CN103436317A - 一种生物质燃料及其生产方法 - Google Patents

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肖文飞
王飞虎
邱金城
农志军
李同雨
欧阳先明
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Abstract

本发明提供了一种生物质燃料，其组成包括可燃生物质85～95wt%、废旧塑料粉末5～15wt%；其生产方法是将可燃生物质用粉碎机粉碎，然后用旋风干燥机干燥至含水率小于10wt%，放入混合机中并加入废旧塑料粉末，混合均匀；然后经斗式提升机输送到成型挤压机中，在压力20Mpa～50Mpa，温度120～175℃下连续挤压成条形圆柱状，最后鼓风冷却至室温，包装，得到生物质燃料；或经斗式提升机输送到液压驱动活塞式成型机中，在120～175℃，压力为20Mpa～50Mpa下，挤压成蜂窝煤形状，脱模后鼓风干燥至室温，包装，得到得到生物质燃料。

Description

一种生物质燃料及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种生物质燃料，是以林业三废、农作物收获后获得的秸秆以及豆荚、果壳为主要原料，经过压制成型的燃料，并涉及到它的生产方法。
背景技术
石油、煤炭是当今世界的主要能源，但石油、煤炭属于不可再生资源，这些资源慢慢枯竭，导致能源价格不断上涨，这对世界经济的发展产生了巨大影响。能源的日趋紧张成为全球瞩目的焦点，寻求可持续发展的绿色可再生能源是人类生存与发展的首要任务。
农业秸秆是一项重要的可再生生物质资源，2009年我国秸秆总产量为6.3亿吨,是世界上秸秆资源最为丰富的国家之一。每到收割季节，有大量秸秆焚烧，污染环境，影响交通，还有部分秸秆遗弃在田间，任由其腐烂。我国城镇每年产生的城市垃圾约为60亿t，其中各类木材垃圾（废旧木家具）可达6000万t，而且垃圾每年以10％左右的速度增长，这些垃圾一般经过焚烧或填埋处理。我国的林业每年都产生大量的三废产品，人造板生产企业都会产生大量的锯屑、刨花和砂光粉。农产品加工企业也副产大量的瓜子壳、坚果壳、花生壳、甘蔗渣等可燃物质。以上这些富含纤维素的废弃物都具有可燃性，具有数量可观的热值，且难能可贵的是它们都是可再生资源。因此把它们当作燃料，成为煤的代替品，将缓解人力当前的能源压力。人们已经在这方面做出了尝试。如中国专利申请号为201010267758.3，专利名称为桑枝成型燃料的制造方法的发明专利公开了一种以桑枝为原料，加入助燃剂，然后在70～250℃，50～250Mpa压力下压制成型的燃料，该燃料的密度为1.1～1.2g/cm3，热值为4800～5000Kcal/kg，含水率为10～12%。该成型燃料代替煤，用作居民生活燃料和企业锅炉用燃料，产生了巨大经济效益和社会效益。但该成型燃料的制造工艺需要高温高压挤压设备，能耗高，设备磨损大，成型燃料制造过程易引发安全事故，并且所得产品含水率过高，产品的热值低。
一些可燃生物质，如稻草、花生壳等，热值较低，它们的纤维属性和碱性物质含量较高导致燃烧不充分，因此目前以它们为原料制成的成型燃料热值低，燃烧不完全，商业价值低。
发明内容
本发明的目的是公开一种热值高，燃烧完全，含水率低，生产不需要高温高压设备的成型燃料，采用本发明的生产方法可利用不同来源的富含纤维素生物质废弃物加工成高热值的成型燃料，生产过程能耗低，对设备磨损小，生产安全系数高。
本发明的技术方案是：
生物质燃料，其组成包括如下重量百分数的原料：
可燃生物质     85～95%；
废旧塑料粉末   5～15%；
所述的可燃生物质是林业三废、农作物收获后获得的秸秆、豆荚或坚果壳的任一种或它们的组合物；
