜中，接着加入氢氧化钠溶液调节pH，加热搅拌反应，降温，接着加入冰醋酸调节pH，接着加入油酸，脂肪酶，木糖醇，硝酸钙溶液，搅拌混合，造粒，冻融循环，过滤，干燥，得坯料，在此过程中，首先，通过添加改性海藻酸钠液，在碱性加热条件下，改性海藻酸钠分子链上的醛基与汽爆渣颗粒纤维表面的羟基羟醛缩合反应，使得改性海藻酸与汽爆渣颗粒纤维间的结合性能得到提升，接着通过加入硝酸钙溶液，钙离子能够使得体系中的改性海藻酸钠交联，使得改性汽爆渣表面能够紧密包裹改性海藻酸钠膜，接着经过冻融循环，进一步提升改性海藻酸钠膜的强度，形成的改性海藻酸钠膜能够起到良好的阻隔作用，从而使得体系的防霉性能得到提升；其次，加入油酸，木糖醇，脂肪酶，脂肪酶催化油酸和木糖醇酯化生成油酸木糖醇酯，在长期使用过程中，即使体系中存在少量水分，也会被油酸木糖醇酯水解而消耗，且油酸木糖醇酯水解产物难以被微生物吸收利用，微生物吸收不到营养成分就无法生存，就能够长期有效的防止产品发霉；再次，经过冻融循环，体系中的水分结冰，水结冰体积增大，有利于拓宽体系中的空隙，经过冷冻解冻循环，使得体系间的空隙得到进一步的提升，产品与氧气接触面积进一步增大，使得产品能够进一步充分的燃烧，从而使得产品的抗结渣性能得到进一步的提升；（6）将聚丙烯酸锌树脂，二甲苯和正丁醇搅拌混合，接着加入坯料，搅拌混合，过滤，真空干燥，即得利用微纳米级汽爆渣提升耐燃的生物质颗粒；（7）将所得产品进行性能检测。所述利用微纳米级汽爆渣提升耐燃的生物质颗粒的具体制备过程为：（1）按重量份数计，依次取20～30份玉米秸秆，10～20份麦秸秆，10～20份棉花秸秆，将玉米秸秆，麦秸秆，棉花秸秆置于汽爆罐中，于汽爆压力为2.8～3.5MPa，温度为160～180℃条件下，保压时间为60～90s，打开出料阀瞬间泄压，得混合汽爆渣；（2）按重量份数计，依次取20～30份混合汽爆渣，1～2份沼液，0.1～0.2份蔗糖，30～50份水，10～20份氯化钙溶液，将混合汽爆渣，沼液，蔗糖，水置于发酵釜中，于温度为30～35℃，转速为100～200r/min条件下，发酵混合3～5天，接着向发酵釜中加入质量分数为10～20%的氯化钙溶液，于转速为400～600r/min条件下，接着向发酵釜中加入质量分数为20～30%的氢氧化钠溶液调节pH至12.5～12.8后，过滤，得滤渣，再将滤渣置于液氮中冷冻，得冷冻滤渣，接着将冷冻滤渣置于球磨机球磨，过300目的筛，得球磨料，随后将球磨料置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下，干燥，得预处理汽爆渣；（3）将预处理汽爆渣置于流化床反应器中，并以60～90mL/min向流化床反应器中通入氢氟酸蒸汽处理30min后，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用微纳米级汽爆渣提升耐燃的生物质颗粒的加工工艺，其特征在于：所述利用微纳米级汽爆渣提升耐燃的生物质颗粒的具体制备过程为：/n（1）将玉米秸秆，麦秸秆，棉花秸秆置于汽爆罐中，于汽爆压力为2.8～3.5MPa，温度为160～180℃条件下，保压时间为60～90s，打开出料阀瞬间泄压，得混合汽爆渣；/n（2）将混合汽爆渣，沼液，蔗糖，水置于发酵釜中，于温度为30～35℃，转速为100～200r/min条件下，发酵混合3～5天，接着向发酵釜中加入质量分数为10～20%的氯化钙溶液，于转速为400～600r/min条件下，接着向发酵釜中加入质量分数为20～30%的氢氧化钠溶液调节pH至12.5～12.8后，过滤，得滤渣，再将滤渣置于液氮中冷冻，得冷冻滤渣，接着将冷冻滤渣置于球磨机球磨，过300目的筛，得球磨料，随后将球磨料置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下，干燥，得预处理汽爆渣；/n（3）将预处理汽爆渣置于流化床反应器中，并以60～90mL/min向流化床反应器中通入氢氟酸蒸汽处理30min后，得熏蒸滤渣，接着用质量分数为20～30%的氨水将熏蒸滤渣洗涤至洗涤液为中性，接着将洗涤后的熏蒸滤渣置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下，干燥至恒重，得改性汽爆渣；/n（4）将海藻酸钠与水置于烧杯中，并用玻璃棒搅拌10～20min，静置溶胀3～5h