一種生物質顆粒燃料及其制備方法與流程
1.本發明屬于生物質固體燃料制備技術領域，具體涉及一種生物質顆粒燃料及其制備方法。
背景技術：
2.目前人們使用的燃料大部分是煤、石油、天然氣等化石能源，是不可再生資源，在人類大規模的開采下將逐漸枯竭，并且在燃燒時會向空氣中排放大量的有毒氣體，給大氣造成嚴重污染，為此人類在尋可再生的清潔燃料來代替。
3.我國是一個農業大國，農作物種植生態區多樣復雜。在農產品加工過程中要產生廢棄物，如玉米秸稈、稻殼、玉米芯、花生殼、甘蔗渣和棉籽殼等，這些廢棄物相對集中，容易收集處理，可作為生物質燃料使用，也可作為農業傳統的生活用能。而農林廢棄物，如秸稈、鋸末、甘蔗渣、稻糠等作為生物質燃料是綠能源，是國家政策鼓勵的燃料，具有以下特性：生物質生長過程中通過光合作用吸收的二氧化碳與其燃燒釋放的二氧化碳總量相當，從生命周期的角度，生物質燃燒釋放二氧化碳，并不帶來大氣中二氧化碳含量的增加。因此，根據國家協議，這部分二氧化碳并不作為溫室氣體處理。
4.生物質燃料具有密度高、體積小、污染物排放少等優點，但是與傳統的化石能源相比，目前生物質燃料能量密度仍較低，燃燒不充分、燃燒效率低；此外因其富含堿金屬及氯元素，易引起灰熔融，在生物質燃燒和氣化利用過程中，由于灰熔融會產生兩個主要問題：
①
在高溫下，灰分將變成熔融狀態從而形成渣，結在氣化爐和燃燒爐的內壁上或粘結成難以清除的大渣塊；
②
對于生物質固定床燃燒和氣化技術而言，爐內溫度不能過高，如果溫度升上去，爐內馬上出現燒結現象，破壞床層內部的透氣性，嚴重時即阻斷氣路產不出氣。現階段生物質燃料燃燒產生結渣、腐蝕，超細顆粒物排放等問題。上述問題制約了生物質固體成型燃料的進一步發展。
技術實現要素：
5.針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種生物質顆粒燃料及其制備方法，該生物質燃料具有高熱值、易燃燒、不結渣、灰分和煙塵少的優點。
6.為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：
7.一種生物質顆粒燃料，由以下重量份原料制成：
[0008][0009]
優選的，一種生物質顆粒燃料，由以下重量份原料制成：
[0010][0011]
優選的，所述植物秸稈為水稻農作物秸稈、小麥農作物秸稈、玉米農作物秸稈、棉花農作物秸稈、油菜農作物秸稈和花生農作物秸稈中的一種或幾種。
[0012]
優選的，所述復合助燃劑的制備方法，包括以下步驟：
[0013]
(a)將fecl3、kmno4溶解在水中制得水溶液，向水溶液中加入聚乙二醇，得到混合液；
[0014]
(b)取海泡石原料，干燥后粉碎過篩，與粉煤灰、凹凸棒土混合均勻后，加入步驟(a)中的混合液中攪拌均勻，在80-100℃條件下進行水熱反應4-8h，之后洗滌、干燥、研磨即
得改性海泡石復合物；
[0015]
(c)將步驟(b)中制得的改性海泡石復合物、過氧化鈣、氧化鋅進行混合，即得所述復合助燃劑。
[0016]
優選的，所述復合助燃劑，按照重量份計各組分為：海泡石20-40份、粉煤灰20-30份、凹凸棒土20-30份、聚乙二醇2-4份、fecl
3 1-2份、kmno
4 1-2份、過氧化鈣10-15份、氧化鋅10-15份。
[0017]
優選的，所述固硫劑的制備方法，包括以下步驟：
[0018]
將白云石粉、赤泥、硼泥加入質量數為5％的硝酸鈰和硝酸錳混合水溶液中，硝酸鈰與硝酸錳的質量比為1：1，進行攪拌反應，反應完成后，進行離心、洗滌，得到產物a；隨后再將產物a加入去離子水，依次加入纖維素、十二烷基磺酸鈉，在100-150℃下反應4-6h，反應完成后過濾、干燥、煅燒、研磨，得到所述固硫劑。
[0019]
優選的，所述固硫劑，按照重量份計各組分為：白云石粉25-40份、赤泥15-25份、硼泥15-25份、纖維素10-15份、十二烷基磺酸鈉5-10份。
[0020]