所述的废旧塑料是回收的聚乙烯或聚丙烯或它们的组合物。
生物质燃料的生产方法是：将可燃生物质用粉碎机粉碎，然后用旋风干燥机干燥至含水率小于10wt%，放入混合机中并加入废旧塑料粉末，混合均匀；然后经斗式提升机输送到成型挤压机中，在压力20Mpa～50Mpa，温度120～175℃下连续挤压成条形圆柱状，最后鼓风冷却至室温，包装，得到生物质燃料；或经斗式提升机输送到液压驱动活塞式成型机中，在120～175℃，压力为20Mpa～50Mpa下，挤压成蜂窝煤形状，脱模后鼓风干燥至室温，包装，得到得到生物质燃料。
本发明的生物质燃料中含有聚乙烯、聚丙烯热塑性高分子聚合物，这些物质在120～175℃下熔融，具有粘合生物质颗粒的作用，在挤压机作用下，即使不用高的压力，也能够把生物质颗粒紧紧粘合成固定形状。通过加入热塑性的聚乙烯、聚丙烯，降低了挤压成型压力，降低了设备的磨损，并保障了生产安全。同时聚乙烯、聚丙烯具有非常高的热值，与低热值生物质如花生壳、瓜子壳、稻草等制成高热值成型燃料，易做成标准产品。更有意义的是，本发明采用的聚乙烯、聚丙烯来源于废旧塑料包装袋，是解决塑料袋白色污染的新途径，同时聚乙烯、聚丙烯为碳氢化合物，易燃，具有助燃作用，使制成的生物质燃料更容易燃烧，燃烧更充分。从理论上，具有热塑性或热固性的塑料、橡胶都具有高温粘合作用，都能够用于实现本发明的生物质燃料产生的效果。但含氯、硫、氟等元素的塑料或橡胶制成的生物质燃料在燃烧过程会产生污染环境的氯化物、氟化物和硫化物，我们建议不用。
本发明产生的积极效果：
1.本发明的生物质燃料含有聚乙烯、聚丙烯热塑性物质，高温熔融下具有粘合作用，因此在挤压可燃生物质成型过程中不需要太高的压力，降低了设备的磨损，延长设备使用寿命。
2.本发明的生物质燃料能够消耗废旧聚乙烯、聚丙烯，是一种解决白色污染的新途径。
3. 本发明的生物质燃料添加有高热值的聚乙烯、聚丙烯，通过调节添加的比例，可用不同热值的生物质制成标准热值的成型燃料产品，规范行业标准，促进可再生能源的发展。
4.本发明的生物质燃料原料粉碎后经过干燥步骤，再经过高温挤压过程进一步除去部分水分，产品的含水率低，为6～8%，所得产品含水率低，产品更容易燃烧，燃烧也更充分。
具体实施方式
实施例1
废旧家具用粉碎机粉碎，然后用鼓风机干燥，含水率为9.8wt%后，放入混合机中，废旧家具颗粒为950kg，同时加入50kg回收的主要成分为聚乙烯的塑料包装袋粉末，混合均匀后用斗式提升机输送入成型挤压机中，在120℃，50Mpa压力下连续挤压成条形圆柱状，鼓风冷却至室温，包装，得到生物质燃料产品。产品的性能指标是：密度1.14g/cm3，热值为6000 Kcal/kg，水分6.6%。
实施例2
木材厂产生的刨花用粉碎机粉碎，然后用鼓风机干燥，含水率为9.6wt%后，放入混合机中，重量为940kg，同时加入60kg主要成分为聚丙烯的废旧塑料管道经过粉碎机粉碎制成的粉末，混合均匀后用斗式提升机输送入成型挤压机中，在175℃，20Mpa压力下连续挤压成条形圆柱状，鼓风冷却至室温，包装，得到生物质燃料产品。产品的性能指标是：密度1.06g/cm3，热值为6220 Kcal/kg，水分7.2%%。
实施例3
人造板生产过程产生的树皮用粉碎机粉碎，然后用鼓风机干燥，含水率为9.9wt%后，放入混合机中，重量为920kg，同时加入80kg聚丙烯废旧塑料粉末，混合均匀后用斗式提升机输送入成型挤压机中，在160℃，35Mpa压力下连续挤压成条形圆柱状，鼓风冷却至室温，包装，得到生物质燃料产品。产品的性能指标是：密度1.11g/cm3，热值为6360 Kcal/kg，水分6.1%。
实施例4
