[發明專利]一種基于載氣調節的節能省時的生物質焙燒炭制備方法

在審

• 申請號: 201810330908.7
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN108395897A
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發明（設計）人: 賀詩欣;張聰宇;陳維新
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C10B53/02
• 分類號: C10B53/02;C10L5/44;C10B57/10;C10B49/02
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 張金珠

一種基于載氣調節的節能省時的生物質焙燒炭制備方法，屬于生物質焙燒炭制備領域。本發明解決了現有焙燒技術能量輸入較多、焙燒時間較長的問題。本發明方法：一、生物質原料烘干后粉碎，過篩；二、然后置于陶瓷坩堝內，放入管式爐，通入高純氮氣以吹脫管式爐中原有的空氣；三、再通入氮氧混合氣并保持氣體流量，進行焙燒；四、爾后停止加熱后繼續保持載氣流量，直至微波爐溫度降至室溫；即得到生物炭燃料。本發明反應時間能縮短30％以上，極大地提高了生物質固體燃料的制備效率，由此實現生物質固體燃料的快速制備和規模化生產，逐步實現替代煤等化石燃料的可能性，發揮其優越的燃料特性。

技術領域

本發明屬于生物質焙燒炭制備領域，具體涉及一種基于載氣調節的節能省時的生物質焙燒炭制備方法。

背景技術

生物質焙燒是在常壓隔氧、200～300℃溫度條件下進行的一種生物質溫和熱解反應技術，在此過程中生物質表面特性發生改變，最終其產物以固體焙燒炭為主，通常稱為生物質焙燒炭或生物質煤，還有較少量的氣體和液體。生物質通過焙燒處理能顯著提高其能量密度、可研磨性及疏水性，由此可大大減少運輸和儲存成本。焙燒炭產品具有類似煤的理化性質，且氮、硫含量明顯低于煤，與煤混合共燃并可以起到有效降低溫室氣體的作用，是一種高效的清潔能源，可部分替代化石燃料，緩解人類面臨的能源和環境危機，具有廣闊的發展前景。生物質培燒炭在國外的研究較多，主要在北美和歐洲等發達國家和地區，目前國內關于生物質焙燒技術的研究起步較晚，近幾年才有部分科研機構開始從事生物質焙燒炭的研究。隨著全球環保意識的增強、各國相關法律和法規的相繼出臺，生物質焙燒技術作為一種切實可行的生物質預處理技術開始得到世界范圍的廣泛重視。

截至目前，生物質焙燒技術主要停留在以高純氮氣為載氣進行隔氧焙燒階段，其特點是生物質原料在焙燒處理過程中無氧化現象發生，生物炭產物的固體產率較高，但對操作條件要求較高，且比較耗費時間，難以大規模生產。

發明內容

本發明主要目的在于提供一種在盡可能減少固體產率損失和能量產率損失的前提下縮短焙燒處理過程的時間消耗和能量消耗的生物炭燃料的制備方法，以此解決現有焙燒技術能量輸入較多、焙燒時間較長的問題。

為解決上述技術問題，本發明基于載氣調節的節能省時的生物質焙燒炭制備方法是通過下述步驟完成的：

步驟一、生物質原料烘干后粉碎，過篩；

步驟二、然后置于陶瓷坩堝內，放入管式爐，通入高純氮氣以吹脫管式爐中原有的空氣；

步驟三、再通入氮氣或者氮氧混合氣并保持氣體流量，進行焙燒；

步驟四、爾后停止加熱后繼續保持載氣流量，直至微波爐溫度降至室溫；即得到生物炭燃料。

進一步地限定：步驟一所述生物質原料為秸稈、核桃殼、文冠果殼或稻殼。

進一步地限定：步驟一中烘干至生物質原料的含水率小于4％(質量)。

進一步地限定：步驟一中過40～60目篩。

進一步地限定：步驟三所述氮氧混合氣的總流量為200～400mL/min。

進一步地限定：步驟三所述氮氧混合氣中氧氣體積含量大于0％且小于等于20％。

進一步地限定：步驟三焙燒溫度為250～300℃，焙燒時間為10min～30min。

本發明在不損失能量產率而能夠縮短生物質固體燃料制備時間。

本發明焙燒過程中，以氮氣為主體的載氣中混合一定比例的氧氣，以實現生物質原料中有機物的初步氧化，整體上縮短焙燒過程的時間和能量輸入；在250℃到300℃范圍內的溫度下對生物質原料進行焙燒處理，從而實現生物質水分脫除、小分子有機物的揮發及大分子有機物的初步解聚，得到能量致密化的生物質固體燃料。