CN115449416A - 一种碳酸钙煅烧用生物质燃料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种碳酸钙煅烧用生物质燃料及其制备方法,主要由桑树叶、玉米秸秆、水稻秸秆、石油焦制备而得。首先将桑树叶、玉米秸秆和水稻秸秆粉碎成颗粒,然后在高温高压下进行水热炭化,再将其浸泡在由石油焦制备的水焦浆中提高燃烧热值和颗粒密度,最后与氧化硅和氢氧化钙粉末混合压制成型即可。本发明的生物质燃料具有更高的疏水性、耐磨性、能量密度以及质量密度,扩大了燃烧温度范围,可以表现出更加稳定的均质燃烧特性,可以用于需要高温煅烧的碳酸钙煅烧工艺。
Description
技术领域
本发明属于新能源技术领域,特别涉及一种碳酸钙煅烧用生物质燃料及其制备方法。
背景技术
在轻质碳酸钙的制备过程中,石灰石的煅烧极其重要。现有的煅烧多采用煤矿为燃料进行煅烧,能耗高,还会产生有害气体,多生产工人的身体产生很大的伤害。因此改善碳酸钙煅烧用的燃料是行业重要的研究项目之一。生物质能作为可再生能源的重要组成部分,其利用方式和化石燃料具有很大的兼容性,我国是农业大国,生物质能储量巨大,大力发展生物质能资源,对于我国能源结构多元化、缓解化石能源供应压力、保障能源安全具有极其重要的作用。
目前,生物质燃料的制备存在成型品质低、热效率不高等问题,将其利用在碳酸钙煅烧工艺上还不能够全面普及。
发明内容
针对生物质燃料存在的成型品质低、热效率不高导致不能用于碳酸钙煅烧的缺陷,本发明提供一种碳酸钙煅烧用生物质燃料及其制备方法,有效提高生物质燃料的品质和燃烧热效率,使其能达到碳酸钙煅烧所要求的热量。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种碳酸钙煅烧用生物质燃料,由以下重量份数比组分制备而得:桑树叶10~20份、玉米秸秆30~45份、木屑25~30份、水稻秸秆25~35份、石油焦8~12份、兰炭粉10~15份、无烟煤5~10份。
所述的碳酸钙煅烧用生物质燃料的制备方法,包括以下步骤:
(1)取桑树叶、玉米秸秆、木屑和水稻秸秆分别在40℃下烘干48h后,粉碎为0.6~1mm的颗粒,得到桑树叶颗粒、玉米秸秆颗粒和水稻秸秆颗粒;
(2)按照1:10的固液比,将桑树叶颗粒、玉米秸秆颗粒和水稻秸秆颗粒放入反应釜内,加入相应体积的去离子水后将釜体密封并放入加热炉内,通过惰性气体Ar排出釜体中的空气,然后升压到5Mpa,在磁力搅拌下加热至240~300℃,停留反应120~240min,最后对釜体进行冷却,分离出固体产物,在105℃下烘干12h,得到水热炭化物;
(3)将石油焦、兰炭粉和无烟煤在球磨机上磨制6h后,用电动振筛机配以100目的筛子取粒径为0.15~0.20mm的细颗粒作为制浆原料;按照固液比为10:1将石油焦颗粒和水混合,加入石油焦颗粒质量的0.4%~1.2%的阴离子表面活性剂,在1000r/min下搅拌15min混合均匀,得到水焦浆;
(4)将水热炭化物在水焦浆中浸泡8~12h,取出烘干后,与氢氧化钙粉末、氧化硅粉末混合,最后在7000N压力下压制成型,得到生物质燃料。
优选的,所述的阴离子表面活性剂为亚甲基萘磺酸钠-苯乙烯磺酸钠-马来酸钠、亚甲基萘磺酸盐甲醛缩合物、木质素磺酸盐和石油磺酸盐中的一种。
优选的,所述的氢氧化钙粉末加入量为水热炭化物质量的1%~3%。
优选的,所述的氧化硅粉末的加入量为水热炭化物质量的3%~5%。
氢氧化钙粉末的添加可以减少NOx气体的释放,但是添加量超过3%时抑制率不明显,同时还会降低燃料成型的稳定性。提高二氧化硅的添加量抑制了SO2的释放,但是添加量超过5%时,固硫率提高不明显,同时会降低固体燃料成型的稳定性。
本发明的有益效果如下:
1、本发明将生物质原料在高温高压下进行水热炭化,使生物质颗粒具有更高的疏水性、耐磨性、能量密度以及质量密度,提高了生物质燃料成型的松弛密度、机械强度和燃烧特性,水热炭化后的生物质材料具有更高的固定碳含量和更低的灰分含量,扩大了燃烧温度范围,可以表现出更加稳定的均质燃烧特性。
