CN108219885A - 一种提高秸秆固体颗粒燃料燃烧率的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于生物质固体颗粒燃料加工技术领域，具体涉及一种提高秸秆固体颗粒燃料燃烧率的加工方法，包括对农作物秸秆的预处理过程和颗粒燃料的制备。本发明相比现有技术具有以下优点：本发明中通过将农作物秸秆预处理，使农作物秸秆内部结构分散，使秸秆内部形成气孔通道，同时由浸泡液处理，使其内部均匀分布有机质物质，然后通过与其他原料的合理配合，能够提高燃料在燃烧过程中的充分性，提高了燃料的燃烧热值，实现了秸秆原料的充分利用，有效提高燃料的燃烧率。

Description

一种提高秸秆固体颗粒燃料燃烧率的加工方法
技术领域
本发明属于生物质固体颗粒燃料加工技术领域，具体涉及一种提高秸秆固体颗粒燃料燃烧率的加工方法。
背景技术
生物质固体颗粒燃料实指利用农作物秸秆等农业生产剩余物，通过专门设备压缩成特定形状来增加其密度的固体燃料，使用时，二氧化碳净排放量近似为零，NOx，SO2的排放量较低，有利于减少广大农村地区秸秆焚烧的现象，改善大气环境，目前生物质固体燃料主要是通过将锯末、刨花、木粉和农作物的秸秆、稻壳等农林业废弃物经机械加压、加热后压缩成一定形状、强度和密度后得到，目前的生物质固体颗粒燃料存在以下问题，耐久性差，燃烧热值与燃烧率低，现有技术中通过以松木屑和杉木屑为主要原料，配合促燃烧剂，增强生物质染料的成型性、耐久性和燃烧性，提高燃烧率，但是其主要原料为松木屑或杉木屑，会增加制造成本，导致该生物质染料难以推广使用。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种提高秸秆固体颗粒燃料燃烧率的加工方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种提高秸秆固体颗粒燃料燃烧率的加工方法，包括以下步骤：
（1）将农作物秸秆切断、清洗后烘干至含水量为10%以下，然后用温度为40-45℃的浸泡液浸泡35-45分钟，完成后输入挤压腔，与挤压强中螺套壁及螺杆之间挤压，在温度为65-75℃、压力为2.3-2.7MPa的条件下，当秸秆挤出喷嘴时，压力在5秒内恢复至常压，得到预处理料；
其中所述浸泡液为pH为6.6-6.8的氯化铵溶液，浸泡液中还包括相当于其重量1-2%的γ羟基丁酸、0.4-0.8%的L-谷氨酰胺、0.08-0.16%碳酸钙；
（2）按重量计，取处理料55-65份、木屑8-12份、油脂4-7份、抗结渣剂1-2份，充分搅拌后，在压力为80-120MPa、温度为95-105℃的条件下进行挤压制粒，冷却后即得。
作为对上述方案的进一步改进，所述农作物秸秆为玉米秸秆、水稻秸秆、小麦秸秆、薯类秸秆或棉花秸秆中的一种或多种混合；所述木屑为杂木锯末。
作为对上述方案的进一步改进，所述油脂为油酸、亚油酸或亚麻酸中的一种或多种混合。
作为对上述方案的进一步改进，所述抗结渣剂包括以下重量份的原料：白云石粉22-26份、红辉沸石粉8-12份、石墨烯3-5份、纳米碳化硅1-2份；
其中，红辉沸石粉为硝酸钙改性沸石粉，抗结渣剂的粒径为20-400nm。
作为对上述方案的进一步改进，所述步骤（2）所制染料颗粒的含水率为12-16%，颗粒剂的环模压缩比为5.2-5.4。