優選的，所述攪拌反應條件為在120-180℃下以150-250r/min的轉速攪拌2-4h；所述煅燒工藝為在550-600℃下煅燒2-3h。
[0021]
本發明還保護一種所述生物質顆粒燃料的制備方法，包括以下步驟：
[0022]
(1)將植物秸稈用粉碎機進行粉碎成粉狀，隨后用水沖淋10-20min，之后與甘蔗渣、鋸木粉、偶氮二甲酰胺、豬糞混合，得到含水率40-50％的混合漿料；
[0023]
(2)向步驟(1)得到的混合漿料中加入復合阻燃劑、玉米芯粉和固硫劑，攪拌均勻后進行晾干，得到含水率為6-12％的混合干料；
[0024]
(3)步驟(2)所得混合干料進行擠壓成型，干燥，得到所述生物質顆粒燃料。
[0025]
優選的，步驟(3)中所述擠壓成型的長度為3-5cm，直徑為0.5-1cm。
[0026]
與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：
[0027]
(1)本發明提供的生物質顆粒燃料，通過加入發泡劑偶氮二甲酰胺，當燃料在進行燃燒時，發泡劑在爐膛高溫下會受熱分解，產生的氣體可以攪動煤層中的氣流，促使碳粒表面的灰燼或燃燒產物co脫離，使之充分燃燒；同時，發泡劑分解為放熱反應，可進一步提高生物質顆粒燃料的熱值。
[0028]
(2)本發明提供的生物質顆粒燃料，通過對海泡石、粉煤灰和凹凸棒土進行改性，加入的聚乙二醇能使fecl3、kmno4負載于海泡石等的表面孔隙上，在燃燒時一方面，kmno4分解產生的氧氣可以助燃，另一方面fe離子與mn離子可形成鐵錳復合物，對燃燒產生的游離氯離子的吸附和固定能力增強，減少氯的氣相揮發，達到提高灰熔點，降低積灰、結渣，從而達到降低鍋爐結焦的效果。
[0029]
(3)本發明提供的生物質顆粒燃料，節能環保，燃燒效率高，發熱量大，灰熔點高，不易產生爐內結渣和積灰，降低了對燃燒設備的腐蝕，可以代替原煤、石油液化氣、天然氣、木柴等燃料，廣泛適用于生活爐灶和各種鍋爐。
具體實施方式
[0030]
下面將結合實施例對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普
通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0031]
實施例1
[0032]
一種生物質顆粒燃料的制備方法，具體包括以下步驟：
[0033]
(1)將35份水稻農作物秸稈用粉碎機進行粉碎成粉狀，隨后用水沖淋15min，之后與15份甘蔗渣、25份鋸木粉、8份偶氮二甲酰胺、10份豬糞混合，得到含水率45％的混合漿料；
[0034]
(2)向步驟(1)得到的混合漿料中加入10份復合阻燃劑、25份玉米芯粉和8份固硫劑，攪拌均勻后進行晾干，得到含水率為8％的混合干料；
[0035]
(3)步驟(2)所得混合干料進行擠壓成型，擠壓成型的長度為4cm，直徑為0.8cm，干燥，得到所述生物質顆粒燃料。
[0036]
其中，所述復合阻燃劑的制備方法，包括以下步驟：
[0037]
(a)將1份fecl3、2份kmno4溶解在80份水中制得水溶液，向水溶液中加入4份聚乙二醇，得到混合液；
[0038]
(b)取30份海泡石原料，干燥后粉碎過篩，與25份粉煤灰、25份凹凸棒土混合均勻后，加入步驟(a)中的混合液中攪拌均勻，在90℃條件下進行水熱反應6h，之后洗滌、干燥、研磨即得改性海泡石復合物；
[0039]
(c)將步驟(b)中制得的改性海泡石復合物、12份過氧化鈣、15份氧化鋅進行混合，即得所述復合助燃劑。
[0040]
所述固硫劑的制備方法，包括以下步驟：
[0041]
將35份白云石粉、20分赤泥、20份硼泥加入200份質量數為5％的硝酸鈰和硝酸錳混合水溶液中，硝酸鈰與硝酸錳的質量比為1：1，在150℃下以200r/min的轉速攪拌3h，反應完成后，進行離心、洗滌，得到產物a；隨后再將產物a加入200份去離子水，依次加入15份纖維素、10份十二烷基磺酸鈉，在120℃下反應5h，反應完成后過濾、干燥，在600℃下煅燒2h后研磨，得到所述固硫劑。
