專利名稱：一種生物燃料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及一種利用廢棄生物質(zhì)(包括但不限于各類秸稈、落葉、樹枝、果殼 和有關(guān)工廠的類似廢棄料等)制備生物燃料。
背景技術(shù)：
我國(guó)秸生物質(zhì)數(shù)量大、種類多、分布廣，如能得到充分合理有效利用，將可增加農(nóng) 民收入，節(jié)約和替代大量的木材和煤炭等資源，還可以減少大量溫室氣體的排放。而生物質(zhì) 利用的一個(gè)重要方向就是建立生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)。關(guān)于生物質(zhì)能源利用，目前比較可行的是生物質(zhì)固化和氣化?，F(xiàn)在，我國(guó)出現(xiàn)了大 量生物質(zhì)壓塊設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)，但生產(chǎn)出的燃料產(chǎn)品的使用范圍卻極為有限，沒有在工業(yè)企 業(yè)蒸汽鍋爐和火電企業(yè)推廣。原因有多個(gè)方面，如原料中灰土含量高，易結(jié)渣；生物質(zhì)含 有大量鉀、鈉、氯和鹵化物，當(dāng)爐溫超過800°C時(shí)，爐壁便產(chǎn)生熔融結(jié)塊；熱量密度不穩(wěn)定，
產(chǎn)量低等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種制備的生物燃料不產(chǎn)生熔融結(jié) 塊，熱量密度穩(wěn)定，沒有化學(xué)污染和利于工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)的生物燃料的制備方法。本發(fā)明的目的可通過如下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)采用通用設(shè)備對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行固化處理形成新型燃料，該方法按如下步驟進(jìn)行a.粗碎、除雜取生物質(zhì)粗碎成碎片，然后將碎片水洗除雜，再將經(jīng)水洗的碎片脫水至含水百分 重量為25-45 ；b.汽爆將a步驟經(jīng)脫水的生物質(zhì)片置于汽爆設(shè)備中，通入150-350°C的水蒸汽，在 0. 5-3MPa壓力下保壓3-10分鐘，后進(jìn)行瞬間汽爆，然后再對(duì)汽爆產(chǎn)物進(jìn)行固液分離；c 水洗b步驟分離出的固體物質(zhì)先用清水漂洗5-15分鐘或先用清水漂洗5-15分鐘后再 用70-90°C水浸洗30-60分鐘，然后再將經(jīng)水洗后的固形物脫水至含水百分重量為5-20 ；d.成型將c步驟經(jīng)脫水的固形物在15_75Mpa壓力下擠壓成塊狀生物燃料或先將c步驟 經(jīng)脫水的固形物在15-75Mpa壓力下擠壓成塊狀后再碎成粒徑為0. 1-15毫米的顆粒狀生物 燃料，使能量塊密度達(dá)到0. 9-1. 7噸/立方米。本發(fā)明的目的還可通過如下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)a步驟中所述的碎片為5_40mm ；d步驟中所述的壓力為40_50Mpa。