一种生物质颗粒燃料及其制备方法与流程
1.本发明属于生物质固体燃料制备技术领域，具体涉及一种生物质颗粒燃料及其制备方法。
背景技术：
2.目前人们使用的燃料大部分是煤、石油、天然气等化石能源，是不可再生资源，在人类大规模的开采下将逐渐枯竭，并且在燃烧时会向空气中排放大量的有毒气体，给大气造成严重污染，为此人类在寻可再生的清洁燃料来代替。
3.我国是一个农业大国，农作物种植生态区多样复杂。在农产品加工过程中要产生废弃物，如玉米秸秆、稻壳、玉米芯、花生壳、甘蔗渣和棉籽壳等，这些废弃物相对集中，容易收集处理，可作为生物质燃料使用，也可作为农业传统的生活用能。而农林废弃物，如秸秆、锯末、甘蔗渣、稻糠等作为生物质燃料是绿能源，是国家政策鼓励的燃料，具有以下特性：生物质生长过程中通过光合作用吸收的二氧化碳与其燃烧释放的二氧化碳总量相当，从生命周期的角度，生物质燃烧释放二氧化碳，并不带来大气中二氧化碳含量的增加。因此，根据国家协议，这部分二氧化碳并不作为温室气体处理。
4.生物质燃料具有密度高、体积小、污染物排放少等优点，但是与传统的化石能源相比，目前生物质燃料能量密度仍较低，燃烧不充分、燃烧效率低；此外因其富含碱金属及氯元素，易引起灰熔融，在生物质燃烧和气化利用过程中，由于灰熔融会产生两个主要问题：
①
在高温下，灰分将变成熔融状态从而形成渣，结在气化炉和燃烧炉的内壁上或粘结成难以清除的大渣块；
②
对于生物质固定床燃烧和气化技术而言，炉内温度不能过高，如果温度升上去，炉内马上出现烧结现象，破坏床层内部的透气性，严重时即阻断气路产不出气。现阶段生物质燃料燃烧产生结渣、腐蚀，超细颗粒物排放等问题。上述问题制约了生物质固体成型燃料的进一步发展。
技术实现要素：
5.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种生物质颗粒燃料及其制备方法，该生物质燃料具有高热值、易燃烧、不结渣、灰分和烟尘少的优点。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种生物质颗粒燃料，由以下重量份原料制成：
[0008][0009]
优选的，一种生物质颗粒燃料，由以下重量份原料制成：
[0010][0011]
优选的，所述植物秸秆为水稻农作物秸秆、小麦农作物秸秆、玉米农作物秸秆、棉花农作物秸秆、油菜农作物秸秆和花生农作物秸秆中的一种或几种。
[0012]
优选的，所述复合助燃剂的制备方法，包括以下步骤：
[0013]
(a)将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，干燥后粉碎过筛，与粉煤灰、凹凸棒土混合均匀后，加入步骤(a)中的混合液中搅拌均匀，在80-100℃条件下进行水热反应4-8h，之后洗涤、干燥、研磨即
得改性海泡石复合物；
[0015]
(c)将步骤(b)中制得的改性海泡石复合物、过氧化钙、氧化锌进行混合，即得所述复合助燃剂。
[0016]
优选的，所述复合助燃剂，按照重量份计各组分为：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、过氧化钙10-15份、氧化锌10-15份。
[0017]
优选的，所述固硫剂的制备方法，包括以下步骤：
[0018]
将白云石粉、赤泥、硼泥加入质量数为5％的硝酸铈和硝酸锰混合水溶液中，硝酸铈与硝酸锰的质量比为1：1，进行搅拌反应，反应完成后，进行离心、洗涤，得到产物a；随后再将产物a加入去离子水，依次加入纤维素、十二烷基磺酸钠，在100-150℃下反应4-6h，反应完成后过滤、干燥、煅烧、研磨，得到所述固硫剂。
[0019]
优选的，所述固硫剂，按照重量份计各组分为：白云石粉25-40份、赤泥15-25份、硼泥15-25份、纤维素10-15份、十二烷基磺酸钠5-10份。
[0020]
优选的，所述搅拌反应条件为在120-180℃下以150-250r/min的转速搅拌2-4h；所述煅烧工艺为在550-600℃下煅烧2-3h。