后，接着将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为90～95℃，转速为500～600r/min条件下，加热搅拌溶解40～60min，接着向烧杯中加入高碘酸钠，于温度为90～95℃，转速为500～600r/min条件下，加热反应40～60min，即得改性海藻酸钠液；/n（5）将改性汽爆渣和改性海藻酸钠液置于反应釜中，接着向反应釜中加入质量分数为20～30%的氢氧化钠溶液调节pH至8.6～8.9，于温度为140～160℃，转速为300～500r/min条件下，加热搅拌反应40～60min后，降温至室温，接着向反应釜中加入冰醋酸调节pH只7.1～7.3，接着向反应釜中加入油酸，脂肪酶，木糖醇，硝酸钙溶液，于转速为600～800r/min条件下，搅拌混合40～60min，得混合浆料，接着将混合浆料置于造粒机中造粒，得颗粒料，接着将颗粒料置于冰箱中，于温度为-1～-10℃条件下，冷冻5～8h后，得冷冻颗粒料，接着将冷冻颗粒料置于室温条件下至完全融化，如此冻融循环5～8次后，过滤，得1号滤饼，再将1号滤饼置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下，干燥至恒重，得坯料；/n（6）将聚丙烯酸锌树脂，二甲苯和正丁醇置于单口烧瓶中，于转速为500～600r/min条件下，搅拌混合40～60min，接着向单口烧瓶中加入坯料，于转速为500～600r/min条件下，混合40～60min后过滤，得2号滤饼，接着将2号滤饼置于干燥箱中，抽真空置于0～-10KPa，于温度为105～110℃条件下，真空干燥40～60min，即得利用微纳米级汽爆渣提升耐燃的生物质颗粒；所述聚丙烯酸锌树脂、二甲苯、正丁醇和坯料的重量份数是：10～20份聚丙烯酸锌树脂，40～60份二甲苯，40～60份正丁醇和20～30份坯料；所述坯料是由汽爆渣，油酸，脂肪酶，木糖醇，海藻酸钠液改性后制得；所述海藻酸钠液还可以为改性海藻酸钠液；所述改性海藻酸钠液是由海藻酸钠，水和高碘酸钠改性后制得；/n（7）将所得产品进行性能检测。/n...

【技术特征摘要】
1.一种利用微纳米级汽爆渣提升耐燃的生物质颗粒的加工工艺，其特征在于：所述利用微纳米级汽爆渣提升耐燃的生物质颗粒的具体制备过程为：
（1）将玉米秸秆，麦秸秆，棉花秸秆置于汽爆罐中，于汽爆压力为2.8～3.5MPa，温度为160～180℃条件下，保压时间为60～90s，打开出料阀瞬间泄压，得混合汽爆渣；
（2）将混合汽爆渣，沼液，蔗糖，水置于发酵釜中，于温度为30～35℃，转速为100～200r/min条件下，发酵混合3～5天，接着向发酵釜中加入质量分数为10～20%的氯化钙溶液，于转速为400～600r/min条件下，接着向发酵釜中加入质量分数为20～30%的氢氧化钠溶液调节pH至12.5～12.8后，过滤，得滤渣，再将滤渣置于液氮中冷冻，得冷冻滤渣，接着将冷冻滤渣置于球磨机球磨，过300目的筛，得球磨料，随后将球磨料置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下，干燥，得预处理汽爆渣；
（3）将预处理汽爆渣置于流化床反应器中，并以60～90mL/min向流化床反应器中通入氢氟酸蒸汽处理30min后，得熏蒸滤渣，接着用质量分数为20～30%的氨水将熏蒸滤渣洗涤至洗涤液为中性，接着将洗涤后的熏蒸滤渣置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下，干燥至恒重，得改性汽爆渣；
（4）将海藻酸钠与水置于烧杯中，并用玻璃棒搅拌10～20min，静置溶胀3～5h后，接着将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为90～95℃，转速为500～600r/min条件下，加热搅拌溶解40～60min，接着向烧杯中加入高碘酸钠，于温度为90～95℃，转速为500～600r/min条件下，加热反应40～60min，即得改性海藻酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：何金星，
申请(专利权)人：乐清市智格电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33