一种高温生物质微米燃料制造技术

本发明专利技术公开了一种高温生物质微米燃料，它包括植物纤维粉体和添加剂，其中，植物纤维粉体质量分数占７５～１００％，添加剂为煤粉、石灰粉和赤泥占中的至少一种，植物纤维粉体粒径小于２５０μｍ的粒径占７０％以上。生物质微米燃料由于比表面积大，在炉膛的高温作用下瞬间完成固气转变，分解成为Ｈ２、ＣＯ、ＣＨ４等可燃气体，与氧气迅猛燃烧，能量爆发式释放，形成高温效应，其燃烧温度可达到１３００℃以上，燃料效率在９６％以上。其燃烧温度比传统方法提高１倍左右，燃烧效率提高１倍以上。普通生物质纤维材料通过微米化技术，能够流态化输送，变成了一种接近燃油和燃气的高品位流体燃料。可广泛应用于火力发电、金属熔炼、海水淡化、城镇取暖、石灰烧制、热制空调、工业加热等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种可再生清洁能源技术，具体涉及一种高温生物质微米燃料。
技术介绍
随着石化能源的日益枯竭及其燃烧对环境危害的逐渐显露，生物质能以其可再 生、清洁性日益受到全世界的广泛重视。据瑞典国家能源局统计的资料显示，由于生物质能 的使用，矿物能源占总能耗的百分比由1970年的80%降为1998年的33%，而生物质能却 由9%增加到15%，并且使用生物能源仍有快速增长的趋势。开发生物质能不仅能将农林 废弃物(如秸秆、树枝、树叶、废旧家具等)合理利用起来，防止能源浪费，增加经济效益，而 且能减少C02、SO2, NOx和烟尘等排放，缓解环境污染。生物质能的利用方式有很多，其中生物质的直接燃烧是应用最多的利用方式。然 而，长期以来由于生物质直接燃烧能源利用效率低，燃烧温度低，限制了其应用范围。工业 生产中的各种窑炉加热需要大量能源，是一个巨大的利用市场，然而对燃料的燃烧温度要 求1100°C以上，而采用传统生物质燃烧方法的温度只有600-700°C，生物质成型燃料的燃 烧温度也难以超过1000°c，不能适应工业燃料品质的要求；生物质常规的气化和液化燃料 成本高，不能适应工业燃料经济指标的要求。所以，我国每年产生的7亿吨秸秆和2亿吨林 业废料，不能进入工业窑炉燃料这个正适合生物质分散性特点的市场。大多数秸秆在田野 被焚烧，造成污染和事故，枯枝落叶和杂草更是任其腐烂。专利技术者为了制备这种高温生物质微米燃料，专门专利技术的一种生物质破碎机，专利 号为ZL 200410124793. 3解决了植物纤维材料高效破碎的难题，同时，专利技术者专利技术了一种 粉尘云燃烧器，专利号为ZL 200410013375. 8，形成了这种高温生物质微米燃料高效率低成 本生产和高温高效燃烧利用的成套技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高温生物质微米燃料，该燃料可以完成清洁燃烧，燃 烧温度高，并可以减少对设备腐蚀。本专利技术提供的一种高温生物质微米燃料，其特征在于，它包括植物纤维粉体和添 加剂，其中，植物纤维粉体质量分数占75 100%，添加剂为煤粉、石灰粉和赤泥占中的至 少一种，植物纤维粉体粒径小于250微米的粒径占70 %以上。作为上述技术方案的改进，添加剂的优选的质量百分比为3 25%，更进一步 优选的质量百分比为3 10% ；添加剂中，煤粉、石灰粉和赤泥的优选的质量比为(8 10) (1 2) (1 2)；植物纤维粉体中，粒径小于100微米粒径的颗粒占40%以上；更 进一步优选的是小于100微米粒径的颗粒占60%以上，小于250微米的粒径占95%以上。本专利技术提供的高温生物质微米燃料是根据粉尘爆炸高效高温燃烧的原理和颗粒 粒径要求制备，将粉尘爆炸的灾害转变为工业燃料和清洁能源服务。本专利技术制备的这种生 物质微米燃料颗粒大小与粉尘爆炸物质颗粒相近，利用的原料是农林生物质纤维材料(如秸秆、刨花、锯末、树枝、树叶、野草、藤蔓、灌木等等)，将它们破碎成为微米燃料粉体，粉体 燃料在生产过程中配入添加剂如煤粉、石灰粉、赤泥等，以提高燃烧活性和控制燃烧过程中 的气相和固相成分，完成清洁燃烧，同时减少对设备腐蚀。这种生物质微米燃料与空气按一定比例混合形成粉尘云，生物质微米燃料由于比 表面积大，在炉膛的高温作用下瞬间完成固气转变，分解成为H2、CO、CH4等可燃气体，与氧 气迅猛燃烧，能量爆发式释放，形成高温效应，其燃烧温度可达到1300°C以上，燃料效率在 96%以上。其燃烧温度比传统的方法提高1倍左右，燃烧效率比传统的方法提高1倍以上。 普通生物质纤维材料通过微米化技术，能够流态化输送，变成了一种接近燃油和燃气的高 品位流体燃料。