[發明專利]生物質燃料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710295370.6
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN107245358A
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 蔡彥娟
• 申請（專利權）人: 青島高智高新科技有限公司
• 主分類號: C10L5/44
• 分類號: C10L5/44
• 代理公司: 青島致嘉知識產權代理事務所(普通合伙)37236
• 代理人: 單虎

技術領域

本發明屬于生物能源技術領域，具體涉及一種生物質燃料及其制備方法。

背景技術

隨著我國經濟迅速發展，人們生活水平極大提高，能源消耗日益增多，諸如煤炭、石油和天然氣以及海洋冰之類的不可再生能源的日益減少，并且價格不斷上漲，以及隨著人類對環境保護意識的不斷增強，曾經不加利用便被付之一炬的木屑、麥秸和稻草等生物能源得到了空前的重視。據我國農業權威部門統計，我國僅農作物如稻、麥、高梁、玉米、棉花和大豆秸稈的年產出量約為8.5 億噸左右，以90% 至95%的獲得系數計算，可獲得7.65-8.075億噸，相當于獲得3.8-4.04 億噸標準煤（1噸秸稈的能量相當于0.5 噸標準煤）。所謂的標準煤簡稱標煤，依據中國國家標準GB2589-81，每千克標煤的熱值為29271 千焦( 即7000千卡)。由上述可知，有效地利用生物燃料，不僅可減少對自然資源的消耗，而且具有經濟性和環保性。由于秸桿的堆積密度較低, 給收集、運輸和儲存以及應用帶來一定的困難，因而通常需將其成型為固體，藉以提高能源密度和熱值，經成型后，體積可縮小至8倍以上，密度達1.1-1.4 噸/m3，能源密度相當于中等煙煤程度。由于秸桿如前述的麥秸、稻草等含有一定的纖維素和木質素，而木質素是物料中的結構單體，是苯丙烷型的高分子化合物，具有增強細胞壁和粘合纖維素的作用。木質素屬非晶體，在常溫下主要部分不溶于普通溶劑，沒有熔點，但有軟化點，當溫度達到一定值時，木質素軟化粘結力增加，并在一定的壓力作用下，使其纖維素分子團錯位、變形和延展，內部相鄰的生物質顆粒相互進行嚙接，重新組合而形成塊狀體。已有技術普遍使用麥秸和/或稻草經壓制成型機或擠出成型機形成塊狀或圓柱狀的得以供鍋爐或類似的燃燒裝置燃燒的生物質能源。但是普遍存在熱值低并且灰分大的問題，因為麥秸的灰分約為6% 左右，而稻草的灰分約為14% 左右，又因為麥秸的木質素含量約為20%，而稻草的木質素含量約為12%，于是如果將麥秸、稻草單獨壓制成生物能源，那么密實性難以保障。或許出于這一原因，需在麥秸、稻草中加入粘結劑，以便提高燃料的密實性，防止在包裝運輸過程中開裂，但是加入粘結劑一方面增加成本，另一方面易產生污染，對此可由中國專利CN102021059B 推薦的“一種利用快速熱處理工藝改性生物質燃料的成型方法”所印證。此外，向麥秸或稻草中加入硅澡、粘土和/或煤粉也可獲得一定的防松散效果，但是發熱值受到影響并且灰分顯著提高，對此可參見中國發明專利申請公布號CN101812346A 提供的“一種生物質燃料成型方法”。現有技術中單獨使用麥秸或稻草制備生物質燃料是無法消除前述技術問題的，因為木質素含量偏低并且灰分偏高。另外生物質燃料當中往往具有較高的鉀元素含量和氯元素含量，在燃燒的過程中，兩者形成KCL，沉積在鍋爐過熱器的表面，局部傳熱表面被其覆蓋，導致燃燒效率降低，鍋爐的使用壽命也大大縮短。

發明內容

針對上述現有技術中存在的問題，本發明旨在提供一種有助于增進粘性、有利于降低灰分、有益于提高熱值和便于壓制或擠出成型的生物質燃料。且本發明提供的生物質燃料燃燒效果好、產煙少。

本發明采取的技術方案是：

一種生物質燃料，包括木屑、麥秸、稻草、丙酮、磺酸鹽、聚丙烯酸鈉和木薯加工制備淀粉的廢液。

所述生物質燃料制備方法如下：

A）原料選擇，稱取適量木屑、麥秸和稻草，并且先對木屑過篩，以篩除夾雜在木屑中的條狀物及塊狀物，木屑過篩后的直徑為小于0.5㎝，過篩時被篩子篩除的條狀物、塊狀物經粉碎后利用，對麥秸及稻草采用粉碎機粉碎至長度小于0.5㎝，將過篩的木屑、粉碎的麥秸及稻草三者混合，得到原料，其中木屑的木質素含量為28%，灰分為0.5%，麥秸的木質素含量為22%，灰分為6%，而稻草的木質素含量為12%，灰分為14%，并且木屑的熱值為16559KJ/kg，麥秸的熱值為15374KJ/kg，而稻草的熱值為13986KJ/kg 。

B）潤濕，將由步驟A）得到的原料以霧化水噴霧方式潤濕，控制原料的含水率為12%，得到潤濕料。

C）一次加熱，將由步驟B）得到的潤濕料投入第一微波加熱裝置中進行一次加熱，使生物質產生軟化，一次加熱的溫度為110℃，得到一次加熱料。