[0042]
實施例2
[0043]
一種生物質顆粒燃料的制備方法，具體包括以下步驟：
[0044]
(1)將25份棉花農作物秸稈用粉碎機進行粉碎成粉狀，隨后用水沖淋10min，之后與10份甘蔗渣、15份鋸木粉、5份偶氮二甲酰胺、10份豬糞混合，得到含水率40％的混合漿料；
[0045]
(2)向步驟(1)得到的混合漿料中加入5份復合阻燃劑、15份玉米芯粉和2份固硫劑，攪拌均勻后進行晾干，得到含水率為8％的混合干料；
[0046]
(3)步驟(2)所得混合干料進行擠壓成型，擠壓成型的長度為4cm，直徑為1cm，干燥，得到所述生物質顆粒燃料。
[0047]
其中，所述復合阻燃劑的制備方法，包括以下步驟：
[0048]
(a)將1份fecl3、1份kmno4溶解在80份水中制得水溶液，向水溶液中加入2份聚乙二醇，得到混合液；
[0049]
(b)取20份海泡石原料，干燥后粉碎過篩，與20份粉煤灰、20份凹凸棒土混合均勻后，加入步驟(a)中的混合液中攪拌均勻，在80℃條件下進行水熱反應8h，之后洗滌、干燥、
研磨即得改性海泡石復合物；
[0050]
(c)將步驟(b)中制得的改性海泡石復合物、10份過氧化鈣、10份氧化鋅進行混合，即得所述復合助燃劑。
[0051]
所述固硫劑的制備方法，包括以下步驟：
[0052]
將25份白云石粉、15分赤泥、15份硼泥加入200份質量數為5％的硝酸鈰和硝酸錳混合水溶液中，硝酸鈰與硝酸錳的質量比為1：1，在120℃下以250r/min的轉速攪拌4h，反應完成后，進行離心、洗滌，得到產物a；隨后再將產物a加入200份去離子水，依次加入10份纖維素、5份十二烷基磺酸鈉，在100℃下反應6h，反應完成后過濾、干燥，在550℃下煅燒3h后研磨，得到所述固硫劑。
[0053]
實施例3
[0054]
一種生物質顆粒燃料的制備方法，具體包括以下步驟：
[0055]
(1)將30份小麥農作物秸稈用粉碎機進行粉碎成粉狀，隨后用水沖淋15min，之后與10份甘蔗渣、35份鋸木粉、8份偶氮二甲酰胺、10份豬糞混合，得到含水率40％的混合漿料；
[0056]
(2)向步驟(1)得到的混合漿料中加入7份復合阻燃劑、20份玉米芯粉和5份固硫劑，攪拌均勻后進行晾干，得到含水率為9％的混合干料；
[0057]
(3)步驟(2)所得混合干料進行擠壓成型，擠壓成型的長度為3cm，直徑為0.5cm，干燥，得到所述生物質顆粒燃料。
[0058]
其中，所述復合阻燃劑的制備方法，包括以下步驟：
[0059]
(a)將2份fecl3、1份kmno4溶解在80份水中制得水溶液，向水溶液中加入4份聚乙二醇，得到混合液；
[0060]
(b)取40份海泡石原料，干燥后粉碎過篩，與25份粉煤灰、20份凹凸棒土混合均勻后，加入步驟(a)中的混合液中攪拌均勻，在100℃條件下進行水熱反應4h，之后洗滌、干燥、研磨即得改性海泡石復合物；
[0061]
(c)將步驟(b)中制得的改性海泡石復合物、10份過氧化鈣、15份氧化鋅進行混合，即得所述復合助燃劑。
[0062]
所述固硫劑的制備方法，包括以下步驟：
[0063]
將35份白云石粉、25分赤泥、15份硼泥加入200份質量數為5％的硝酸鈰和硝酸錳混合水溶液中，硝酸鈰與硝酸錳的質量比為1：1，在120℃下以150r/min的轉速攪拌4h，反應完成后，進行離心、洗滌，得到產物a；隨后再將產物a加入200份去離子水，依次加入15份纖維素、5份十二烷基磺酸鈉，在130℃下反應5h，反應完成后過濾、干燥，在580℃下煅燒3h后研磨，得到所述固硫劑。
[0064]
實施例4
[0065]
一種生物質顆粒燃料的制備方法，具體包括以下步驟：
[0066]
(1)將45份玉米農作物秸稈用粉碎機進行粉碎成粉狀，隨后用水沖淋10min，之后與20份甘蔗渣、35份鋸木粉、10份偶氮二甲酰胺、15份豬糞混合，得到含水率50％的混合漿料；
[0067]
