一種生物質碳顆粒及其製備方法
2023-10-10 02:36:29 1
一種生物質碳顆粒及其製備方法
【專利摘要】本發明公開一種生物質碳顆粒，包括以下重量份的組分：褐煤100份、秸稈1-5份、木屑1-5份、藥渣10-20份、重油渣0-5份、橡膠0-5份；還公開所述生物質碳顆粒的製備方法，其包括以下步驟：S1、破碎；S2、發酵；S3、成型；本發明變廢為寶，製備的生物質碳顆粒具有運輸和儲存的方便的特點，燃燒時具有發熱量高和二氧化硫排放低的特點。
【專利說明】一種生物質碳顆粒及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及能源領域，特別是一種生物質碳顆粒及其製備方法。
【背景技術】
[0002]褐煤是一種煤化程度介於泥炭與浙青煤之間的棕黑色的低級煤。是泥炭經成巖作用形成的腐殖煤，煤化程度最低，呈褐色、黑褐色或黑色，一般暗淡或呈浙青光澤，不具粘結性。其物理、化學性質介於泥炭和煙煤之間。水分大、揮發分高、密度小，含有腐殖酸，氧含量常達15?30%，在空氣中易風化碎裂，發熱量低。褐煤全水分一般可達20%?50%，分析基水分為10%?30%，揮發分高15%?30%、低位發熱量一般只有11.71?16.73MJ/kg，易風化碎裂、易氧化自燃。在目前全球能源日趨緊張的形勢下，開發對褐煤利用成為當前能源領域的當務之急。
[0003]中藥資源是祖先留給我們的巨大寶庫，隨著中藥資源的開發和利用尤其是現代工業科技的進步中藥生產的工業化規模化程度不斷加深發展了中藥行業產生了巨大的經濟效益。然而大量中藥材提取後產生的藥渣成為面臨的嚴重問題。早期藥渣處理主要是填埋焚燒堆放等這些方法造成環境的嚴重汙染和資源的巨大浪費。隨著全球倡導的節能減排低碳環保走綠色可持續發展道路的理念，近年來中藥藥渣再利用擴大得到一定的發展，然而目前對藥渣利用程度遠遠不夠。
[0004]我國是秸杆產生大國，每年都產生上億噸的秸杆。目前國內秸杆總量中，直接作為生活燃料約佔20%，用作肥料還田的約佔15%，用作飼料的約佔15%，作為工業原料約佔2%，被廢棄或直接燃燒的約佔33%。直接廢棄造成大量的資源浪費，直接燃燒會產生大量的粉塵，造成環境汙染，因此有必要開發新的利用方式。
【發明內容】
[0005]本發明提出一種生物質碳顆粒，具有高發熱量、低汙染的特點，解決了現有技術中對褐煤、藥渣、秸杆等利用不夠的缺點，同時還提出了所述生物質碳顆粒的製備方法。
[0006]本發明的技術方案是這樣實現的:
[0007]—種生物質碳顆粒，包括以下重量份的組分:褐煤100份、秸杆1-5份、木屑1-5份、藥渣10-20份、重油渣0-5份、橡膠0-5份。
[0008]進一步的，所述褐煤的顆粒大小彡4目，所述橡膠的顆粒度彡30目。
[0009]進一步的，所述的生物碳顆粒的製備方法，其包括以下步驟:
[0010]S1、將所述秸杆、所述木屑和所述藥渣放入破碎機中破碎，得到碎片混合物；
[0011]S2、將SI所得的碎片混合物加入水進行發酵，控制發酵時間，得到鹼性發酵物；
[0012]S3、將S2得到的鹼性發酵物加入褐煤、重油渣和橡膠粉進行攪拌混合，混合完畢後放入碳化顆粒機中成型，控制成型溫度和成型壓力，得到生物質碳顆粒。
[0013]進一步的，SI中碎片混合物的尺寸< 5cm。
[0014]進一步的，S2中的水用量為6-15份,發酵時間為4_7個月。
[0015]進一步的，S3中成型溫度為200_230°C，成型壓力為1.5_3MPa。
[0016]秸杆、木屑和藥渣形成的鹼性發酵物中含有大量的有機鹼與褐煤中的腐殖酸進行中和，增加褐煤的粘結性能，使生物質碳顆粒更容易成型，提高生物質碳顆粒的硬度。
[0017]秸杆、木屑和藥渣形成的鹼性發酵物中含有部分未發酵的碳纖維，部分未發酵的碳纖維經攪拌後均勻的與褐煤混合，在成型後，加強生物質碳顆粒的抗拉強度，方便生物質碳顆粒運輸和儲存。生物質碳顆粒燃燒時，由於碳纖維的燃點低，比褐煤更快的燃燒完畢，此時生物質碳顆粒形成空腔結構,有利於生物質碳顆粒內部氣體的流通,增加生物質碳顆粒的產熱量。
[0018]秸杆、木屑和藥渣形成的鹼性發酵物中含有硝酸鹽和亞硝酸鹽，硝酸鹽和亞硝酸鹽在生物質碳顆粒中可以起助燃作用，提高生物質碳顆粒的產熱量。
[0019]秸杆、木屑和藥渣形成的鹼性發酵物中含有豐富的鈣、鎂、鈉、鉀等元素，形成的生物質碳顆粒燃燒時，部分鈣元素形成氧化鈣，部分鎂元素形成氧化鎂，部分鈉元素形成碳酸鈉，部分鉀元素形成碳酸鉀，氧化鈣、氧化鎂、碳酸鈉和碳酸鉀均能固定褐煤和橡膠中硫元素，減小生物質碳顆粒燃燒時二氧化硫的產生。
