一種複合型竹生物質顆粒燃料及其製備方法
2023-06-23 07:10:26 1
一種複合型竹生物質顆粒燃料及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種複合型竹生物質顆粒燃料及其製備方法，所述生物質原料是由竹材材料和非竹材生物質資源按一定比例混合而成，所述竹材材料是由竹材與竹材加工剩餘物按任意比例混合而成，所述非竹材生物質資源為可再生的非竹材的生物有機體或有機廢棄物，所述生物質顆粒燃料經過經碳化、粉碎、篩選、調溼後，壓縮而成。與現有生物質顆粒燃料相比較，本發明在不添加任何化學粘結劑的情況下，利用竹材材料生產出一種節能、環保，發熱量高、灰分含量低、有害物質低的複合型竹生物質固體燃料。該產品使用時，發熱量高，灰分低，符合環境保護要求，是中國具有商業化開發潛力的生物質固體燃料，具有較好的經濟效益、社會效益和環境效益。
【專利說明】一種複合型竹生物質顆粒燃料及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種生物質燃料，尤其涉及一種複合型竹生物質顆粒燃料及其製備方法。
【背景技術】
[0002]能源短缺和環境危機是當今社會關注的焦點，也是現代社會經濟發展的瓶頸。地球的化石能源時代逐漸走向終結，我國的化石能源形勢也十分嚴峻。以目前的經濟發展速度和能源消耗推算，我國的石油儲蓄量可使用約15年，天然氣儲蓄量可用約30年，煤炭儲蓄量可用約81年，鈾的儲蓄量可用約50年。幾十年後，中國的化石能源資源將被耗盡，能源供需緊缺將制約我國經濟和社會的發展，尋找新的、可再生能源已成為我國的當務之急。對比化石能源，生物質能因其可再生、資源豐富、生態環境友好等優點而逐漸成為能源產業的新生力量，在當今社會經濟發展中扮演重要角色。
[0003]在世界能耗中，生物質能耗佔能源總量的14%左右，特別是一些不發達地區，生物質能耗佔能源總量的60%以上。我國是一個生物質資源利用的大國，各種生物質資源十分豐富。生物碳是由生物質原料如木材及其剩餘物、農作物秸杆、竹藤類植物經熱解碳化而成的產品。生物碳具有高的能量密度，其燃燒熱值與煤相當，但其具有綠色、環保和可持續等優點。同時，由於其具有很大的比表面積和孔隙度，表面吸附能力特別強。而且，生物碳還具有導電性能，遠紅外性能，負離子效應和豐富的微量元素。這些特性決定了生物碳具有非常廣泛的用途，包括用於水及空氣淨化，屏蔽電磁波，除臭除味，飼料添加劑，土壤改良，醫藥保健，日用品及洗滌用品等。生物碳的開發研究是一項緊急重要的研究課題，因為它涉及到當前我國面臨的幾大迫切需要解決的問題，如土壤改良，保持水土流失，減少溫室氣體排放量等
[0004]目前關於利用竹材生產生物質顆粒燃料的信息很少。但竹材是我國一種資源豐富、分布範圍廣、生長速度快的生物質`資源，是開發竹材固體生物質能源的潛在生物質資源。國內在生物碳的製備技術一般是450-600°C的條件下進行，造成了生物質材料內化學成分的高度熱降解，不僅需要消耗更多的能量，而且生物碳的燃燒熱值也會顯著降低。
【發明內容】
[0005]本發明的目的就在於提供一種解決上述問題，利用竹材與其他生物質資源混合的複合型竹生物質顆粒燃料及其製備方法。
[0006]為了實現上述目的，本發明採用的技術方案是:一種複合型竹生物質顆粒燃料，所述生物質原料是由竹材材料和非竹材生物質資源按一定比例混合而成,所述竹材材料是由竹材與竹材加工剩餘物按任意比例混合而成，具體的比例必須根據材料的性能確定，才能滿足產品的性能要求，所述非竹材生物質資源為可再生的非竹材的生物有機體或有機廢棄物；
[0007]作為優選，所述竹材材料採用一種竹材與竹材加工剩餘物、或多種竹材與竹材加工剩餘物混合而成；