(2)向步驟(1)得到的混合漿料中加入10份復合阻燃劑、35份玉米芯粉和8份固硫劑，攪拌均勻后進行晾干，得到含水率為10％的混合干料；
[0068]
(3)步驟(2)所得混合干料進行擠壓成型，擠壓成型的長度為5cm，直徑為1cm，干燥，得到所述生物質顆粒燃料。
[0069]
其中，所述復合阻燃劑的制備方法，包括以下步驟：
[0070]
(a)將2份fecl3、2份kmno4溶解在80份水中制得水溶液，向水溶液中加入4份聚乙二醇，得到混合液；
[0071]
(b)取40份海泡石原料，干燥后粉碎過篩，與30份粉煤灰、30份凹凸棒土混合均勻后，加入步驟(a)中的混合液中攪拌均勻，在100℃條件下進行水熱反應4h，之后洗滌、干燥、研磨即得改性海泡石復合物；
[0072]
(c)將步驟(b)中制得的改性海泡石復合物、15份過氧化鈣、15份氧化鋅進行混合，即得所述復合助燃劑。
[0073]
所述固硫劑的制備方法，包括以下步驟：
[0074]
將40份白云石粉、25分赤泥、25份硼泥加入200份質量數為5％的硝酸鈰和硝酸錳混合水溶液中，硝酸鈰與硝酸錳的質量比為1：1，在180℃下以150r/min的轉速攪拌2h，反應完成后，進行離心、洗滌，得到產物a；隨后再將產物a加入200份去離子水，依次加入15份纖維素、10份十二烷基磺酸鈉，在150℃下反應4h，反應完成后過濾、干燥，在600℃下煅燒2h后研磨，得到所述固硫劑。
[0075]
對比例1
[0076]
一種生物質顆粒燃料的制備方法，具體包括以下步驟：
[0077]
(1)將35份水稻農作物秸稈用粉碎機進行粉碎成粉狀，隨后用水沖淋15min，之后與15份甘蔗渣、25份鋸木粉、8份偶氮二甲酰胺、10份豬糞混合，得到含水率45％的混合漿料；
[0078]
(2)向步驟(1)得到的混合漿料中加入25份玉米芯粉和8份固硫劑，攪拌均勻后進行晾干，得到含水率為8％的混合干料；
[0079]
(3)步驟(2)所得混合干料進行擠壓成型，擠壓成型的長度為4cm，直徑為0.8cm，干燥，得到所述生物質顆粒燃料。
[0080]
其中，所述固硫劑的制備方法，包括以下步驟：
[0081]
將35份白云石粉、20分赤泥、20份硼泥加入200份質量數為5％的硝酸鈰和硝酸錳混合水溶液中，硝酸鈰與硝酸錳的質量比為1：1，在150℃下以200r/min的轉速攪拌3h，反應完成后，進行離心、洗滌，得到產物a；隨后再將產物a加入200份去離子水，依次加入15份纖維素、10份十二烷基磺酸鈉，在120℃下反應5h，反應完成后過濾、干燥，在600℃下煅燒2h后研磨，得到所述固硫劑。
[0082]
對比例2
[0083]
一種生物質顆粒燃料的制備方法，具體包括以下步驟：
[0084]
(1)將35份水稻農作物秸稈用粉碎機進行粉碎成粉狀，隨后用水沖淋15min，之后與15份甘蔗渣、25份鋸木粉、10份豬糞混合，得到含水率45％的混合漿料；
[0085]
(2)向步驟(1)得到的混合漿料中加入25份玉米芯粉，攪拌均勻后進行晾干，得到含水率為8％的混合干料；
[0086]
(3)步驟(2)所得混合干料進行擠壓成型，擠壓成型的長度為4cm，直徑為0.8cm，干燥，得到所述生物質顆粒燃料。
[0087]
將本發明實施例1-4和對比例1-2所制得的生物質顆粒燃料進行燃燒性能測試，其中，熱值根據gb/t 213-2008進行測試，水分和殘留灰分根據標準gb/t 28731-2012《固體生物質燃料工業分析方法》進行測試，軟化溫度根據gb/t 219-2008《煤灰熔融性的測定方法》進行測試，測試結果如下表1：
[0088]
表1生物質顆粒燃料性能測試結果
[0089] 水分％熱值mj/kg殘留灰分％軟化溫度℃實施例15.3923.276.41256實施例26.2421.866.81228實施例36.4722.417.11241實施例45.9122.746.31219對比例16.5218.2210.41136對比例26.7316.899.51107
[0090]