[0021]
本发明还保护一种所述生物质颗粒燃料的制备方法，包括以下步骤：
[0022]
(1)将植物秸秆用粉碎机进行粉碎成粉状，随后用水冲淋10-20min，之后与甘蔗渣、锯木粉、偶氮二甲酰胺、猪粪混合，得到含水率40-50％的混合浆料；
[0023]
(2)向步骤(1)得到的混合浆料中加入复合阻燃剂、玉米芯粉和固硫剂，搅拌均匀后进行晾干，得到含水率为6-12％的混合干料；
[0024]
(3)步骤(2)所得混合干料进行挤压成型，干燥，得到所述生物质颗粒燃料。
[0025]
优选的，步骤(3)中所述挤压成型的长度为3-5cm，直径为0.5-1cm。
[0026]
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
[0027]
(1)本发明提供的生物质颗粒燃料，通过加入发泡剂偶氮二甲酰胺，当燃料在进行燃烧时，发泡剂在炉膛高温下会受热分解，产生的气体可以搅动煤层中的气流，促使碳粒表面的灰烬或燃烧产物co脱离，使之充分燃烧；同时，发泡剂分解为放热反应，可进一步提高生物质颗粒燃料的热值。
[0028]
(2)本发明提供的生物质颗粒燃料，通过对海泡石、粉煤灰和凹凸棒土进行改性，加入的聚乙二醇能使fecl3、kmno4负载于海泡石等的表面孔隙上，在燃烧时一方面，kmno4分解产生的氧气可以助燃，另一方面fe离子与mn离子可形成铁锰复合物，对燃烧产生的游离氯离子的吸附和固定能力增强，减少氯的气相挥发，达到提高灰熔点，降低积灰、结渣，从而达到降低锅炉结焦的效果。
[0029]
(3)本发明提供的生物质颗粒燃料，节能环保，燃烧效率高，发热量大，灰熔点高，不易产生炉内结渣和积灰，降低了对燃烧设备的腐蚀，可以代替原煤、石油液化气、天然气、木柴等燃料，广泛适用于生活炉灶和各种锅炉。
具体实施方式
[0030]
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普
通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0031]
实施例1
[0032]
一种生物质颗粒燃料的制备方法，具体包括以下步骤：
[0033]
(1)将35份水稻农作物秸秆用粉碎机进行粉碎成粉状，随后用水冲淋15min，之后与15份甘蔗渣、25份锯木粉、8份偶氮二甲酰胺、10份猪粪混合，得到含水率45％的混合浆料；
[0034]
(2)向步骤(1)得到的混合浆料中加入10份复合阻燃剂、25份玉米芯粉和8份固硫剂，搅拌均匀后进行晾干，得到含水率为8％的混合干料；
[0035]
(3)步骤(2)所得混合干料进行挤压成型，挤压成型的长度为4cm，直径为0.8cm，干燥，得到所述生物质颗粒燃料。
[0036]
其中，所述复合阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
[0037]
(a)将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，干燥后粉碎过筛，与25份粉煤灰、25份凹凸棒土混合均匀后，加入步骤(a)中的混合液中搅拌均匀，在90℃条件下进行水热反应6h，之后洗涤、干燥、研磨即得改性海泡石复合物；
[0039]
(c)将步骤(b)中制得的改性海泡石复合物、12份过氧化钙、15份氧化锌进行混合，即得所述复合助燃剂。
[0040]
所述固硫剂的制备方法，包括以下步骤：
[0041]
将35份白云石粉、20分赤泥、20份硼泥加入200份质量数为5％的硝酸铈和硝酸锰混合水溶液中，硝酸铈与硝酸锰的质量比为1：1，在150℃下以200r/min的转速搅拌3h，反应完成后，进行离心、洗涤，得到产物a；随后再将产物a加入200份去离子水，依次加入15份纤维素、10份十二烷基磺酸钠，在120℃下反应5h，反应完成后过滤、干燥，在600℃下煅烧2h后研磨，得到所述固硫剂。