通過本發(fā)明的方法可以有效改善生物質(zhì)固體燃料的燃燒性能，通過生產(chǎn)粉體(顆 粒)產(chǎn)品，拓寬了生物質(zhì)燃料的應(yīng)用范圍，甚至可以作為普通電站的混燃燃料。本發(fā)明方法制備的粉體(顆粒)產(chǎn)品，可為進(jìn)一步應(yīng)用于高效率加工生物質(zhì)氣化和液化燃料。本發(fā)明通過a、c步驟中的水洗、水浸洗，降低了生物質(zhì)中的灰土，同時(shí)也使生物質(zhì) 中的氯化物以及鈉、鉀等堿金屬的含量降低40-80%，在爐溫不高于1200°C情況下爐壁不 產(chǎn)生熔融結(jié)塊；當(dāng)c步驟中先用清水漂洗5-15分鐘后再用70-90°C水浸洗30-60分鐘，生 物質(zhì)中的灰土、氯化物以及鈉、鉀等堿金屬的含量降低90%左右，爐溫在2000°C情況下爐 壁也不產(chǎn)生熔融結(jié)塊，可滿足各種特殊需要；成型密度均勻，能量密度相對(duì)穩(wěn)定；全部生產(chǎn) 過程沒有任何化學(xué)污染，而且有利于工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)；a步驟水洗后的水可以澄清后循環(huán) 使用，也可與c步驟的廢水一起，通過濃縮，用于農(nóng)田灌溉，部分或全部替代鉀肥。另外，通過本發(fā)明的制備方法制備的產(chǎn)品熱值有一定提高(如玉米秸稈，送達(dá)基 發(fā)熱量可到4000卡以上)；揮發(fā)分含量在60 %以內(nèi)，灰分在12 %以內(nèi)，水分在10 %左右；
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 a、粉碎、除雜利用切斷或粉碎設(shè)備，把生物質(zhì)粗碎成5mm的生物質(zhì)片，將生物質(zhì)片進(jìn)行浸水處 理，除去雜質(zhì)，該用水可以澄清后循環(huán)使用，將洗凈的生物質(zhì)片送入脫水設(shè)備進(jìn)行脫水，保 持生物質(zhì)片脫水至含水百分重量為25 ；b、汽爆將含水百分重量為25生物質(zhì)片置于汽爆設(shè)備中，通入350°C的水蒸汽，在0. 5MPa 壓力條件下，保壓10分鐘，然后進(jìn)行瞬間汽爆，再對(duì)汽爆產(chǎn)物進(jìn)行固液分離；c、水洗b步驟分離出的固體物質(zhì)先用清水漂洗5分鐘，然后將經(jīng)水洗后的固形物脫水至 含水百分重量為20，將生物質(zhì)中的鉀、鈉、氯和鹵化物含量可以降低80%以上，從而在爐溫 為1200°C時(shí)爐壁不產(chǎn)生熔融結(jié)塊，因此，熔融溫度可以提高到1200°C以上；d.成型將c步驟經(jīng)脫水的固形物采用通常的擠壓設(shè)備，根據(jù)需要制造出不同形狀和大小 的生物質(zhì)燃料塊，通過調(diào)整機(jī)械壓力，在15Mpa壓力下擠壓成塊狀生物燃料或進(jìn)一步將塊 狀生物燃料碎成粒徑為0. 1毫米的顆粒狀生物燃料，使能量塊密度達(dá)到1. 4噸/立方米。a步驟水洗后的水可以澄清后循環(huán)使用，也可與其他步驟的廢水一起，通過濃縮， 用于農(nóng)田灌溉，部分或全部替代鉀肥。實(shí)施例2 a、粉碎、除雜利用切斷或粉碎設(shè)備，把生物質(zhì)粗碎成10mm的生物質(zhì)片，將生物質(zhì)片進(jìn)行浸水處 理，除去雜質(zhì)，該用水可以澄清后循環(huán)使用，將洗凈的生物質(zhì)片送入脫水設(shè)備進(jìn)行脫水，保 持生物質(zhì)片脫水至含水百分重量為45 ；b、汽爆將含水百分重量為45生物質(zhì)片置于汽爆設(shè)備中，通入150°C的水蒸汽，3MPa壓力 條件下，保壓3分鐘，然后進(jìn)行瞬間汽爆，再對(duì)汽爆產(chǎn)物進(jìn)行固液分離；c、水洗