從表1中可以看出，本發明制備的生物質顆粒燃料具有較高的熱值，說明助燃劑的加入有利于燃料的充分燃燒和減少殘留灰分，從而釋放更大的熱量；同時加入的固硫劑和阻燃劑共同作用，與生物質燃料中的堿金屬鹽和氯化物發生反應生成高熔點物質，提高了灰融軟化溫度，降低積灰、結渣，從而達到降低鍋爐結焦的效果。
[0091]
盡管已經示出和描述了本發明的實施例，對于本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的范圍由所附權利要求及其等同物限定。
技術特征：
1.一種生物質顆粒燃料，其特征在于，由以下重量份原料制成：2.根據權利要求1所述的一種生物質顆粒燃料，其特征在于，由以下重量份原料制成：3.根據權利要求2所述的一種生物質顆粒燃料，其特征在于，所述植物秸稈為水稻農作物秸稈、小麥農作物秸稈、玉米農作物秸稈、棉花農作物秸稈、油菜農作物秸稈和花生農作物秸稈中的一種或幾種。4.根據權利要求2所述的一種生物質顆粒燃料，其特征在于，所述復合助燃劑的制備方法，包括以下步驟：(a)將fecl3、kmno4溶解在水中制得水溶液，向水溶液中加入聚乙二醇，得到混合液；
(b)取海泡石原料，干燥后粉碎過篩，與粉煤灰、凹凸棒土混合均勻后，加入步驟(a)中的混合液中攪拌均勻，在80-100℃條件下進行水熱反應4-8h，之后洗滌、干燥、研磨即得改性海泡石復合物；(c)將步驟(b)中制得的改性海泡石復合物、過氧化鈣、氧化鋅進行混合，即得所述復合助燃劑。5.根據權利要求4所述的一種生物質顆粒燃料，其特征在于，所述復合助燃劑，按照重量份計各組分為：海泡石20-40份、粉煤灰20-30份、凹凸棒土20-30份、聚乙二醇2-4份、fecl
3 1-2份、kmno41-2份、過氧化鈣10-15份、氧化鋅10-15份。6.根據權利要求2所述的一種生物質顆粒燃料，其特征在于，所述固硫劑的制備方法，包括以下步驟：將白云石粉、赤泥、硼泥加入質量數為5％的硝酸鈰和硝酸錳混合水溶液中，硝酸鈰與硝酸錳的質量比為1：1，進行攪拌反應，反應完成后，進行離心、洗滌，得到產物a；隨后再將產物a加入去離子水，依次加入纖維素、十二烷基磺酸鈉，在100-150℃下反應4-6h，反應完成后過濾、干燥、煅燒、研磨，得到所述固硫劑。7.根據權利要求6所述的一種生物質顆粒燃料，其特征在于，所述固硫劑，按照重量份計各組分為：白云石粉25-40份、赤泥15-25份、硼泥15-25份、纖維素10-15份、十二烷基磺酸鈉5-10份。8.根據權利要求6所述的一種生物質顆粒燃料，其特征在于，所述攪拌反應條件為在120-180℃下以150-250r/min的轉速攪拌2-4h；所述煅燒工藝為在550-600℃下煅燒2-3h。9.一種權利要求1-8任一項所述生物質顆粒燃料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)將植物秸稈用粉碎機進行粉碎成粉狀，隨后用水沖淋10-20min，之后與甘蔗渣、鋸木粉、偶氮二甲酰胺、豬糞混合，得到含水率40-50％的混合漿料；(2)向步驟(1)得到的混合漿料中加入復合阻燃劑、玉米芯粉和固硫劑，攪拌均勻后進行晾干，得到含水率為6-12％的混合干料；(3)步驟(2)所得混合干料進行擠壓成型，干燥，得到所述生物質顆粒燃料。10.根據權利要求9所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中所述擠壓成型的長度為3-5cm，直徑為0.5-1cm。
技術總結
本發明公開了一種生物質顆粒燃料，由以下重量份原料制成：植物秸稈25-45份、甘蔗渣10-20份、復合助燃劑5-10份、偶氮二甲酰胺5-10份、鋸木粉15-35份、玉米芯粉15-35份、豬糞10-15份、固硫劑2-8份。本發明提供的生物質顆粒燃料，節能環保，燃燒效率高，發熱量大，灰熔點高，不易產生爐內結渣和積灰，降低了對燃燒設備的腐蝕，可以代替原煤、石油液化氣、天然氣、木柴等燃料，廣泛適用于生活爐灶和各種鍋爐。廣泛適用于生活爐灶和各種鍋爐。