[0020]相對現有技術，本發明具有以下優點:
[0021](I)本發明提出的生物質碳顆粒包括褐煤、秸杆、木屑和藥渣，充分利用自然資源、變廢為寶，同時生物質碳顆粒中還可以加入重油渣和橡膠粉，充分緩解重油渣和橡膠粉帶來的汙染問題。
[0022](2)本發明提出的生物質碳顆粒具有運輸和儲存的方便的特點，燃燒時具有發熱量高和二氧化硫排放低的特點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0024]圖1是本發明生物質碳顆粒的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0025]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0026]生物質碳顆粒的檢測標準:參照《煤中全水分的測定方法》GB/T211-2007 ;參照《煤的工業分析方法》GB/T212-2008 ;參照《煤的發熱量測定方法》GB/T213-2008 ;參照《煤中全硫的測定方法》GB/T214-2007。
[0027]實施例1
[0028]一種生物質碳顆粒，包括以下重量份的組分:褐煤100份、秸杆5份、木屑5份、藥渣20份。
[0029]進一步的，所述褐煤的顆粒大小彡4目，所述橡膠的顆粒度彡30目。
[0030]進一步的，所述的生物碳顆粒的製備方法，其包括以下步驟:
[0031]S1、將所述秸杆、所述木屑和所述藥渣放入破碎機中破碎，得到尺寸小於等於5cm的碎片混合物；
[0032]S2、將SI所得的碎片混合物加入15份水進行發酵，發酵4個月，得到鹼性發酵物；
[0033]S3、將S2得到的鹼性發酵物加入褐煤進行攪拌混合，混合完畢後放入碳化顆粒機中成型，控制成型溫度為200°C，成型壓力為1.5MPa，得到生物質碳顆粒。
[0034]得到的生物質碳顆粒檢測參數如下:
[0035]收到基全水分Mt: 19.36 % ；
[0036]空氣乾燥基水分Mad:4.83% ；
[0037]空氣乾燥基全硫含量St，ad:0.34% ；
[0038]收到基發熱量Qy: 18.35MJ/kg (4389cal/g)。
[0039]生物質碳顆粒燃燒後，31.7%硫變成二氧化硫或者粉塵進入空氣中，68.3%硫被固定在煤渣中。
[0040]本實施例製得的生物質碳顆粒儲存十二月後，各參數無明顯變化。
[0041]實施例2
[0042]一種生物質碳顆粒，包括以下重量份的組分:褐煤100份、秸杆3份、木屑3份、藥渣15份。
[0043]進一步的，所述褐煤的顆粒大小彡4目，所述橡膠的顆粒度彡30目。
[0044]進一步的，所述的生物碳顆粒的製備方法，其包括以下步驟:
[0045]S1、將所述秸杆、所述木屑和所述藥渣放入破碎機中破碎，得到尺寸小於等於5cm的碎片混合物；
[0046]S2、將SI所得的碎片混合物加入10份水進行發酵，發酵4個月，得到鹼性發酵物；
[0047]S3、將S2得到的鹼性發酵物加入褐煤進行攪拌混合，混合完畢後放入碳化顆粒機中成型，控制成型溫度為210°C，成型壓力為2MPa，得到生物質碳顆粒。
[0048]得到的生物質碳顆粒檢測參數如下:
[0049]收到基全水分Mt: 18.81% ；
[0050]空氣乾燥基水分Mad:4.32% ；
[0051]空氣乾燥基全硫含量St，ad:0.41%
[0052]收到基發熱量Qy: 18.51MJ/kg (4427cal/g)。
[0053]生物質碳顆粒燃燒後，33.2%硫變成二氧化硫或者粉塵進入空氣中，66.8%硫被固定在煤渣中。
[0054]本實施例製得的生物質碳顆粒儲存十二月後，各參數無明顯變化。
[0055]實施例3
[0056]一種生物質碳顆粒，包括以下重量份的組分:褐煤100份、秸杆I份、木屑I份、藥渣10份。
[0057]進一步的，所述褐煤的顆粒大小彡4目，所述橡膠的顆粒度彡30目。
[0058]進一步的，所述的生物碳顆粒的製備方法，其包括以下步驟:
[0059]S1、將所述秸杆、所述木屑和所述藥渣放入破碎機中破碎，得到尺寸小於等於5cm的碎片混合物；
[0060]S2、將SI所得的碎片混合物加入6份水進行發酵，發酵4個月，得到鹼性發酵物；