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b步驟分離出的固體物質(zhì)先用清水漂洗15分鐘，然后將經(jīng)水洗后的固形物脫水至 含水百分重量為5，將生物質(zhì)中的鉀、鈉、氯和鹵化物含量可以降低40%以上，從而在爐溫 為1200°C時(shí)爐壁不產(chǎn)生熔融結(jié)塊，因此，熔融溫度可以提高到1200°C ；d.成型將c步驟經(jīng)脫水的固形物采用通常的擠壓設(shè)備，根據(jù)需要制造出不同形狀和大小 的生物質(zhì)燃料塊，通過調(diào)整機(jī)械壓力，在75Mpa壓力下擠壓成塊狀生物燃料或進(jìn)一步將塊 狀生物燃料碎成粒徑為15毫米的顆粒狀生物燃料，使能量塊密度達(dá)到1. 2噸/立方米。a步驟水洗后的水可以澄清后循環(huán)使用，也可與其他步驟的廢水一起，通過濃縮， 用于農(nóng)田灌溉，部分或全部替代鉀肥。實(shí)施例3 a、粉碎、除雜利用切斷或粉碎設(shè)備，把生物質(zhì)粗碎成20mm的生物質(zhì)片，將生物質(zhì)片進(jìn)行浸水處 理，除去雜質(zhì)，該用水可以澄清后循環(huán)使用，將洗凈的生物質(zhì)片送入脫水設(shè)備進(jìn)行脫水，保 持生物質(zhì)片脫水至含水百分重量為35 ；b、汽爆將含水百分重量為35生物質(zhì)片置于汽爆設(shè)備中，通入300°C的水蒸汽，在1. 5MPa 壓力條件下，保壓7分鐘，然后進(jìn)行瞬間汽爆，再對(duì)汽爆產(chǎn)物進(jìn)行固液分離；c、水洗b步驟分離出的固體物質(zhì)先用清水漂洗10分鐘，然后將經(jīng)水洗后的固形物脫水至 含水百分重量為15，將生物質(zhì)中的鉀、鈉、氯和鹵化物含量可以降低80%以上，從而在爐溫 為1200°C時(shí)爐壁不產(chǎn)生熔融結(jié)塊，因此，熔融溫度可以提高到1200度；d.成型將c步驟經(jīng)脫水的固形物采用通常的擠壓設(shè)備，根據(jù)需要制造出不同形狀和大小 的生物質(zhì)燃料塊，通過調(diào)整機(jī)械壓力，在45Mpa壓力下擠壓成塊狀生物燃料或進(jìn)一步將塊 狀生物燃料碎成粒徑為7毫米的顆粒狀生物燃料，使能量塊密度達(dá)到1. 3噸/立方米。a步驟水洗后的水可以澄清后循環(huán)使用，也可與其他步驟的廢水一起，通過濃縮， 用于農(nóng)田灌溉，部分或全部替代鉀肥。實(shí)施例4 a、粉碎、除雜利用切斷或粉碎設(shè)備，把生物質(zhì)粗碎成5mm的生物質(zhì)片，將生物質(zhì)片進(jìn)行浸水處 理，除去雜質(zhì)，該用水可以澄清后循環(huán)使用，將洗凈的生物質(zhì)片送入脫水設(shè)備進(jìn)行脫水，保 持生物質(zhì)片脫水至含水百分重量為45 ；b、汽爆將含水百分重量為45生物質(zhì)片置于汽爆設(shè)備中，通入150°C的水蒸汽，在0. 5MPa 壓力條件下，保壓10分鐘，然后進(jìn)行瞬間汽爆，再對(duì)汽爆產(chǎn)物進(jìn)行固液分離；c、水洗b步驟分離出的固體物質(zhì)先用清水漂洗15分鐘，然后將經(jīng)水洗后的固形物脫水 至含水百分重量為5，將生物質(zhì)中的鉀、鈉、氯和鹵化物含量可以降低80%，從而在爐溫為 1200°C時(shí)爐壁不產(chǎn)生熔融結(jié)塊，因此，熔融溫度可以提高到1200度；