作为对上述方案的进一步改进，所述处理料和木屑在使用前在温度为80-90℃的条件下烘干。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明中通过将农作物秸秆预处理，使农作物秸秆内部结构分散，使秸秆内部形成气孔通道，同时由浸泡液处理，使其内部均匀分布有机质物质，然后通过与其他原料的合理配合，能够提高燃料在燃烧过程中的充分性，提高了燃料的燃烧热值，实现了秸秆原料的充分利用，有效提高燃料的燃烧率。
具体实施方式
实施例1
一种提高秸秆固体颗粒燃料燃烧率的加工方法，包括以下步骤：
（1）将农作物秸秆切断、清洗后烘干至含水量为10%以下，然后用温度为42℃的浸泡液浸泡40分钟，完成后输入挤压腔，与挤压强中螺套壁及螺杆之间挤压，在温度为70℃、压力为2.4MPa的条件下，当秸秆挤出喷嘴时，压力在5秒内恢复至常压，得到预处理料；
其中所述浸泡液为pH为6.7的氯化铵溶液，浸泡液中还包括相当于其重量1.5%的γ羟基丁酸、0.6%的L-谷氨酰胺、0.12%碳酸钙；
（2）按重量计，取处理料60份、木屑10份、油脂6份、抗结渣剂1.5份，充分搅拌后，在压力为100MPa、温度为100℃的条件下进行挤压制粒，冷却后即得。
其中，所述农作物秸秆为玉米秸秆、水稻秸秆、小麦秸秆、薯类秸秆或棉花秸秆中的一种或多种混合；所述木屑为杂木锯末；所述油脂为油酸、亚油酸或亚麻酸中的一种或多种混合；
其中，所述抗结渣剂包括以下重量份的原料：白云石粉24份、红辉沸石粉10份、石墨烯4份、纳米碳化硅1.5份；
其中，红辉沸石粉为硝酸钙改性沸石粉，抗结渣剂的粒径为20-400nm。
其中，所述步骤（2）所制染料颗粒的含水率为14%，颗粒剂的环模压缩比为5.3；所述处理料和木屑在使用前在温度为85℃的条件下烘干。
实施例2
一种提高秸秆固体颗粒燃料燃烧率的加工方法，包括以下步骤：
（1）将农作物秸秆切断、清洗后烘干至含水量为10%以下，然后用温度为45℃的浸泡液浸泡35分钟，完成后输入挤压腔，与挤压强中螺套壁及螺杆之间挤压，在温度为65℃、压力为2.3MPa的条件下，当秸秆挤出喷嘴时，压力在5秒内恢复至常压，得到预处理料；
其中所述浸泡液为pH为6.8的氯化铵溶液，浸泡液中还包括相当于其重量2%的γ羟基丁酸、0.4%的L-谷氨酰胺、0.08%碳酸钙；
（2）按重量计，取处理料65份、木屑12份、油脂4份、抗结渣剂2份，充分搅拌后，在压力为80MPa、温度为105℃的条件下进行挤压制粒，冷却后即得。
其中，所述农作物秸秆为玉米秸秆、水稻秸秆、小麦秸秆、薯类秸秆或棉花秸秆中的一种或多种混合；所述木屑为杂木锯末；所述油脂为油酸、亚油酸或亚麻酸中的一种或多种混合；
其中，所述抗结渣剂包括以下重量份的原料：白云石粉22份、红辉沸石粉12份、石墨烯3份、纳米碳化硅1份；
其中，红辉沸石粉为硝酸钙改性沸石粉，抗结渣剂的粒径为20-400nm。
其中，所述步骤（2）所制染料颗粒的含水率为12%，颗粒剂的环模压缩比为5.4；所述处理料和木屑在使用前在温度为80℃的条件下烘干。
实施例3
一种提高秸秆固体颗粒燃料燃烧率的加工方法，包括以下步骤：
（1）将农作物秸秆切断、清洗后烘干至含水量为10%以下，然后用温度为40℃的浸泡液浸泡45分钟，完成后输入挤压腔，与挤压强中螺套壁及螺杆之间挤压，在温度为75℃、压力为2.7MPa的条件下，当秸秆挤出喷嘴时，压力在5秒内恢复至常压，得到预处理料；
其中所述浸泡液为pH为6.6的氯化铵溶液，浸泡液中还包括相当于其重量1%的γ羟基丁酸、0.8%的L-谷氨酰胺、0.16%碳酸钙；
