CN105062608A

CN105062608A - 一种氧气助燃型生物质成型燃料

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Publication number: CN105062608A
Application number: CN201510556767.7A
Authority: CN
Inventors: 高坤方
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-09-01
Filing date: 2015-09-01
Publication date: 2015-11-18

Abstract

本发明公开了一种氧气助燃型生物质成型燃料，包括若干层压成型的生物质燃料基板，所述两两相邻的生物质燃料基板之间设有助燃粘结层，所述助燃粘结层为纤维类粘合剂和高锰酸钾的混合物，所述高锰酸钾的质量配比为所述纤维类粘合剂和高锰酸钾的混合物的2～6%。本发明的氧气助燃型生物质成型燃料具有燃烧性能高、通用性强、成本低廉和便于规模化生产的特点。

Description

一种氧气助燃型生物质成型燃料

技术领域

本发明涉及生物质成型燃料技术领域，具体为一种氧气助燃型生物质成型燃料。

背景技术

随着经济的发展，能源和环境问题已成为全球关注的焦点，传统的诸如煤、石油和天然气等化石能源由于日益枯竭带来的能源危机和其燃烧产生的污染问题日益突出，开发洁净的可再生能源迫在眉睫。生物质是一种多样性的能源资源，来源广泛，应用简单，作为一种有效的替代能源具有良好的应用前景。近些年来，利用林木加工废弃物，秸秆等粉碎加工后制成生物质颗粒燃料的研究和应用也逐渐增加，目前生物质能源主要通过直接挤压成型直接形成条状、颗粒状或块状，成型厚度和压实密度互相制约，存在着燃烧存在着燃烧时间短，热量不高的缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种氧气助燃型生物质成型燃料，具有燃烧性能高、通用性强、成本低廉和便于规模化生产的特点。

本发明可以通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种氧气助燃型生物质成型燃料，包括若干层压成型的生物质燃料基板，所述两两相邻的生物质燃料基板之间设有助燃粘结层，所述助燃粘结层为纤维类粘合剂和高锰酸钾的混合物，所述高锰酸钾的质量配比为所述纤维类粘合剂和高锰酸钾的混合物的2～6%。通过在生物质燃料基板设置有助燃粘结层，助燃粘结层中包含有加热可以产生氧气的高锰酸钾，既可以利用高锰酸钾分解的过程中加速不同层之间的分离增大燃烧接触的表面积，又可以通过产生的氧气实现助燃作用，从而使用生物质燃料的燃烧更加充分，有效提高了生物质成型燃料的燃烧性能。高锰酸钾为深紫色细长斜方柱状结晶，有金属光泽，常温下稳定，在190℃以上则分解并放出氧气产生助燃作用，因此，选择高锰酸钾混合在纤维素粘合剂里面，且高锰酸钾的质量比例在2～6%之间，使高锰酸钾均匀分散在纤维素粘合剂里面，有效保证了高锰酸钾分解时产生的使生物质燃料基板之间的分离力比较均匀，产生的氧气在实现生物质燃料基板层间分离时也可以利用氧气助燃充分发挥生物质成型燃料的燃烧性能。若高锰酸钾在助燃粘结层的含量较高超过6%时，高锰酸钾在高温急剧分解的反应会比较剧烈，在燃烧的过程会产生强烈的爆响，会具有一定的安全隐患；若高锰酸钾在助燃粘结层的含量较低压少于2%时，高锰酸钾分解产生的分离能力有限，产生的氧气的量也偏少，直接影响助燃的效果，特别是生物质成型燃料厚度较厚和层数较多时会严重影响到生物质成型燃料燃烧的充分程度，制约生物质成型燃料燃烧性能的提高。而且，通过设置助燃粘结层，既可以根据需要设置多层的生物质燃料基板满足厚度的要求，也有效保证高密度生物质成型燃料的燃烧性能的发挥，具有较强的通用性。此外，选用的原料为常规原料节省原料成本，采用的助燃剂高锰酸钾用量非常少加工过程非常简单，加工过程无需匹配专门的加工设计，有效降低制造成本，便于规模化推广使用。

所述生物质燃料基板的表面及内部设有若干蜂窝状的透气孔，相邻的生物质燃料基板的透气孔在层压成型的过程中位置相对。通过设置若干蜂窝状的透气孔，可以及时与外界进行热量交换，避免生物质成型燃料在长期存储的过程中由于生物质成型燃料的原料之间发生熟化产生热量形成的安全隐患，方便生物质成型燃料的存储和运输，进一步拓展其应用。