[0042]
实施例2
[0043]
一种生物质颗粒燃料的制备方法，具体包括以下步骤：
[0044]
(1)将25份棉花农作物秸秆用粉碎机进行粉碎成粉状，随后用水冲淋10min，之后与10份甘蔗渣、15份锯木粉、5份偶氮二甲酰胺、10份猪粪混合，得到含水率40％的混合浆料；
[0045]
(2)向步骤(1)得到的混合浆料中加入5份复合阻燃剂、15份玉米芯粉和2份固硫剂，搅拌均匀后进行晾干，得到含水率为8％的混合干料；
[0046]
(3)步骤(2)所得混合干料进行挤压成型，挤压成型的长度为4cm，直径为1cm，干燥，得到所述生物质颗粒燃料。
[0047]
其中，所述复合阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
[0048]
(a)将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，干燥后粉碎过筛，与20份粉煤灰、20份凹凸棒土混合均匀后，加入步骤(a)中的混合液中搅拌均匀，在80℃条件下进行水热反应8h，之后洗涤、干燥、
研磨即得改性海泡石复合物；
[0050]
(c)将步骤(b)中制得的改性海泡石复合物、10份过氧化钙、10份氧化锌进行混合，即得所述复合助燃剂。
[0051]
所述固硫剂的制备方法，包括以下步骤：
[0052]
将25份白云石粉、15分赤泥、15份硼泥加入200份质量数为5％的硝酸铈和硝酸锰混合水溶液中，硝酸铈与硝酸锰的质量比为1：1，在120℃下以250r/min的转速搅拌4h，反应完成后，进行离心、洗涤，得到产物a；随后再将产物a加入200份去离子水，依次加入10份纤维素、5份十二烷基磺酸钠，在100℃下反应6h，反应完成后过滤、干燥，在550℃下煅烧3h后研磨，得到所述固硫剂。
[0053]
实施例3
[0054]
一种生物质颗粒燃料的制备方法，具体包括以下步骤：
[0055]
(1)将30份小麦农作物秸秆用粉碎机进行粉碎成粉状，随后用水冲淋15min，之后与10份甘蔗渣、35份锯木粉、8份偶氮二甲酰胺、10份猪粪混合，得到含水率40％的混合浆料；
[0056]
(2)向步骤(1)得到的混合浆料中加入7份复合阻燃剂、20份玉米芯粉和5份固硫剂，搅拌均匀后进行晾干，得到含水率为9％的混合干料；
[0057]
(3)步骤(2)所得混合干料进行挤压成型，挤压成型的长度为3cm，直径为0.5cm，干燥，得到所述生物质颗粒燃料。
[0058]
其中，所述复合阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
[0059]
(a)将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，干燥后粉碎过筛，与25份粉煤灰、20份凹凸棒土混合均匀后，加入步骤(a)中的混合液中搅拌均匀，在100℃条件下进行水热反应4h，之后洗涤、干燥、研磨即得改性海泡石复合物；
[0061]
(c)将步骤(b)中制得的改性海泡石复合物、10份过氧化钙、15份氧化锌进行混合，即得所述复合助燃剂。
[0062]
所述固硫剂的制备方法，包括以下步骤：
[0063]
将35份白云石粉、25分赤泥、15份硼泥加入200份质量数为5％的硝酸铈和硝酸锰混合水溶液中，硝酸铈与硝酸锰的质量比为1：1，在120℃下以150r/min的转速搅拌4h，反应完成后，进行离心、洗涤，得到产物a；随后再将产物a加入200份去离子水，依次加入15份纤维素、5份十二烷基磺酸钠，在130℃下反应5h，反应完成后过滤、干燥，在580℃下煅烧3h后研磨，得到所述固硫剂。
[0064]
实施例4
[0065]
一种生物质颗粒燃料的制备方法，具体包括以下步骤：
[0066]
(1)将45份玉米农作物秸秆用粉碎机进行粉碎成粉状，随后用水冲淋10min，之后与20份甘蔗渣、35份锯木粉、10份偶氮二甲酰胺、15份猪粪混合，得到含水率50％的混合浆料；
[0067]
