CN110240964A - 一种清洁的生物质燃料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种清洁的生物质燃料，按重量份数计，包括以下组分：刨花35‑50份，木粉40‑60份，碳2‑5份，石灰0.1‑1.5份，柠檬酸0.1‑1份。所述木粉的粒径小于0.2mm。相对于现有技术，本发明所述的生物质燃料的燃烧时发热量达20MJ/kg，燃烧过程生产的硫化物、氮化物和氯化物的量也少；本发明制备过程简单，且对刨花与木粉等生物质原料的利用率高，综合经济效果好。

Description

一种清洁的生物质燃料及其制备方法
技术领域
本发明属于生物质燃料领域，特别涉及一种清洁的生物质燃料及其制备方法。
背景技术
随着人类使用的不可再生能源，例如石油的急剧消耗，人们开始寻找可再生的能源。生物可再生能源的利用逐渐成为热点，例如美国的能源农场计划。在美国，生物质能源发电的总装机容量已超过1MW。在欧美针对一般居民家用的生物质燃料及配套的高效清洁燃烧取暖炉也非常普及。
我国森林、草原和耕地面积41亿多公顷，年产生的生物质资源可达650亿吨以上，若以平均热值为15000kJ/kg计算，折合理论资源量为33亿标准煤，相当于中国目前年总能耗的3倍以上。目前中国秸秆资源量已超过7.2亿吨，折合约3.6亿吨标准煤，据估算，中国可开发的生物质能资源总量相当于7亿吨标准煤，而且随着不可再生能源的减少和人们对环保要求的提高，开发清洁高效的生物质燃料十分有必要。
现有技术中的生物质燃料大多由于利用效率低，燃烧过程产生的污染物多而难以推广使用，或者制备过程过于复杂，制备成本高而无法普及使用。因此，提供一种清洁高效，且制备成本低的生物质燃料十分有必要。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种清洁的生物质燃料及其制备方法。本发明所述的生物质燃料的燃烧时发热量达20MJ/kg，燃烧过程生产的硫化物、氮化物和氯化物的量也少。
一种清洁的生物质燃料，按重量份数计，包括以下组分：
优选的，一种清洁的生物质燃料，按重量份数计，包括以下组分：
进一步优选的，一种清洁的生物质燃料，按重量份数计，包括以下组分：
优选的，所述刨花的长为5-12mm，宽为2-6mm，厚度为0.05-2mm。
优选的，所述刨花的含水量小于12％。
优选的，所述木粉的粒径小于0.2mm，含水量小于14％。
优选的，所述碳的粒径小于0.2mm。
优选的，所述碳为木炭。
优选的，所述石灰的粒径小于0.2mm。
所述石灰粉用于生物质燃料燃烧过程中硫化物和氮化物的排放。所述刨花和木粉属于生物质。
一种清洁的生物质燃料的制备方法，包括以下步骤：
(1)混合：按配方量称取各组分，将刨花、木粉、柠檬酸搅拌混合，燃后烘干，制得混合物，备用；
(2)成型制粒：将步骤(1)制得的混合物、碳和石灰加入成型机(由溧阳市华生机械制造有限公司提供，型号：HS-680)内压制成型，然后冷却，即制得所述生物质燃料。
优选的，步骤(1)中的搅拌的搅拌速度是200-400转/分钟，搅拌的时间是10-30分钟。
优选的，步骤(1)中的烘干是在30-50℃下烘干1-2小时。
优选的，步骤(2)压制成型的过程中成型机对混合物施加的能量为1375-1500N·m，制造过程为连续压制(压制从进料到出料为1-3s)，成型机中的环模转速为6-12m/s。
利用刨花与木粉混合，相对于单独使用刨花或木粉而言，产生相同的热量能节省20％的刨花或木粉用量。型机内的使用寿命可增加1000小时以上，加入碳粉可提高燃料热值，易燃烧与充分燃烧。柠檬酸的加入可进一步改善生物质燃料的燃烧发热量。
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
(1)本发明所述的生物质燃料的燃烧时发热量达20MJ/kg，燃烧过程生产的硫化物、氮化物和氯化物的量也少；
(2)本发明制备过程简单，且对刨花与木粉等生物质原料的利用率高，综合经济效果好。
具体实施方式
为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。
实施例1
一种清洁的生物质燃料，按重量份数计，包括以下组分：
所述刨花的长为5-12mm，宽为2-6mm，厚度为0.05-2mm。
所述刨花的含水量小于12％。
所述木粉的粒径小于0.2mm，含水量小于14％。
所述碳的粒径小于0.2mm。
所述石灰的粒径小于0.2mm。
一种清洁的生物质燃料的制备方法，包括以下步骤：
(1)混合：按配方量称取各组分，将刨花、木粉、柠檬酸搅拌混合，燃后烘干，制得混合物，备用；
(2)成型制粒：将步骤(1)制得的混合物、碳和石灰加入成型机(由溧阳市华生机械制造有限公司提供，型号：HS-680)内压制成型，然后冷却，即制得所述生物质燃料。
步骤(1)中的搅拌的搅拌速度是200转/分钟，搅拌的时间是30分钟。
步骤(1)中的烘干是在35℃下烘干2小时。
步骤(2)压制成型的过程中成型机对混合物施加的能量为1400N·m，制造过程为连续压制(压制从进料到出料为1-3s)，成型机中的环模转速为6-12m/s。
实施例2
一种清洁的生物质燃料，按重量份数计，包括以下组分：
所述刨花的长为5-12mm，宽为2-6mm，厚度为0.05-2mm。
所述刨花的含水量小于12％。