所述生物质燃料基板包括生物质碎屑原料，所述生物质碎屑原料包括农业废弃物、木质素和/或油料作物废弃物，可以根据实际需要，灵活选用不同类型的材料，充分降低成本，拓展生物质成型燃料的使用。

所述农业废弃物包括秸秆、玉米芯、甘蔗渣、藻类和水葫芦中的一种或一种以上的混合物，来源非常广泛，有效降低生产制造成本。

所述木质素包括木块、木屑和树皮中的一种或一种以上的混合物，来源非常广泛，有效降低生产制造成本。

所述油料作物废弃物包括棉籽、麻籽和油桐中的一种或一种以上的混合物，来源非常广泛，有效降低生产制造成本。

所述纤维类粘合剂为废纸浆和/水解纤维，来源非常广泛，有效降低生产制造成本，既能起到粘结作用，又有效分散高锰酸钾保证助燃剂的安全效果。

所述助燃粘结层与所述生物质燃料基板的厚度比为1:30～1:70，可以根据实际需要选用不同的厚度比，进一步提升生物质成型燃料的厚度要求，并未生物质成型燃料的高压实密度提供潜在的提升空间。

所述生物质燃料基板为充气型生物质燃料基板，所述充气型生物质燃料基板在制备过程中加入相当于生物质碎屑原料干料重量3～8%的生石灰、2～6%的高岭土，充气混合均匀。选用充气型生物质燃料基板，可以进一步在燃烧过程中增大生物质成型燃料的接触比表面积，促进生物质成型燃料燃烧性能的发挥。

所述生物质燃料基板的层数为两层及以上，可以根据实际需要灵活选用符合要求的厚度，进一步拓展生物质成型燃料的厚度。

本发明一种氧气助燃型生物质成型燃料，具有如下的有益效果：

第一、燃烧性能高，通过在生物质燃料基板设置有助燃粘结层，助燃粘结层中包含有加热可以产生氧气的高锰酸钾，既可以利用高锰酸钾分解的过程中加速不同层之间的分离增大燃烧接触的表面积，又可以通过产生的氧气实现助燃作用，从而使用生物质燃料的燃烧更加充分，有效提高了生物质成型燃料的燃烧性能；

第二、通用性强，通过设置助燃粘结层，既可以根据需要设置多层的生物质燃料基板满足厚度的要求，也有效保证高密度生物质成型燃料的燃烧性能的发挥，具有较强的通用性；

第三、成本低廉，选用的原料为常规原料节省原料成本，采用的设备均为常规设备无需较大的设备投资节省设备投资成本，进一步降低制造成本；

第四、便于规模化生产，氧气助燃型生物质成型燃料结构简单，有效简化加工工序，且均为常规化操作，操作连续性高，有效降低规模化生产的难度。

附图说明

附图1为本发明一种氧气助燃型生物质成型燃料实施例1的剖面示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例及附图对本发明产品作进一步详细的说明。

如图1所示，一种氧气助燃型生物质成型燃料，包括层压成型的生物质燃料基板1，所述两两相邻的生物质燃料基板1之间设有助燃粘结层2，所述助燃粘结层2为纤维类粘合剂和高锰酸钾的混合物，所述高锰酸钾的质量配比为所述纤维类粘合剂和高锰酸钾的混合物的2～6%。所述生物质燃料基板的表面及内部设有若干蜂窝状的透气孔3，相邻的生物质燃料基板的透气孔在层压成型的过程中位置相对。所述生物质燃料基板1的材料为农业废弃物，所述农业废弃物包括秸秆、玉米芯、甘蔗渣、藻类和水葫芦中的一种或一种以上的混合物。所述助燃粘结层2与所述生物质燃料基板1的厚度比为1:50。所述生物质燃料基板在制备过程中加入相当于生物质碎屑原料干料重量3～8%的生石灰、2～6%的高岭土，混合均匀。