（2）按重量计，取处理料55份、木屑8份、油脂7份、抗结渣剂1份，充分搅拌后，在压力为120MPa、温度为95℃的条件下进行挤压制粒，冷却后即得。
其中，所述农作物秸秆为玉米秸秆；所述木屑为杂木锯末；所述油脂为油酸、亚油酸或亚麻酸中的一种或多种混合；
其中，所述抗结渣剂包括以下重量份的原料：白云石粉26份、红辉沸石粉8份、石墨烯5份、纳米碳化硅2份；
其中，红辉沸石粉为硝酸钙改性沸石粉，抗结渣剂的粒径为20-400nm。
其中，所述步骤（2）所制染料颗粒的含水率为16%，颗粒剂的环模压缩比为5.2；所述处理料和木屑在使用前在温度为90℃的条件下烘干。
设置对照组1将实施例1中步骤（1）去掉，将预处理料替换为等重量的农作物秸秆料，其余内容不变；
按上述方法制备生物质颗粒燃料，其尺寸为直径8mm，长度18mm，对各组生物质固体颗粒燃料进行检测，得到以下结果：
表1
组别 热值（Kcal/kg） 灰分（%） 排烟黑度 燃烧率（%） 含硫量（%）
实施例1 4765 1.08 0级 98.7 0.03
实施例2 4782 1.34 0级 99.2 0.02
实施例3 4776 1.16 0级 98.6 0.03
对照组1 4385 4.53 1级 95.3 0.17
通过表1中数据可以看出，本发明中生物质燃料燃烧率达到了较高水平，在以秸秆为主要原料的前提下，提高了燃烧热值，经济效益显著。

Claims (6)

1.一种提高秸秆固体颗粒燃料燃烧率的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将农作物秸秆切断、清洗后烘干至含水量为10%以下，然后用温度为40-45℃的浸泡液浸泡35-45分钟，完成后输入挤压腔，与挤压强中螺套壁及螺杆之间挤压，在温度为65-75℃、压力为2.3-2.7MPa的条件下，当秸秆挤出喷嘴时，压力在5秒内恢复至常压，得到预处理料；
其中所述浸泡液为pH为6.6-6.8的氯化铵溶液，浸泡液中还包括相当于其重量1-2%的γ羟基丁酸、0.4-0.8%的L-谷氨酰胺、0.08-0.16%碳酸钙；
（2）按重量计，取处理料55-65份、木屑8-12份、油脂4-7份、抗结渣剂1-2份，充分搅拌后，在压力为80-120MPa、温度为95-105℃的条件下进行挤压制粒，冷却后即得。
2.如权利要求1所述一种提高秸秆固体颗粒燃料燃烧率的加工方法，其特征在于，所述农作物秸秆为玉米秸秆、水稻秸秆、小麦秸秆、薯类秸秆或棉花秸秆中的一种或多种混合；所述木屑为杂木锯末。
3.如权利要求1所述一种提高秸秆固体颗粒燃料燃烧率的加工方法，其特征在于，所述油脂为油酸、亚油酸或亚麻酸中的一种或多种混合。
4.如权利要求1所述一种提高秸秆固体颗粒燃料燃烧率的加工方法，其特征在于，所述抗结渣剂包括以下重量份的原料：白云石粉22-26份、红辉沸石粉8-12份、石墨烯3-5份、纳米碳化硅1-2份。
5.如权利要求1所述一种提高秸秆固体颗粒燃料燃烧率的加工方法，其特征在于，所述步骤（2）所制染料颗粒的含水率为12-16%，颗粒剂的环模压缩比为5.2-5.4。
6.如权利要求1所述一种提高秸秆固体颗粒燃料燃烧率的加工方法，其特征在于，所述处理料和木屑在使用前在温度为80-90℃的条件下烘干。
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