(2)向步骤(1)得到的混合浆料中加入10份复合阻燃剂、35份玉米芯粉和8份固硫剂，搅拌均匀后进行晾干，得到含水率为10％的混合干料；
[0068]
(3)步骤(2)所得混合干料进行挤压成型，挤压成型的长度为5cm，直径为1cm，干燥，得到所述生物质颗粒燃料。
[0069]
其中，所述复合阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
[0070]
(a)将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，干燥后粉碎过筛，与30份粉煤灰、30份凹凸棒土混合均匀后，加入步骤(a)中的混合液中搅拌均匀，在100℃条件下进行水热反应4h，之后洗涤、干燥、研磨即得改性海泡石复合物；
[0072]
(c)将步骤(b)中制得的改性海泡石复合物、15份过氧化钙、15份氧化锌进行混合，即得所述复合助燃剂。
[0073]
所述固硫剂的制备方法，包括以下步骤：
[0074]
将40份白云石粉、25分赤泥、25份硼泥加入200份质量数为5％的硝酸铈和硝酸锰混合水溶液中，硝酸铈与硝酸锰的质量比为1：1，在180℃下以150r/min的转速搅拌2h，反应完成后，进行离心、洗涤，得到产物a；随后再将产物a加入200份去离子水，依次加入15份纤维素、10份十二烷基磺酸钠，在150℃下反应4h，反应完成后过滤、干燥，在600℃下煅烧2h后研磨，得到所述固硫剂。
[0075]
对比例1
[0076]
一种生物质颗粒燃料的制备方法，具体包括以下步骤：
[0077]
(1)将35份水稻农作物秸秆用粉碎机进行粉碎成粉状，随后用水冲淋15min，之后与15份甘蔗渣、25份锯木粉、8份偶氮二甲酰胺、10份猪粪混合，得到含水率45％的混合浆料；
[0078]
(2)向步骤(1)得到的混合浆料中加入25份玉米芯粉和8份固硫剂，搅拌均匀后进行晾干，得到含水率为8％的混合干料；
[0079]
(3)步骤(2)所得混合干料进行挤压成型，挤压成型的长度为4cm，直径为0.8cm，干燥，得到所述生物质颗粒燃料。
[0080]
其中，所述固硫剂的制备方法，包括以下步骤：
[0081]
将35份白云石粉、20分赤泥、20份硼泥加入200份质量数为5％的硝酸铈和硝酸锰混合水溶液中，硝酸铈与硝酸锰的质量比为1：1，在150℃下以200r/min的转速搅拌3h，反应完成后，进行离心、洗涤，得到产物a；随后再将产物a加入200份去离子水，依次加入15份纤维素、10份十二烷基磺酸钠，在120℃下反应5h，反应完成后过滤、干燥，在600℃下煅烧2h后研磨，得到所述固硫剂。
[0082]
对比例2
[0083]
一种生物质颗粒燃料的制备方法，具体包括以下步骤：
[0084]
(1)将35份水稻农作物秸秆用粉碎机进行粉碎成粉状，随后用水冲淋15min，之后与15份甘蔗渣、25份锯木粉、10份猪粪混合，得到含水率45％的混合浆料；
[0085]
(2)向步骤(1)得到的混合浆料中加入25份玉米芯粉，搅拌均匀后进行晾干，得到含水率为8％的混合干料；
[0086]
(3)步骤(2)所得混合干料进行挤压成型，挤压成型的长度为4cm，直径为0.8cm，干燥，得到所述生物质颗粒燃料。
[0087]
将本发明实施例1-4和对比例1-2所制得的生物质颗粒燃料进行燃烧性能测试，其中，热值根据gb/t 213-2008进行测试，水分和残留灰分根据标准gb/t 28731-2012《固体生物质燃料工业分析方法》进行测试，软化温度根据gb/t 219-2008《煤灰熔融性的测定方法》进行测试，测试结果如下表1：
[0088]
表1生物质颗粒燃料性能测试结果
[0089] 水分％热值mj/kg残留灰分％软化温度℃实施例15.3923.276.41256实施例26.2421.866.81228实施例36.4722.417.11241实施例45.9122.746.31219对比例16.5218.2210.41136对比例26.7316.899.51107
