本发明专利技术属于生物质燃料及其制备技术领域，具体公开了一种棉秆芯生物质压缩燃料，其中棉秆芯含量为８５％～９０％，燃料的压缩密度为１１００～１４００ｋｇ／ｍ３，松弛密度为７００～９００ｋｇ／ｍ３，含水率为８％～１２％；其制备方法是以含水率在１２％以下的棉秆为原料，采用棉秆皮芯分离机进行分离处理，将分离后的棉秆芯粉碎，然后进行压缩成型，压缩成型时的压力控制在７０～１００ＭＰａ，最后进行冷却、包装得到成品；其中分离后得到的副产物棉秆皮还可用于纺织和造纸，以实现棉秆的综合利用。本发明专利技术的棉秆芯生物质压缩燃料具有热效率高、灰分少、污染少、对锅炉无损害且便于运输和贮存等优点，本发明专利技术的工艺方法具有工艺效率高、设备投入小、生产成本低、产品质量好等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种固体燃料及其制备和一种植物材料的综合利用方法，尤其涉及一种基于植物物质的固体燃料及其制备和一种农作物秸秆的综合利用方法。
技术介绍
棉花是一年生半木本植物。棉花秸秆(以下简称棉秆)是指去掉叶、根部及棉桃的棉花茎秆。棉秆由棉秆皮和棉秆芯两部分构成，其中棉秆皮占25%，棉秆芯占75%。从棉秆的生物质工业分析来看，水分6. 87%，灰分3. 97%，挥发分68. 54% ，固定碳20. 71 % 。棉秆的灰分比其他农作物秸秆低的多(如稻草为13. 86%，麦秸为8. 9% )，棉秆的灰分和阔叶林的杨树接近，灰分少则产生的热量多，燃烧的温度高。棉秆的固定碳为20.71%，高出其他的农作物秸秆，甚至高于杨木、柳木、松木等木材，而固定碳含量高的生物质更加抗烧，热值较高。棉秆的挥发分和其他农作物秸秆相似。从棉秆的化学性质来看，在自然风干状态下，其高位热值17. 37MJ/kg，低位热值为15. 99MJ/kg，也高于其他农作物秸秆。从棉秆的物理性质来看，其容积密度为63kg/m3，比其他农作物秸秆高。棉秆的机械强度、棉秆的导热系数均高于其他农作物秸秆。从以上分析可见，棉秆同其他农作物秸秆相比，是一种较好的生物质燃料。 目前对于棉秆在生物质能的利用上，主要是将其粉碎作为工业锅炉的燃料，如利用棉秆直接燃烧发电、供暖等。由于棉秆在构造上的特征，直接作为锅炉燃料使用，存在以下问题和困难第一，棉秆和其他农作物秸秆一样，密度小、体积大，给其收集、运输、贮存带来许多困难，如运输成本高，贮存占地大，防火费用大；第二，对锅炉设备要求比较高；棉秆和其他农作物秸秆一样，水分和挥发分较高，热值、灰分熔点较低，灰分在高温下变成熔融状态后会黏结成难以消除的大渣块，同时秸秆中碱金属含量较高，容易对锅炉造成腐蚀；第三，由于棉秆同其他秸秆一样具有热值低的缺陷，要提高热效率则须加大锅炉的容量，同时燃料输送系统构造复杂，技术要求高，我国现有的大型生物质发电设备均需进口 ，价格相对昂贵，这也导致我国现有的直接将棉秆粉碎作燃料发电的企业大多处于亏损状态，其原因正是由于建厂初期投入大、机组热效率低、燃料成本高；第四，将棉秆直接粉碎作燃料，没有充分考虑棉秆不同部位的不同特点和功能，未实现物尽其用，尤其是将棉秆皮这一宝贵的工业生产原料燃烧掉，浪费了资源；第五，由于棉秆中棉秆皮韧皮纤维的存在，这也使得棉秆粉碎较为困难，难以压縮成型。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种热效率高、灰分少、污染少、成本低、对锅炉损害小且便于运输和贮存的棉秆芯生物质压縮燃料，还相应提供一种工艺效率高、产品质量好、生产成本低、设备投入小的棉秆芯生物质压縮燃料的制备方法，还提供一种节能减排、能大大提高废弃资源综合利用率的棉秆的综合利用方法。 为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为一种棉秆芯生物质压縮燃料，其 特征在于所述生物质压縮燃料中棉秆芯含量为85% 90%，所述棉秆芯的长度在5mm以 下，所述生物质压縮燃料的压縮密度为1100 1400kg/m 所述生物质压縮燃料的松弛密度 为700 900kg/m3 ;所述生物质压縮燃料的含水率为8% 12%。 作为一个总的技术构思，本专利技术还提供一种棉秆芯生物质压縮燃料的制备方法， 包括以下步骤以含水率在12%以下的棉秆为原料，采用棉秆皮芯分离机对所述棉秆的棉 秆皮和棉秆芯进行分离处理(皮芯分离率一般要达到90%以上)，将分离后得到的碎料状 棉秆芯粉碎至5mm长度以下，然后对粉碎后的棉秆芯进行压縮成型，压縮成型时的压力控 制在70 lOOMPa，压縮成型后进行冷却、包装( 一般冷却到30°C以下即可)，得到便于贮存 和运输的棉秆芯生物质压縮燃料。 