d.成型將c步驟經(jīng)脫水的固形物采用通常的擠壓設(shè)備，根據(jù)需要制造出不同形狀和大小 的生物質(zhì)燃料塊，通過調(diào)整機(jī)械壓力，在40Mpa壓力下擠壓成塊狀生物燃料或進(jìn)一步將塊 狀生物燃料碎成粒徑為0. 1毫米的顆粒狀生物燃料，使能量塊密度達(dá)到1. 5噸/立方米。a步驟水洗后的水可以澄清后循環(huán)使用，也可與其他步驟的廢水一起，通過濃縮， 用于農(nóng)田灌溉，部分或全部替代鉀肥。實(shí)施例5 a、粉碎、除雜利用切斷或粉碎設(shè)備，把生物質(zhì)粗碎成40mm的生物質(zhì)片，將生物質(zhì)片進(jìn)行浸水處 理，除去雜質(zhì)，該用水可以澄清后循環(huán)使用，將洗凈的生物質(zhì)片送入脫水設(shè)備進(jìn)行脫水，保 持生物質(zhì)片脫水至含水百分重量為25 ；b、汽爆將含水百分重量為25生物質(zhì)片置于汽爆設(shè)備中，通入350°C的水蒸汽，在3MPa壓 力條件下，保壓3分鐘，然后進(jìn)行瞬間汽爆，再對(duì)汽爆產(chǎn)物進(jìn)行固液分離；c、水洗b步驟分離出的固體物質(zhì)先用清水漂洗5分鐘，然后將經(jīng)水洗后的固形物脫水至 含水百分重量為20，將生物質(zhì)中的鉀、鈉、氯和鹵化物含量可以降低80%，從而在爐溫為 1200°C時(shí)爐壁不產(chǎn)生熔融結(jié)塊，因此，熔融溫度可以提高到1200度；d.成型將c步驟經(jīng)脫水的固形物采用通常的擠壓設(shè)備，根據(jù)需要制造出不同形狀和大小 的生物質(zhì)燃料塊，通過調(diào)整機(jī)械壓力，在50Mpa壓力下擠壓成塊狀生物燃料或進(jìn)一步將塊 狀生物燃料碎成粒徑為15毫米的顆粒狀生物燃料，使能量塊密度達(dá)到1. 4噸/立方米。a步驟水洗后的水可以澄清后循環(huán)使用，也可與其他步驟的廢水一起，通過濃縮， 用于農(nóng)田灌溉，部分或全部替代鉀肥。實(shí)施例6 不同的是C步驟中用“先用清水漂洗5分鐘后再用90°C水浸洗30分鐘”，分別代 替“先用清水漂洗5分鐘”、“先用清水漂洗10分鐘”或“先用清水漂洗15分鐘”，其他分別 同實(shí)施例1-5.實(shí)施例7 不同的是C步驟中用“先用清水漂洗15分鐘后再用70°C水浸洗60分鐘”，分別代 替“先用清水漂洗5分鐘”、“先用清水漂洗10分鐘”或“先用清水漂洗15分鐘”，其他分別 同實(shí)施例1-5.實(shí)施例8 不同的是C步驟中用“先用清水漂洗10分鐘后再用80V水浸洗45分鐘”，分別代 替“先用清水漂洗5分鐘”、“先用清水漂洗10分鐘”或“先用清水漂洗15分鐘”，其他分別 同實(shí)施例1-5.實(shí)施例10 不同的是d步驟中用“先將c步驟經(jīng)脫水的固形物在75Mpa壓力下擠壓成塊狀后 再碎成粒徑為0. 1毫米的顆粒狀生物燃料”，分別代替“將c步驟經(jīng)脫水的固形物在15Mpa壓力下擠壓成塊狀生物燃料”、“將c步驟經(jīng)脫水的固形物在75Mpa壓力下擠壓成塊狀生物 燃料”或“將c步驟經(jīng)脫水的固形物在45Mpa壓力下擠壓成塊狀生物燃料”，其他分別同實(shí) 施例1-9。