[0061]S3、將S2得到的鹼性發酵物加入褐煤進行攪拌混合，混合完畢後放入碳化顆粒機中成型，控制成型溫度為230°C，成型壓力為3MPa，得到生物質碳顆粒。
[0062]得到的生物質碳顆粒檢測參數如下:
[0063]收到基全水分Mt:17.35% ；
[0064]空氣乾燥基水分Mad: 3.45 % ;
[0065]空氣乾燥基全硫含量St，ad:0.46%
[0066]收到基發熱量Qy: 18.87MJ/kg (4513cal/g)。
[0067]生物質碳顆粒燃燒後，34.7%硫變成二氧化硫或者粉塵進入空氣中，65.3%硫被固定在煤渣中。
[0068]本實施例製得的生物質碳顆粒儲存十二月後，各參數無明顯變化。
[0069]實施例4
[0070]本實施例與實施例1基本相同，不同之處在於:生物質碳顆粒中加入了 5份橡膠粉。
[0071]得到的生物質碳顆粒檢測參數如下:
[0072]收到基全水分Mt:18.64% ；
[0073]空氣乾燥基水分Mad:4.65% ；
[0074]空氣乾燥基全硫含量St，ad:0.55% ；
[0075]收到基發熱量Qy: 19.03MJ/kg (4552cal/g)。
[0076]生物質碳顆粒燃燒後，32.6%硫變成二氧化硫或者粉塵進入空氣中，67.4%硫被固定在煤渣中。
[0077]本實施例製得的生物質碳顆粒儲存十二月後，各參數無明顯變化。
[0078]實施例5
[0079]本實施例與實施例1基本相同，不同之處在於:生物質碳顆粒中加入了 5份重油渣。
[0080]得到的生物質碳顆粒檢測參數如下:
[0081 ]收到基全水分Mt: 18.75 % ；
[0082]空氣乾燥基水分Mad:4.69% ；
[0083]空氣乾燥基全硫含量St，ad:0.38% ；
[0084]收到基發熱量Qy: 19.18MJ/kg (4587cal/g)。
[0085]生物質碳顆粒燃燒後，32.1 %硫變成二氧化硫或者粉塵進入空氣中，67.9%硫被固定在煤渣中。
[0086]本實施例製得的生物質碳顆粒儲存十二月後，各參數無明顯變化。
[0087]實施例6
[0088]本實施例與實施例1基本相同，不同之處在於:生物質碳顆粒中加入了 2.5份橡膠粉和2.5份重油渣。
[0089]得到的生物質碳顆粒檢測參數如下:
[0090]收到基全水分Mt: 18.71% ；
[0091]空氣乾燥基水分Mad:4.67% ；
[0092]空氣乾燥基全硫含量St，ad:0.47% ；
[0093]收到基發熱量Qy: 19.1 lMJ/kg (4570cal/g)。
[0094]生物質碳顆粒燃燒後，32.3%硫變成二氧化硫或者粉塵進入空氣中，67.7%硫被固定在煤渣中。
[0095]本實施例製得的生物質碳顆粒儲存十二月後，各參數無明顯變化。
[0096]本發明中還可以加入其他原料，如稻殼、樹皮等。
[0097]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種生物質碳顆粒，其特徵在於，包括以下重量份的組分:褐煤100份、秸杆1-5份、木屑1-5份、藥渣10-20份、重油渣0-5份、橡膠0-5份。
2.根據權利要求1所述的生物質碳顆粒，其特徵在於:所述褐煤的顆粒大小>4目，所述橡膠的顆粒度>30目。
3.根據權利要求1所述的生物碳顆粒的製備方法，其特徵在於，其包括以下步驟: 51、將所述秸杆、所述木屑和所述藥渣放入破碎機中破碎，得到碎片混合物； 52、將SI所得的碎片混合物加入水進行發酵，控制發酵時間，得到鹼性發酵物； 53、將S2得到的鹼性發酵物加入褐煤、重油渣和橡膠粉進行攪拌混合，混合完畢後放入碳化顆粒機中成型，控制成型溫度和成型壓力，得到生物質碳顆粒。
4.根據權利要求3所述的生物碳顆粒的製備方法，其特徵在於:S1中碎片混合物的尺寸 < 5cm。
5.根據權利要求3所述的生物碳顆粒的製備方法，其特徵在於:S2中的水用量為6-15份，發酵時間為4-7個月。
6.根據權利要求3所述的生物碳顆粒的製備方法，其特徵在於:S3中成型溫度為200-230°C，成型壓力為 1.5-3MPa。
【文檔編號】C10L5/04GK104357119SQ201410562526
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月21日 優先權日:2014年10月21日
【發明者】江忠慶, 呂春風 申請人:廈門三和利能源科技有限公司