实施例2

实施例2为具有两层结构的氧气助燃型生物质成型燃料，包括两层压成型的生物质燃料基板，所述两相邻的生物质燃料基板之间设有助燃粘结层，所述助燃粘结层为纤维类粘合剂和高锰酸钾的混合物，所述高锰酸钾的质量配比为所述纤维类粘合剂和高锰酸钾的混合物的6%。所述生物质燃料基板的表面及内部设有若干蜂窝状的透气孔，相邻的生物质燃料基板的透气孔在层压成型的过程中位置相对。所述生物质燃料基板包括生物质碎屑原料，所述生物质碎屑原料包括木质素，所述木质素包括木块、木屑和树皮中的一种或一种以上的混合物。所述纤维类粘合剂为废纸浆和/水解纤维。所述助燃粘结层与所述生物质燃料基板的厚度比为1:30。所述充生物质燃料基板在制备过程中加入相当于生物质碎屑原料干料重量3～8%的生石灰、2～6%的高岭土，混合均匀。

实施例3

实施例3为具有五层结构的氧气助燃型生物质成型燃料，包括三层压成型的生物质燃料基板，所述两两相邻的生物质燃料基板之间设有助燃粘结层，所述助燃粘结层为纤维类粘合剂和高锰酸钾的混合物，所述高锰酸钾的质量配比为所述纤维类粘合剂和高锰酸钾的混合物的3%。所述生物质燃料基板的表面及内部设有若干蜂窝状的透气孔，相邻的生物质燃料基板的透气孔在层压成型的过程中位置相对。所述生物质燃料基板包括生物质碎屑原料，所述生物质碎屑原料为油料作物废弃物。所述油料作物废弃物包括棉籽、麻籽和油桐中的一种或一种以上的混合物。所述纤维类粘合剂为废纸浆和/水解纤维。所述助燃粘结层与所述生物质燃料基板的厚度比为1:70。所述充气型生物质燃料基板在制备过程中加入相当于生物质碎屑原料干料重量3～8%的生石灰、2～6%的高岭土，混合均匀。

实施例4

实施例4为具有五层结构的氧气助燃型生物质成型燃料，包括三层压成型的生物质燃料基板，所述两两相邻的生物质燃料基板之间设有助燃粘结层，所述助燃粘结层为纤维类粘合剂和高锰酸钾的混合物，所述高锰酸钾的质量配比为所述纤维类粘合剂和高锰酸钾的混合物的6%。所述生物质燃料基板的表面及内部设有若干蜂窝状的透气孔，相邻的生物质燃料基板的透气孔在层压成型的过程中位置相对。所述生物质燃料基板包括生物质碎屑原料，所述生物质碎屑原料包括农业废弃物、木质素和油料作物废弃物。所述农业废弃物包括秸秆、玉米芯、甘蔗渣、藻类和水葫芦中的一种或一种以上的混合物。所述木质素包括木块、木屑和树皮中的一种或一种以上的混合物。所述油料作物废弃物包括棉籽、麻籽和油桐中的一种或一种以上的混合物。所述纤维类粘合剂为废纸浆和/水解纤维。所述助燃粘结层与所述生物质燃料基板的厚度比为1:50。所述充气型生物质燃料基板在制备过程中加入相当于生物质碎屑原料干料重量3～8%的生石灰、2～6%的高岭土，混合均匀。

实施例5

实施例5为具有五层结构的氧气助燃型生物质成型燃料，包括三层压成型的生物质燃料基板，所述两两相邻的生物质燃料基板之间设有助燃粘结层，所述助燃粘结层为纤维类粘合剂和高锰酸钾的混合物，所述高锰酸钾的质量配比为所述纤维类粘合剂和高锰酸钾的混合物的6%。所述生物质燃料基板的表面及内部设有若干蜂窝状的透气孔，相邻的生物质燃料基板的透气孔在层压成型的过程中位置相对。所述生物质燃料基板包括生物质碎屑原料，所述生物质碎屑原料包括农业废弃物、木质素和油料作物废弃物。所述农业废弃物包括秸秆、玉米芯、甘蔗渣、藻类和水葫芦中的一种或一种以上的混合物。所述木质素包括木块、木屑和树皮中的一种或一种以上的混合物。所述油料作物废弃物包括棉籽、麻籽和油桐中的一种或一种以上的混合物。所述纤维类粘合剂为废纸浆和/水解纤维。所述助燃粘结层与所述生物质燃料基板的厚度比为1:50。所述生物质燃料基板为充气型生物质燃料基板，所述充气型生物质燃料基板在制备过程中加入相当于生物质碎屑原料干料重量3～8%的生石灰、2～6%的高岭土，充气混合均匀。

