一種高致密生物質(zhì)成型燃料制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及生物質(zhì)成型燃料【技術(shù)領(lǐng)域】，提供了一種高致密生物質(zhì)成型燃料制備方法，所述的高致密生物質(zhì)成型燃料為層狀結(jié)構(gòu)，包括如下步驟：原料預(yù)處理、內(nèi)層原料水分含量調(diào)節(jié)、外層原料水分含量調(diào)節(jié)、分層疊合和壓合成型。本發(fā)明采用包括內(nèi)層原料層和外層原料層的層狀結(jié)構(gòu)，通過在內(nèi)層原料層和外層原料層之間形成原料細(xì)度梯度降低壓制難度，通過在內(nèi)層原料層和外層原料層之間形成含水量梯度降低壓制難度和保證生物質(zhì)成型燃料的致密性。本發(fā)明具有加工方便、致密性高，成本低廉和便于規(guī)?；a(chǎn)的特點。
【專利說明】一種高致密生物質(zhì)成型燃料制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及生物質(zhì)成型燃料領(lǐng)域，特別涉及一種高致密生物質(zhì)成型燃料制備方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著經(jīng)濟的發(fā)展。能源和環(huán)境問題已成為全球關(guān)注的焦點，傳統(tǒng)的諸如煤、石油和 天然氣等化石能源由于日益枯竭帶來的能源危機和其燃燒產(chǎn)生的污染問題日益突出，開發(fā) 潔凈的可再生能源迫在眉睫。生物質(zhì)是一種多樣性的能源資源，來源廣泛，應(yīng)用簡單，作為 一種有效的替代能源具有良好的應(yīng)用前景。近些年來，利用林木加工廢棄物，秸桿等粉碎加 工后制成生物質(zhì)顆粒燃料的研究和應(yīng)用也逐漸增加，目前生物質(zhì)能源主要通過直接擠壓成 型直接形成條狀、顆粒狀或塊狀，成型厚度和壓實密度互相制約，存在著燃燒存在著燃燒時 間短，熱量不高的缺陷。為了提升生物質(zhì)成型燃料的燃燒時間和熱量，增大生物質(zhì)成型燃料 的致密性是行之有效的方法。但是，在目前的制造工藝上，一般通過增大成型壓力、提高成 型溫度和改進成型機具等方式進行改善，但是，這些方式均屬于從外部因素方面對生物質(zhì) 成型燃料進行致密性提升，隨之而來會造成龐大的設(shè)備開發(fā)成本、能耗成本和維護成本等 問題，造成生物質(zhì)成型燃料的成本劇增，不利于其應(yīng)用推廣。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明針對生物質(zhì)成型燃料傳統(tǒng)的致密性提升過分依賴如機器設(shè)備等外在因素 的問題，改善生物質(zhì)成型原料的結(jié)構(gòu)，針對生物質(zhì)成型燃料進行篩選應(yīng)用，綜合考慮生物質(zhì) 成型燃料的含水率、細(xì)度和厚度等自身因素，提出了具有加工方便、致密性高，成本低廉和 便于規(guī)?；a(chǎn)等特點的高致密性生物質(zhì)成型燃料的制造方法。
[0004] 本發(fā)明的內(nèi)容為： 一種高致密生物質(zhì)成型燃料制備方法，所述的高致密生物質(zhì)成型燃料為層狀結(jié)構(gòu)，包 括如下步驟： 第一步、原料預(yù)處理，分別選擇農(nóng)業(yè)廢棄物作為內(nèi)層原料、木質(zhì)素和/或油料作物廢棄 物作為外層原料，分別對內(nèi)層原料和外層原料進行粉碎、干燥、過篩，外層原料過篩目數(shù)為 100?200目，內(nèi)層原料過篩目數(shù)為10?60目，得到待加工的內(nèi)層原料粉末和外層原料粉 末； 第二步、內(nèi)層原料水分含量調(diào)節(jié)，在內(nèi)層原料粉末加入質(zhì)量配比6?10%的纖維類粘合 