[0090]
从表1中可以看出，本发明制备的生物质颗粒燃料具有较高的热值，说明助燃剂的加入有利于燃料的充分燃烧和减少残留灰分，从而释放更大的热量；同时加入的固硫剂和阻燃剂共同作用，与生物质燃料中的碱金属盐和氯化物发生反应生成高熔点物质，提高了灰融软化温度，降低积灰、结渣，从而达到降低锅炉结焦的效果。
[0091]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
技术特征：
1.一种生物质颗粒燃料，其特征在于，由以下重量份原料制成：2.根据权利要求1所述的一种生物质颗粒燃料，其特征在于，由以下重量份原料制成：3.根据权利要求2所述的一种生物质颗粒燃料，其特征在于，所述植物秸秆为水稻农作物秸秆、小麦农作物秸秆、玉米农作物秸秆、棉花农作物秸秆、油菜农作物秸秆和花生农作物秸秆中的一种或几种。4.根据权利要求2所述的一种生物质颗粒燃料，其特征在于，所述复合助燃剂的制备方法，包括以下步骤：(a)将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，干燥后粉碎过筛，与粉煤灰、凹凸棒土混合均匀后，加入步骤(a)中的混合液中搅拌均匀，在80-100℃条件下进行水热反应4-8h，之后洗涤、干燥、研磨即得改性海泡石复合物；(c)将步骤(b)中制得的改性海泡石复合物、过氧化钙、氧化锌进行混合，即得所述复合助燃剂。5.根据权利要求4所述的一种生物质颗粒燃料，其特征在于，所述复合助燃剂，按照重量份计各组分为：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、过氧化钙10-15份、氧化锌10-15份。6.根据权利要求2所述的一种生物质颗粒燃料，其特征在于，所述固硫剂的制备方法，包括以下步骤：将白云石粉、赤泥、硼泥加入质量数为5％的硝酸铈和硝酸锰混合水溶液中，硝酸铈与硝酸锰的质量比为1：1，进行搅拌反应，反应完成后，进行离心、洗涤，得到产物a；随后再将产物a加入去离子水，依次加入纤维素、十二烷基磺酸钠，在100-150℃下反应4-6h，反应完成后过滤、干燥、煅烧、研磨，得到所述固硫剂。7.根据权利要求6所述的一种生物质颗粒燃料，其特征在于，所述固硫剂，按照重量份计各组分为：白云石粉25-40份、赤泥15-25份、硼泥15-25份、纤维素10-15份、十二烷基磺酸钠5-10份。8.根据权利要求6所述的一种生物质颗粒燃料，其特征在于，所述搅拌反应条件为在120-180℃下以150-250r/min的转速搅拌2-4h；所述煅烧工艺为在550-600℃下煅烧2-3h。9.一种权利要求1-8任一项所述生物质颗粒燃料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将植物秸秆用粉碎机进行粉碎成粉状，随后用水冲淋10-20min，之后与甘蔗渣、锯木粉、偶氮二甲酰胺、猪粪混合，得到含水率40-50％的混合浆料；(2)向步骤(1)得到的混合浆料中加入复合阻燃剂、玉米芯粉和固硫剂，搅拌均匀后进行晾干，得到含水率为6-12％的混合干料；(3)步骤(2)所得混合干料进行挤压成型，干燥，得到所述生物质颗粒燃料。10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述挤压成型的长度为3-5cm，直径为0.5-1cm。
技术总结
本发明公开了一种生物质颗粒燃料，由以下重量份原料制成：植物秸秆25-45份、甘蔗渣10-20份、复合助燃剂5-10份、偶氮二甲酰胺5-10份、锯木粉15-35份、玉米芯粉15-35份、猪粪10-15份、固硫剂2-8份。本发明提供的生物质颗粒燃料，节能环保，燃烧效率高，发热量大，灰熔点高，不易产生炉内结渣和积灰，降低了对燃烧设备的腐蚀，可以代替原煤、石油液化气、天然气、木柴等燃料，广泛适用于生活炉灶和各种锅炉。广泛适用于生活炉灶和各种锅炉。