核桃壳用粉碎机粉碎，然后用鼓风机干燥，至含水率为9.9wt%后，放入混合机中，重量为900kg，同时加入100kg主要成分为聚乙烯的塑料包装袋经粉碎机粉碎成的粉末，混合均匀后经斗式提升机输送到液压驱动活塞式成型机中，在145℃，压力为30Mpa下，挤压成蜂窝煤形状，脱模后鼓风干燥至室温，包装，得到得到生物质燃料。产品的性能指标是：密度1.1g/cm3，热值为6120 Kcal/kg，水分6.7%。
实施例5
桑树枝用粉碎机粉碎，然后用鼓风机干燥，至含水率为9.9wt%，放入混合机中，重量为930kg，同时加入70kg主要成分为聚丙烯的废旧塑料用粉碎机制成的粉末，混合均匀后经斗式提升机输送到液压驱动活塞式成型机中，在120℃，压力为50Mpa下，挤压成蜂窝煤形状，脱模后鼓风干燥至室温，包装，得到得到生物质燃料。产品的性能指标是：密度1.09g/cm3，热值为6147 Kcal/kg，水分7.6%。
实施例6
花生壳用粉碎机粉碎，然后用鼓风机干燥，含水率为9.6wt%，放入混合机中，重量为870kg，同时加入130kg主要成分为聚丙烯的废旧塑料用粉碎机制成的粉末，混合均匀后经斗式提升机输送到液压驱动活塞式成型机中，在175℃，压力为20Mpa下，挤压成蜂窝煤形状，脱模后鼓风干燥至室温，包装，得到得到生物质燃料。产品的性能指标是：密度1.06g/cm3，热值为6283 Kcal/kg，水分5.9%。
实施例7
玉米秸秆、甘蔗渣、大豆豆荚和花生壳的混合物用粉碎机粉碎，然后用鼓风机干燥，至含水率为9.7wt%，放入混合机中，重量为880kg，同时加入120kg主要成分为聚丙烯和聚丙烯的废旧塑料用粉碎机制成的粉末，混合均匀后经斗式提升机输送到液压驱动活塞式成型机中，在130℃，压力为30Mpa下，挤压成蜂窝煤形状，脱模后鼓风干燥至室温，包装，得到得到生物质燃料。产品的性能指标是：密度1.08g/cm3，热值为6273 Kcal/kg，水分6.4%。
实施例8
竹竿、松树枝用粉碎机粉碎与人造板产生的抛光粉混合，然后用鼓风机干燥，至含水率为9.9wt%后，放入混合机中，重量为910kg，同时加入90kg主要成分为聚丙烯和聚丙烯的废旧塑料用粉碎机制成的粉末，混合均匀后经斗式提升机输送到液压驱动活塞式成型机中，在150℃，压力为40Mpa下，挤压成蜂窝煤形状，脱模后鼓风干燥至室温，包装，得到得到生物质燃料。产品的性能指标是：密度1.1g/cm3，热值为6359 Kcal/kg，水分6.6%。
实施例9
稻草用粉碎机粉碎，然后用鼓风机干燥，至含水率为9.9wt%，放入混合机中，重量为850kg，同时加入150kg聚乙烯废旧农用薄膜制成的粉末，混合均匀后经斗式提升机输送到液压驱动活塞式成型机中，在120℃，压力为50Mpa下，挤压成蜂窝煤形状，脱模后鼓风干燥至室温，包装，得到得到生物质燃料。产品的性能指标是：密度1.04g/cm3，热值为6413 Kcal/kg，水分7.7%。

Claims (2)

1.一种生物质燃料，其特征在于，其组成包括如下重量百分数的原料：
可燃生物质     85～95%；
废旧塑料粉末   5～15%；
所述的可燃生物质是林业三废、农作物收获后获得的秸秆、豆荚或坚果壳的任一种或它们的组合物；
所述的废旧塑料是回收的聚乙烯或聚丙烯或它们的组合物。
2.如权利要求1所述的生物质燃料的生产方法，其特征在于，将可燃生物质用粉碎机粉碎，然后用旋风干燥机干燥至含水率小于10wt%，然后放入混合机中并加入废旧塑料粉末，混合均匀；然后经斗式提升机输送到成型挤压机中，在压力20Mpa～50Mpa，温度120～175℃下连续挤压成条形圆柱状，最后鼓风冷却至室温，包装，得到生物质燃料；或经斗式提升机输送到液压驱动活塞式成型机中，在120～175℃，压力为20Mpa～50Mpa下，挤压成蜂窝煤形状，脱模后鼓风干燥至室温，包装，得到得到生物质燃料。
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