實(shí)施例11 不同的是d步驟中用“先將c步驟經(jīng)脫水的固形物在15Mpa壓力下擠壓成塊狀后 再碎成粒徑為15毫米的顆粒狀生物燃料”，分別代替“將c步驟經(jīng)脫水的固形物在15Mpa壓 力下擠壓成塊狀生物燃料”、“將c步驟經(jīng)脫水的固形物在75Mpa壓力下擠壓成塊狀生物燃 料”或“將c步驟經(jīng)脫水的固形物在45Mpa壓力下擠壓成塊狀生物燃料”，其他分別同實(shí)施 例 1-9。實(shí)施例12 不同的是d步驟中用“先將c步驟經(jīng)脫水的固形物在45Mpa壓力下擠壓成塊狀后 再碎成粒徑為7毫米的顆粒狀生物燃料”，分別代替“將c步驟經(jīng)脫水的固形物在15Mpa壓 力下擠壓成塊狀生物燃料”、“將c步驟經(jīng)脫水的固形物在75Mpa壓力下擠壓成塊狀生物燃 料”或“將c步驟經(jīng)脫水的固形物在45Mpa壓力下擠壓成塊狀生物燃料”，其他分別同實(shí)施 例 1-9。
權(quán)利要求
一種生物燃料的制備方法，其特征在于該方法按如下步驟進(jìn)行a.粗碎、除雜取生物質(zhì)粗碎成碎片，然后將碎片水洗除雜，再將經(jīng)水洗的碎片脫水至含水百分重量為25 45；b.汽爆將a步驟經(jīng)脫水的生物質(zhì)片置于汽爆設(shè)備中，通入150 350℃的水蒸汽，在0.5 3MPa壓力下保壓3 10分鐘，后進(jìn)行瞬間汽爆，然后再對(duì)汽爆產(chǎn)物進(jìn)行固液分離；c.水洗b步驟分離出的固體物質(zhì)先用清水漂洗5 15分鐘或先用清水漂洗5 15分鐘后再用70 90℃水浸洗30 60分鐘，然后再將經(jīng)水洗后的固形物脫水至含水百分重量為5 20；d.成型將c步驟經(jīng)脫水的固形物在15 75Mpa壓力下擠壓成塊狀生物燃料或先將c步驟經(jīng)脫水的固形物在15 75Mpa壓力下擠壓成塊狀后再碎成粒徑為0.1 15毫米的顆粒狀生物燃料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物燃料的制備方法，其特征在于a步驟中所述的碎片 為 5-40mmo
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物燃料的制備方法，其特征在于d步驟中所述的壓力 為 40-50Mpa。
全文摘要
本發(fā)明提供一種生物燃料的制備方法，a.取生物質(zhì)粗碎成碎片，然后將碎片水洗除雜，再將經(jīng)水洗的碎片脫水至含水百分重量為25-45；b.將a步驟經(jīng)脫水的生物質(zhì)片置于汽爆設(shè)備中，通入150-350℃的水蒸汽，在0.5-3MPa壓力下保壓3-10分鐘，后進(jìn)行瞬間汽爆，然后再對(duì)汽爆產(chǎn)物進(jìn)行固液分離；c.水洗b步驟分離出的固體物質(zhì)先用清水漂洗5-15分鐘或先用清水漂洗5-15分鐘后再用70-90℃水浸洗30-60分鐘，然后再將經(jīng)水洗后的固形物脫水至含水百分重量為5-20；d.將c步驟經(jīng)脫水的固形物在15-75MPa壓力下擠壓成塊狀生物燃料或先將c步驟經(jīng)脫水的固形物在15-75MPa壓力下擠壓成塊狀后再碎成粒徑為0.1-15毫米的顆粒狀生物燃料。
文檔編號(hào)C10L5/44GK101979478SQ20101050748
公開日2011年2月23日 申請(qǐng)日期2010年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月15日
發(fā)明者張新建, 林國(guó)棟, 林磊, 王兵 申請(qǐng)人:濟(jì)南寶華新能源技術(shù)有限公司