[0008]作為優選，所述非竹材生物質資源為農業生物質資源、林業生物質資源、水生植物、人畜糞便和生活有機垃圾、城市有機廢棄物和工業有機廢棄物中的一種或多種；
[0009]作為優選，所述的複合型竹生物質顆粒燃料的長度在3-50mm，直徑在3_20mm、含水率小於12%、灰分值低於10%、燃燒熱值應大於17500J / g。
[0010]一種複合型竹生物質顆粒燃料製備方法，方法步驟如下，
[0011]a.採用生物碳低溫碳化技術，將生物質原料在碳化溫度200-300°C和隔氧條件下進行碳化；生物質材料的典型特點是水分和揮發成分高，這些物質導致生物質材料的燃燒過程不穩定，很難控制其燃燒的過程。並且，這些物質在燃燒的過程中需要吸收熱量發生降解，導致材料燃燒熱值降低，所以採用了低溫碳化技術，碳化溫度不能過高，會導致生物質材料成分的熱降解。同時，要在隔氧的條件下碳化，防止材料在碳化的過程中燃燒。碳化後，生物質材料的水分和揮發分降低，燃燒熱值增加，點燃溫度提高，燃燒穩定性增強，可與煤炭進行混合燃燒；而且碳化處理後，材料的強度有所降低，導致在後期的材料粉碎過程中能節省很多的能量，減少成本；
[0012]b.將所述生物質原料須經粉碎，所述粉碎後的生物質原料可是顆粒狀或纖維狀材料；
[0013]c.經篩選機選取粒徑在10_以下的生物質原料；
[0014]d.將碳化後的竹材材料與非竹材生物質資源按比例混合；
[0015]e.所述的生物質原料經調溼處理，調溼後其含水率在25%以下；
[0016]f.再將生物質原料經過生物質顆粒成型機壓制而成，再進行密封包裝。
[0017]與現有技術相比，本發明的優點在於:本發明在不添加任何化學粘結劑的情況下，利用竹材材料生產出一種節能、環保，發熱量高、灰分含量低、有害物質低的複合型竹生物質固體燃料。在複合型竹生物質顆粒燃料成型過程中，不添加任何的化學製劑和有毒成分。該產品使用時，發熱量高，灰分低，符合環境保護要求，是中國具有商業化開發潛力的生物質同體燃料，具有較好的經濟效益、社會效益和環境效益。
【具體實施方式】
[0018]下面將對本發明作進一步說明。
[0019]實施例1:以竹/木複合型生物質顆粒燃料為例，
[0020]利用常溫滾壓式生物質顆粒成型機製備竹/木複合生物質顆粒燃料。該生物質顆粒燃料的製備過程如下:
[0021]將生物質原料在隔氧條件下進行200°C低溫碳化。
[0022]毛竹材料利用木材粉碎機製備竹材顆粒，並利用機械篩選機選取粒徑小於3.0mm的竹材顆粒。
[0023]松木鋸木屑利用機械篩選機選取粒徑小於3.0mm的松木顆粒。
[0024]將毛竹材料與松木 鋸木屑按質量比1: 4，2: 3,3: 2和4: I比例混合均勻。
[0025]將上述混合後生物質顆粒的含水率調節到16%左右。
[0026]利用生物質顆粒成型機製造竹/木複合型生物質顆粒燃料，製造過程中不添加任何的化學粘結劑。[0027]將竹/木複合型生物質顆粒燃料放置在乾燥的環境中自然乾燥一段時間，使其含水率和幾何尺寸達到平衡。
[0028]竹/木複合型生物質顆粒燃料為圓柱體，長度約為12mm左右，直徑約為6mm左右。
[0029]竹/木複合型生物質顆粒燃料的堆積密度大於0.60g / cm3。
[0030]竹/木複合型生物質顆粒燃料的含水率約為3.0-5.5%左右。
[0031]竹/木複合型生物質顆粒燃料的性能滿足美國顆粒燃料協會《剩餘物或商業化密實燃料產品標準》的規定。
[0032]竹/木複合型生物質顆粒燃料的灰分含量小於為5.0%。
[0033]竹/木複合型生物質顆粒燃料的燃燒熱值約為18100-23300J / g，大於歐洲國家標準《生物質 顆粒燃料質量標準》中規定的商業化生物質顆粒燃料燃燒熱值(17500J / g)的最低要求。
[0034]實施例2:以竹/稻草複合型生物質顆粒燃料例