实施例6

实施例6为具有五层结构的氧气助燃型生物质成型燃料，包括三层压成型的生物质燃料基板，所述两两相邻的生物质燃料基板之间设有助燃粘结层，所述助燃粘结层为纤维类粘合剂和高锰酸钾的混合物，所述高锰酸钾的质量配比为所述纤维类粘合剂和高锰酸钾的混合物的6%。所述生物质燃料基板的表面及内部设有若干蜂窝状的透气孔，相邻的生物质燃料基板的透气孔在层压成型的过程中位置相对。所述生物质燃料基板包括生物质碎屑原料，所述生物质碎屑原料为油料作物废弃物。所述油料作物废弃物包括棉籽、麻籽和油桐中的一种或一种以上的混合物。所述纤维类粘合剂为废纸浆和/水解纤维。所述助燃粘结层与所述生物质燃料基板的厚度比为1:70。所述充气型生物质燃料基板在制备过程中加入相当于生物质碎屑原料干料重量3～8%的生石灰、2～6%的高岭土，混合均匀。

同时，为了评估本发明所述助燃型生物成型燃料的具体技术效果，分别从热值、燃烧率和热率等方面对实施例1～6的具体燃烧性能进行测试。具体测试数据如表1所示：

表1不同实施例具体燃烧性能测试数据

组号	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6
							热值（kcal/kg）	5230	5330	5510	5355	5535	5645
燃烧率（%）	96.3	95.3	95.7	96.9	98.2	97.3
							热效率（%）	92.5	94.1	95.3	94.8	96.8	96.5

从表1可以看到，本发明制备所得的生物质成型燃料热值在5200lcal/Kg以上，燃烧率在96%以上，热效率在92%以上。而传统的生物质成型燃料的具体燃烧性能为：热值在4500～4800kcal/kg，燃烧率在90～96之间，热率在80～90之间。相比之下，本发明的氧气助燃型生物质成型燃料在热值、燃烧率和热率等燃烧性能指标均有显著的提升，具有广泛的应用前景。

而且，从表1数据可以看到，相同材料的实施例4与实施例5对比，采用充气型生物质成型燃料是提供生物质成型材料燃烧性能具有一定的效果；通过实施例3与实施例6对比，增加助燃剂高锰酸钾的含量，也可以明显提升生物质成型材料的燃烧性能。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims

1.一种氧气助燃型生物质成型燃料，其特征在于：包括若干层压成型的生物质燃料基板，所述两两相邻的生物质燃料基板之间设有助燃粘结层，所述助燃粘结层为纤维类粘合剂和高锰酸钾的混合物，所述高锰酸钾的质量配比为所述纤维类粘合剂和高锰酸钾的混合物的2～6%。

2.根据权利要求1所述的氧气助燃型生物质成型燃料，其特征在于：所述生物质燃料基板的表面及内部设有若干蜂窝状的透气孔，相邻的生物质燃料基板的透气孔在层压成型的过程中位置相对。

3.根据权利要求2所述的氧气助燃型生物质成型燃料，其特征在于：所述生物质燃料基板包括生物质碎屑原料，所述生物质碎屑原料包括农业废弃物、木质素和/或油料作物废弃物。

4.根据权利要求3所述的氧气助燃型生物质成型燃料，其特征在于：所述农业废弃物包括秸秆、玉米芯、甘蔗渣、藻类和水葫芦中的一种或一种以上的混合物。

5.根据权利要求3所述的氧气助燃型生物质成型燃料，其特征在于：所述木质素包括木块、木屑和树皮中的一种或一种以上的混合物。

6.根据权利要求3所述的氧气助燃型生物质成型燃料，其特征在于：所述油料作物废弃物包括棉籽、麻籽和油桐中的一种或一种以上的混合物。

7.根据权利要求3～5任一项权利所述的氧气助燃型生物质成型燃料，其特征在于：所述纤维类粘合剂为废纸浆和/水解纤维。

8.根据权利要求7所述的氧气助燃型生物质成型燃料，其特征在于：所述助燃粘结层与所述生物质燃料基板的厚度比为1:30～1:70。

9.根据权利要求8所述的氧气助燃型生物质成型燃料，其特征在于：所述生物质燃料基板为充气型生物质燃料基板，所述充气型生物质燃料基板在制备过程中加入相当于生物质碎屑原料干料重量3～8%的生石灰、2～6%的高岭土，充气混合均匀。

10.根据权利要求8所述的氧气助燃型生物质成型燃料，其特征在于：所述生物质燃料基板的层数为两层及以上。