2、本发明将生物质材料与石油焦、兰碳粉、无烟煤制备的水焦浆混合,进一步提高了制备的生物质燃料的热值,同时水焦浆具有很强的粘结效果,能使固体成型燃料包裹更多生物炭,降低固体燃料致密化能耗,同时使固体成型的生物质燃料具有更高的机械耐久度。
3、本发明在生物质燃料中添加氢氧化钙和氧化硅粉末,抑制了燃料燃烧时SO2/NOx气体的释放,降低了生物质燃料燃烧对环境的污染。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种碳酸钙煅烧用生物质燃料,由以下重量份数比组分制备而得:桑树叶10份、玉米秸秆30份、木屑25份、水稻秸秆35份、石油焦8份、兰炭粉10份、无烟煤5份。
所述的碳酸钙煅烧用生物质燃料的制备方法,包括以下步骤:
(1)取桑树叶、玉米秸秆、木屑和水稻秸秆分别在40℃下烘干48h后,粉碎为0.6mm的颗粒,得到桑树叶颗粒、玉米秸秆颗粒和水稻秸秆颗粒;
(2)按照1:10的固液比,将桑树叶颗粒、玉米秸秆颗粒和水稻秸秆颗粒放入反应釜内,加入相应体积的去离子水后将釜体密封并放入加热炉内,通过惰性气体Ar排出釜体中的空气,然后升压到5Mpa,在磁力搅拌下加热至240℃,停留反应240min,最后对釜体进行冷却,分离出固体产物,在105℃下烘干12h,得到水热炭化物;
(3)将石油焦、兰炭粉和无烟煤在球磨机上磨制6h后,用电动振筛机配以100目的筛子取粒径为0.15mm的细颗粒作为制浆原料;按照固液比为10:1将石油焦颗粒和水混合,加入石油焦颗粒质量的0.4%%的阴离子表面活性剂,在1000r/min下搅拌15min混合均匀,得到水焦浆;
所述的阴离子表面活性剂为亚甲基萘磺酸钠-苯乙烯磺酸钠-马来酸钠;
(4)将水热炭化物在水焦浆中浸泡8h,取出烘干后,与氢氧化钙粉末、氧化硅粉末混合,最后在7000N压力下压制成型,得到生物质燃料;
所述的氢氧化钙粉末加入量为水热炭化物质量的1%;
所述的氧化硅粉末的加入量为水热炭化物质量的3%。
本实施例的生物质燃料燃烧热量为139.41MJ/Kg。
实施例2
一种碳酸钙煅烧用生物质燃料,由以下重量份数比组分制备而得:桑树叶20份、玉米秸秆30份、木屑30份、水稻秸秆35份、石油焦12份、兰炭粉15份、无烟煤10份。
所述的碳酸钙煅烧用生物质燃料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)取桑树叶、玉米秸秆、木屑和水稻秸秆分别在40℃下烘干48h后,粉碎为0.6~1mm的颗粒,得到桑树叶颗粒、玉米秸秆颗粒和水稻秸秆颗粒;
(2)按照1:10的固液比,将桑树叶颗粒、玉米秸秆颗粒和水稻秸秆颗粒放入反应釜内,加入相应体积的去离子水后将釜体密封并放入加热炉内,通过惰性气体Ar排出釜体中的空气,然后升压到5Mpa,在磁力搅拌下加热至300℃,停留反应120min,最后对釜体进行冷却,分离出固体产物,在105℃下烘干12h,得到水热炭化物;
(3)将石油焦、兰炭粉和无烟煤在球磨机上磨制6h后,用电动振筛机配以100目的筛子取粒径为0.20mm的细颗粒作为制浆原料;按照固液比为10:1将石油焦颗粒和水混合,加入石油焦颗粒质量的1.2%的阴离子表面活性剂,在1000r/min下搅拌15min混合均匀,得到水焦浆;所述的阴离子表面活性剂为亚甲基萘磺酸盐甲醛缩合物。
(4)将水热炭化物在水焦浆中浸泡12h,取出烘干后,与氢氧化钙粉末、氧化硅粉末混合,最后在7000N压力下压制成型,得到生物质燃料。
所述的氢氧化钙粉末加入量为水热炭化物质量的3%;
所述的氧化硅粉末的加入量为水热炭化物质量的5%。
本实施例的生物质燃料燃烧热量为144.85MJ/Kg。
实施例3
一种碳酸钙煅烧用生物质燃料,由以下重量份数比组分制备而得:桑树叶15份、玉米秸秆32份、木屑28份、水稻秸秆30份、石油焦10份、兰炭粉12份、无烟煤8份。