所述木粉的粒径小于0.2mm，含水量小于14％。
所述碳的粒径小于0.2mm。
所述石灰的粒径小于0.2mm。
一种清洁的生物质燃料的制备方法，包括以下步骤：
(1)混合：按配方量称取各组分，将刨花、木粉、柠檬酸搅拌混合，燃后烘干，制得混合物，备用；
(2)成型制粒：将步骤(1)制得的混合物、碳和石灰加入成型机(由溧阳市华生机械制造有限公司提供，型号：HS-680)内压制成型，然后冷却，即制得所述生物质燃料。
步骤(1)中的搅拌的搅拌速度是300转/分钟，搅拌的时间是20分钟。
步骤(1)中的烘干是在40℃下烘干1.5小时。
步骤(2)压制成型的过程中成型机对混合物施加的能量为1450N·m，制造过程为连续压制(压制从进料到出料为1-3s)，成型机中的环模转速为6-12m/s。
实施例3
一种清洁的生物质燃料，按重量份数计，包括以下组分：
所述刨花的长为5-12mm，宽为2-6mm，厚度为0.05-2mm。
所述刨花的含水量小于12％。
所述木粉的粒径小于0.2mm，含水量小于14％。
所述碳的粒径小于0.2mm。
所述石灰的粒径小于0.2mm。
一种清洁的生物质燃料的制备方法，包括以下步骤：
(1)混合：按配方量称取各组分，将刨花、木粉、柠檬酸搅拌混合，燃后烘干，制得混合物，备用；
(2)成型制粒：将步骤(1)制得的混合物、碳和石灰加入成型机(由溧阳市华生机械制造有限公司提供，型号：HS-680)内压制成型，然后冷却，即制得所述生物质燃料。
步骤(1)中的搅拌的搅拌速度是400转/分钟，搅拌的时间是10分钟。
步骤(1)中的烘干是在45℃下烘干1小时。
步骤(2)压制成型的过程中成型机对混合物施加的能量为1500N·m，制造过程为连续压制(压制从进料到出料为1-3s)，成型机中的环模转速为10m/s。
对比例1
相对实施例2而言，对比例1中所述生物质燃料不含有木粉，含有的刨花为96份。其余组分与制备过程与实施例2相同。
对比例2
相对实施例2而言，对比例2中所述生物质燃料不含柠檬酸，其余组分与制备过程与实施例2相同。
对比例3
相对实施例2而言，对比例3中所述生物质燃料中的刨花为55份，木粉为30份，且木粉的粒径为1-2mm。其余组分与制备过程与实施例2相同。
产品效果测试
将实施例1-3和对比例1-3制备得到的生物质燃料按照GB/T 213-2008标准测试单位质量的发热量，结果如表1所示。
表1：
从表1可以看出，本发明实施例1-3制备的生物质燃料的单位质量的发热量明显高于对比例1-3制备的生物质燃料的单位质量的发热量。
另外，将实施例2制备的生物质燃料进行尺寸、机械性能和化学成分的测试，结果如表2所示。
表2：
测试项目 单位 测试方法 检测结果 指标要求
截面尺寸 mm DB44/T1052-2012 10 ≤25
长度 mm DB44/T1052-2012 35 ≤40
密度 g/cm<sup>3</sup> NY/T1881.7-2010 1.229 ≥1.00
抗碎强度 ％ DB44/T1052-2012 97.8 ≥95.0
破碎率 ％ DB44/T1052-2012 2.3 ≤5.00
全水分 ％ NY/T1881.7-2010 8.63 ≤13
灰分 ％ NY/T1881.7-2010 0.68 ≤5.00
挥发分 ％ NY/T1881.7-2010 79.21 ≥70.0
全硫 ％ GB/T214-2007 0.01 ≤0.1
氮 ％ GB/T3558-2014 0.46 ≤0.5
氯 ％ GB/T19227-2008 0.28 ≤0.8
表2中所示指标要求是依据广东省地方标准《工业锅炉生物质成型燃料DB44/T1052-2012》，另外，该标准对生物质燃料的单位质量的发热量要求大于等于16.74MJ/kg。由此可见，本发明所述生物质燃料工业锅炉中充当燃料。
从表2中可以看出，本发明所述生物质燃料是一种清洁燃料。

Claims (8)

1.一种生物质燃料，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：
所述木粉的粒径小于0.2mm。
2.根据权利要求1所述的生物质燃料，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：
3.根据权利要求1所述的生物质燃料，其特征在于，所述刨花的长为5-12mm，宽为2-6mm，厚度为0.05-2mm。
4.根据权利要求1所述的生物质燃料，其特征在于，所述碳的粒径小于0.2mm。
5.根据权利要求1所述的生物质燃料，其特征在于，所述石灰的粒径小于0.2mm。
6.一种根据权利要求1-5中任一项所述的生物质燃料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)混合：按配方量称取各组分，将刨花、木粉、柠檬酸搅拌混合，燃后烘干，制得混合物，备用；
(2)成型制粒：将步骤(1)制得的混合物、碳和石灰加入成型机内压制成型，然后冷却，即制得所述生物质燃料。
7.根据权利要求6所述的生物质燃料，其特征在于，步骤(1)中的搅拌的搅拌速度是200-400转/分钟，搅拌的时间是10-30分钟。
8.根据权利要求6所述的生物质燃料，其特征在于，步骤(1)中的烘干是在30-50℃下烘干1-2小时。
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