[0035]利用常溫滾壓式生物質顆粒成型機製備竹/稻草複合型生物質顆粒燃料。該生物質顆粒燃料的製備過程如下:
[0036]將生物質原料在隔氧條件下進行250°C低溫碳化。
[0037]毛竹和稻草材料利用木材粉碎機製備竹材顆粒，並利用機械篩選機選取粒徑小於
3.0mm的顆粒。
[0038]將毛竹與稻草材料按質量比3: 2和4: I比例混合均勻。
[0039]將上述混合後生物質顆粒的含水率調節到16%左右。
[0040]利用生物質顆粒成型機製造竹/稻草複合型生物質顆粒燃料(產品照片見圖2)，製造過程中沒添加任何的化學粘結劑。
[0041]將竹/稻草複合型生物質顆粒燃料放置在乾燥的環境中自然乾燥一段時間，使其含水率和幾何尺寸達到平衡。
[0042]竹/稻草複合型生物質顆粒燃料為圓柱體，長度約為12mm左右，直徑約為6mm左右。
[0043]竹/稻草複合型生物質顆粒燃料的堆積密度大於0.60g / cm3。
[0044]竹材生物質顆粒燃料的含水率約為3.37-4.40%左右。
[0045]竹材生物質顆粒燃料的機械強度滿足美國顆粒燃料協會《剩餘物或商業化密實燃料產品標準》的規定。
[0046]竹材生物質顆粒燃料的灰分含量小於為10%，燃燒熱值大於17500J / g。大於歐洲國家標準《生物質顆粒燃料質量標準》中規定的商業化生物質顆粒燃料燃燒熱值的要求。
[0047]以上對本發明所提供的一種複合型竹生物質顆粒燃料及其製備方法進行了詳盡介紹，本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對於本領域的一般技術人員，依據本發明的思想，在【具體實施方式】及應用範圍上均會有改變之處，對本發明的變更和改進將是可能的，而不會超出附加權利要求所規定的構思和範圍，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。
【權利要求】
1.一種複合型竹生物質顆粒燃料，其特徵在於:所述生物質原料是由竹材材料和非竹材生物質資源按一定比例混合而成,所述竹材材料是由竹材與竹材加工剩餘物按任意比例混合而成，所述非竹材生物質資源為可再生的非竹材的生物有機體或有機廢棄物。
2.根據權利要求1所述一種複合型竹生物質顆粒燃料，其特徵在於:所述竹材材料採用一種竹材與竹材加工剩餘物、或多種竹材與竹材加工剩餘物混合而成。
3.根據權利要求1所述一種複合型竹生物質顆粒燃料，其特徵在於:所述非竹材生物質資源為農業生物質資源、林業生物質資源、水生植物、人畜糞便和生活有機垃圾、城市有機廢棄物和下業有機廢棄物中的一種或多種。
4.根據權利要求1所述一種複合型竹生物質顆粒燃料，其特徵在於:所述的複合型竹生物質顆粒燃料的長度在3-50mm，直徑在3_20mm、含水率小於12%、灰分值低於10%、燃燒熱值應大於17500J / g。
5.根據權利要求1所述一種複合型竹生物質顆粒燃料製備方法，其特徵在於:方法步驟如下， a.採用生物碳低溫碳化技術，將生物質原料在碳化溫度200-300°C和隔氧條件下進行碳化； b.將所述生物質原料須經粉碎，所述粉碎後的生物質原料可是顆粒狀或纖維狀材料； c.經篩選機選取粒徑在10_以下的生物質原料； d.將碳化後的竹材材 料與非竹材生物質資源按比例混合； e.所述的生物質原料經調溼處理，調溼後其含水率在25%以下； f.再將生物質原料經過生物質顆粒成型機壓制而成。
【文檔編號】C10L5/44GK103820189SQ201410099200
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月18日 優先權日:2014年3月18日
【發明者】江澤慧, 劉志佳, 費本華, 劉杏娥, 孫正軍, 劉賢淼 申請人:國際竹藤中心