可广泛应用于火力发电、金属熔炼、海水淡化、城镇取暖、石灰烧制、热制空 调、工业加热等。本专利技术的高能生物质粉体燃料的优点在于，燃烧温度高，为国民经济生产提供了 一种低成本的高温能源，能够满足大多数工业加热和窑炉燃料的温度要求。其燃料与空气 混合后形成粉尘云，可以流态化输送，便于工业化控制，使得生物质燃料能广泛应用于工业 能源领域，例如，火力发电、金属熔炼、海水淡化、城镇取暖、石灰烧制、热制空调、工业加热， 其应用前景极为广阔。附图说明图1是生物质微米燃料电子扫描照片；图(2a)是常规生物质燃烧原理图；(2b)是生物质微米燃料高温燃烧原理图；图3是实例一生物质微米燃料燃烧的升温速度示意图。具体实施例方式燃烧是氧分子和燃料分子一一对应的化学反应，并放出热量。火焰是燃烧生成的 气体因高温发出的物理光。生物质燃料由有机挥发分和固定碳组成，在燃烧温度的热作用 下，有机挥发分受热挥发并分解成为C0、H2、CH4等燃气以及焦油气，并与空气接触燃烧。CO、 吐、014很容易和空气燃烧，但焦油分子量大不容易和空气燃烧，需要进一步的高温分解才能 与氧气燃烧；固定碳颗粒大，比表面积比焦油更小，燃尽的时间需要的更长。传统燃烧方式燃料尺寸大，有机挥发分受热挥发并分解慢。首先只有表面的挥 发分受热燃烧，而燃料内部温度不够，分解产生的CO、H2、CH4焦油在进入的空气流束的过程 中，因为空气有粘度，有惯性，造成传质较为困难，需要较长时间才能与氧气混合均勻。此 外，在波动和流动的炉膛环境中，一部分CO、H2、CH4还没有来得及接触到氧气，就随气流流 入排烟道。一部分焦油进入温度较低的区域，不能被高温分解成为CO、H2, CH4,也随气流流 入排烟道。而一部分颗粒较大的固定碳在炉灰中则无法与空气完全接触燃烧，从炉灰池排 出。所以，传统的燃烧方式燃料燃烧不充分，燃烧效率较低，最后导致燃烧温度低，一般只有 600-800 C。本专利技术运用粉尘爆炸高效燃烧的原理开发的生物质微米燃料是将各种植物纤维 原料(如秸杆、枯枝落叶和杂草等所有非粮食植物)制备成粒径在250微米以下的粉体燃 料，简称为微米燃料。这种微米燃料与空气形成云雾状才能高效高温的燃烧。生物质微米燃料燃烧的原理是，利用微米燃料流态化的特点和粉尘爆炸的原理，4将微米燃料通过气体输送实现燃料和成比例的空气炉外均勻混合，既实现了生物质的流态 化喂料，又提高了燃烧速率和燃尽程度，从而达到高温高效燃烧的效果。由于微米燃料颗粒 尺寸小，在受热时有机挥发分能够充分分解产生CO、H2、CH4进行燃烧。同时燃料和空气的 均勻混合保证了燃烧过程中氧分子和燃料分子的一一对应，提高了传质速率，使得微米燃 料输送至炉膛，受热后迅速升温，燃烧速度快，燃烧温度高，能量爆发式释放，其燃烧类似燃 油和可燃气的燃烧。高的燃烧温度增强了有机挥发分和焦油的分解速度和分解程度，不仅 燃料中有机挥发分能够充分分解为CO、H2、CH4完全燃烧，并且产生的焦油气和细粉状的残 留碳也能够在微米燃料燃烧条件下充分燃烧。因此，燃料燃烧非常充分，燃烧效率较高，其 燃烧温度可达到1300°C以上，这样就打破了千百年来生物质燃烧温度低，不能广泛作为工 业燃料的瓶颈。为了减少生物质中氯和钾、钠对设备的腐蚀，生物质微米燃料中添加了一定量的 二价金属化合物。为了提高热值生物质微米燃料最好添加一定量的煤粉。高温生物质微米燃料的组分及质量百分数为植物纤维粉体占60 100%，煤粉 占0 30 %，石灰粉占0 5 %，赤泥占0 5 %。最适宜的组成为，植物纤维粉体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温生物质微米燃料，其特征在于，它包括植物纤维粉体和添加剂，其中，植物纤维粉体质量分数占７５～１００％，添加剂为煤粉、石灰粉和赤泥占中的至少一种，植物纤维粉体粒径小于２５０微米的粒径占７０％以上。

【技术特征摘要】
一种高温生物质微米燃料，其特征在于，它包括植物纤维粉体和添加剂，其中，植物纤维粉体质量分数占75～100％，添加剂为煤粉、石灰粉和赤泥占中的至少一种，植物纤维粉体粒径小于250微米的粒径占70％以上。2.根据权利要求1所述的高温生物质微米燃料，其特征在于，添加剂的质量百分比为 3 25%。3.根据权利要求1所述的高温生物质微米燃料，其特征在于，添加剂的质量百分比为 3 10%。4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖波，胡智泉，刘石明，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]