作为一个总的技术构思，本专利技术还提供一种棉秆的综合利用方法，包括以下步骤 以含水率在12%以下的棉秆为原料，采用棉秆皮芯分离机对所述棉秆的棉秆皮和棉秆芯进 行分离处理(皮芯分离率一般要达到90%以上)，分离后得到碎料状棉秆芯和带状棉秆皮 (棉秆芯的纯净率一般也要达到90%以上)；将所述棉秆皮整理后进行后续脱胶处理，棉秆 皮经脱胶后生成的棉秆皮纤维用作纺织工业的原料，处理后的棉秆皮纸浆用作造纸生产原 料；同时将所述棉秆芯粉碎至5mm长度以下，然后对粉碎后的棉秆芯进行压縮成型，压縮成 型时的压力控制在70 lOOMPa，压縮成型后进行冷却、包装( 一般冷却到30°C以下即可)， 得到便于贮存和运输的棉秆芯生物质压縮燃料。 上述各技术方案的提出是以我们长期对棉秆结构及成分的研究为基础。棉秆经过 适当分离处理后可得到棉秆皮和棉秆芯。棉秆皮含纤维素42. 2%、半纤维素18. 11%、木质 素18. 95% ，纤维平均长度2. 26mm，长宽比为113，壁腔比为2. 7，柔性系数为20. 9，可见棉秆 皮实质上是一种优质的纸浆生产原料，处理后的棉秆皮纸浆可用于生产牛皮纸、高强度包 装纸、纸板等产品。棉秆皮经脱胶后生成棉秆皮纤维，棉秆皮纤维的物理机械性能指标为 纤维细度1. 86tex，断裂强度42. 53CN/tex，断裂伸长率4. 18% ，标准回潮率9. 68% 。可见，棉秆皮纤维是一种韧皮纤维，其具有麻类纤维的特性，是一种优质的纺织原料。棉秆芯的木 质素含量较高(为21. 19%)，其有利于成型燃料颗粒之间的胶接，提高成型块的黏结强度； 且棉秆芯的灰分为1. 56%，低于棉秆皮(约5. 32% )，热效率更高；同时棉秆芯中不含有腊 质，不含有碱金属，这都减少了燃料对锅炉系统的侵蚀。因此，本专利技术充分考虑了棉秆的结 构组分及其特点，并在真正意义上实现了棉秆的分类回收、综合利用、变废为宝，大大提高 了棉秆的附加值，这也克服了长期以来人们直接将棉秆作为一个整体进行粉碎、回收、利用 所出现的种种弊端，大大提高了农作物秸秆资源的综合利用率。 上述技术方案中的棉秆皮芯分离机优选采用CN200996061Y号中国专利文献中公 开的棉秆皮芯分离机，其不仅能够成功地实现棉秆皮和棉秆芯的机械化分离，而且能够更 好地保证棉秆皮芯的分离率和产物的纯净率。考虑到棉秆皮芯分离的加工要求及对后续分 离产物品质要求，我们要求棉秆原料的含水率要求在12%以下，在干燥地区可将棉秆直接 自然风干至该含水率，其他地区可采用常规方法对棉秆进行干燥处理。经过棉秆皮芯分离 后的棉秆皮与棉秆一般等长，约为40 60cm，且成顺直带状，而分离后的棉秆芯成碎料状， 长度约为5 30mm。 上述的方法中，所述的压縮成型步骤优选是采用常温压縮成型工艺、热压成型工艺或者预热压縮成型工艺。 上述的方法中，所述的常温压縮成型工艺优选是指利用生物质成型机将所述棉秆 芯压制成粒状、棒状或块状，成型前控制棉秆芯含水率为15% 20%，成型压力优选控制 在80 100MPa，压縮时间控制在8 10s，成型后产品的含水率为8% 12%。 上述的方法中，所述的热压成型工艺优选是指利用生物质成型机将所述棉秆芯 压制成粒状、棒状或块状，成型前控制棉秆芯含水率为12% 15%，成型压力优选控制 在70 75MPa，成型时同时对成型用模具进行加热，使其中的棉秆芯温度控制在140°C 17(TC，热压时间控制在40 50s，成型后本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种棉秆芯生物质压缩燃料，其特征在于：所述生物质压缩燃料中棉秆芯含量为８５％～９０％，所述棉秆芯的长度在５ｍｍ以下，所述生物质压缩燃料的压缩密度为１１００～１４００ｋｇ／ｍ↑［３］，所述生物质压缩燃料的松弛密度为７００～９００ｋｇ／ｍ↑［３］；所述生物质压缩燃料的含水率为８％～１２％。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：姜景文，李漫文，凌受明，
申请(专利权)人：姜景文，李漫文，凌受明，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]
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