所述的碳酸钙煅烧用生物质燃料的制备方法,包括以下步骤:
(1)取桑树叶、玉米秸秆、木屑和水稻秸秆分别在40℃下烘干48h后,粉碎为0.8mm的颗粒,得到桑树叶颗粒、玉米秸秆颗粒和水稻秸秆颗粒;
(2)按照1:10的固液比,将桑树叶颗粒、玉米秸秆颗粒和水稻秸秆颗粒放入反应釜内,加入相应体积的去离子水后将釜体密封并放入加热炉内,通过惰性气体Ar排出釜体中的空气,然后升压到5Mpa,在磁力搅拌下加热至260℃,停留反应200min,最后对釜体进行冷却,分离出固体产物,在105℃下烘干12h,得到水热炭化物;
(3)将石油焦、兰炭粉和无烟煤在球磨机上磨制6h后,用电动振筛机配以100目的筛子取粒径为0.18mm的细颗粒作为制浆原料;按照固液比为10:1将石油焦颗粒和水混合,加入石油焦颗粒质量的0.8%的阴离子表面活性剂,在1000r/min下搅拌15min混合均匀,得到水焦浆;所述的阴离子表面活性剂为木质素磺酸盐;
(4)将水热炭化物在水焦浆中浸泡10h,取出烘干后,与氢氧化钙粉末、氧化硅粉末混合,最后在7000N压力下压制成型,得到生物质燃料。
所述的氢氧化钙粉末加入量为水热炭化物质量的2%;
所述的氧化硅粉末的加入量为水热炭化物质量的4%。
本实施例的生物质燃料燃烧热量为184.95MJ/Kg。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例,不用于限制本发明,本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域人员可以在本发明的实质和保护范围内,对本发明做出各种修改或等同替换,这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种碳酸钙煅烧用生物质燃料,其特征在于:由以下重量份数比组分制备而得:桑树叶10~20份、玉米秸秆30~45份、木屑25~30份、水稻秸秆25~35份、石油焦8~12份、兰炭粉10~15份、无烟煤5~10份。
2.如权利要求1所述的碳酸钙煅烧用生物质燃料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)取桑树叶、玉米秸秆、木屑和水稻秸秆分别在40℃下烘干48h后,粉碎为0.6~1mm的颗粒,得到桑树叶颗粒、玉米秸秆颗粒和水稻秸秆颗粒;
(2)按照1:10的固液比,将桑树叶颗粒、玉米秸秆颗粒和水稻秸秆颗粒放入反应釜内,加入相应体积的去离子水后将釜体密封并放入加热炉内,通过惰性气体Ar排出釜体中的空气,然后升压到5Mpa,在磁力搅拌下加热至240~300℃,停留反应120~240min,最后对釜体进行冷却,分离出固体产物,在105℃下烘干12h,得到水热炭化物;
(3)将石油焦、兰炭粉和无烟煤在球磨机上磨制6h后,用电动振筛机配以100目的筛子取粒径为0.15~0.20mm的细颗粒作为制浆原料;按照固液比为10:1将石油焦、兰炭粉和无烟煤颗粒和水混合,加入石油焦颗粒质量的0.4%~1.2%的阴离子表面活性剂,在1000r/min下搅拌15min混合均匀,得到水焦浆;
(4)将水热炭化物在水焦浆中浸泡8~12h,取出烘干后,与氢氧化钙粉末、氧化硅粉末混合,最后在7000N压力下压制成型,得到生物质燃料。
3.根据权利要求2所述的碳酸钙煅烧用生物质燃料的制备方法,其特征在于:所述的阴离子表面活性剂为亚甲基萘磺酸钠-苯乙烯磺酸钠-马来酸钠、亚甲基萘磺酸盐甲醛缩合物、木质素磺酸盐和石油磺酸盐中的一种。
4.根据权利要求2所述的碳酸钙煅烧用生物质燃料的制备方法,其特征在于:所述的氢氧化钙粉末加入量为水热炭化物质量的1%~3%。
5.根据权利要求2所述的碳酸钙煅烧用生物质燃料的制备方法,其特征在于:所述的氧化硅粉末的加入量为水热炭化物质量的3%~5%。
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