劑和1?3%的生石灰，攪拌均勻，調(diào)節(jié)內(nèi)層原料的含水率為8?12%，得到待加工的內(nèi)層原 料漿料； 第三步、外層原料水分含量調(diào)節(jié)，在外層粉末加入質(zhì)量配比10?15%的纖維類粘合劑 和1?5%的生石灰，攪拌均勻，調(diào)節(jié)外層原料的含水率為15?20%，得到待加工的外層原料 漿料； 第四步、分層疊合，選擇形狀相同的固定框架分別對內(nèi)層原料漿料和外層原料漿料進 行分層疊合形成內(nèi)層原料層和外層原料層，疊合形成的層狀結(jié)構(gòu)層的數(shù)目為三層以上的奇 數(shù)層，中心層為內(nèi)層原料層，最外層均為外層原料層，內(nèi)層原料層和外層原料層交錯疊加， 得到待加工的層狀疊合結(jié)構(gòu)； 第五步、壓合成型，把第四步所得的層狀疊合結(jié)構(gòu)放入成型機中，進行加熱壓合，使層 狀疊合原料的內(nèi)層原料層和外層原料層相互接觸壓制，形成最終的高致密生物質(zhì)成型原 料。
[0005] 第一步所制備的內(nèi)層原料粉末和外層原料粉末通過過篩形成不同的細(xì)度，在壓合 的過程中不同細(xì)度會形成一定的細(xì)度梯度，在后續(xù)的壓合過程中會在內(nèi)層原料層和外層原 料層接觸的界面在相互受到擠壓變形時較小細(xì)度的外層原料層的顆粒會進入內(nèi)層原料層 內(nèi)部進行填充，既有效提升生物質(zhì)成型燃料的致密性，又提升內(nèi)層原料層與外層原料層之 間的結(jié)合力。第二步和第三步所制備的不同含水量的內(nèi)層原料漿料和外層原料漿料，內(nèi)層 原料層多采用纖維樁的農(nóng)用廢棄物，材質(zhì)松軟便于干燥和處理，外層原料多采用木質(zhì)素和 油料作物廢棄物，材質(zhì)堅硬處理難度大，因此控制內(nèi)層原料的低含水量可操作性強，而控制 外層原料在較高的含水量可以有效避免由于外層原料含水量過低造成的壓制成型困難的 問題，同時，內(nèi)層原料漿料和外層原料漿料形成的一定含水量梯度，在壓制成型后內(nèi)層原料 層可以有效吸取外層原料層的水分，既有效降低了生物質(zhì)成型燃料的加工壓制成型難度提 升了生物質(zhì)成型燃料的致密性，又避免了生物質(zhì)成型燃料由于整體含水量過高在長期的存 儲過程吸潮松化中對致密性的影響。同時，內(nèi)層原料層和外層原料層的交錯層疊結(jié)構(gòu)，最外 層為外層原料層，中心層為內(nèi)層原料層，可以根據(jù)需要靈活改變層疊的數(shù)量，針對不同的成 型設(shè)備依然保持較高的成型密度。
[0006] 進一步地，所述的內(nèi)層原料層與外層原料層的厚度比值為1:1?1:5。通過合適的 厚度比值設(shè)置，既保證了內(nèi)層原料層與外層原料層的結(jié)合能力，又充分保證了含水量梯度 可以有效持久地保持生物質(zhì)成型燃料的致密性、 所述農(nóng)業(yè)廢棄物包括秸桿、玉米芯、甘蔗渣、藻類和水葫蘆中的一種或一種以上的混合 物，來源廣泛，成本低廉。
[0007] 所述木質(zhì)素包括木塊、木屑和樹皮中的一種或一種以上的混合物，所述油料作物 廢棄物包括棉籽、麻籽和油桐中的一種或一種以上的混合物，來源廣泛，成本低廉。
[0008] 所述纖維類粘合劑為廢紙漿和/水解纖維，來源廣泛，成本低廉。
[0009] 第五步所述的壓合成型為分步壓合，包括預(yù)壓縮和二次增壓壓縮，在實際加工的 過程中靈活控制，滿足不同的致密性加工要求。
[0010] 成型和第五步所述的壓合成型方式為活塞沖壓成型，可以根據(jù)需要使用液壓式活 塞沖壓成型或機械式活塞沖壓成型，也可以單向沖壓或雙向沖壓。
[0011] 第五步所述的加熱壓合的溫度為140?200°C，在加熱的作用下，使原料中含有 的木質(zhì)素或油料作物廢棄物軟化，起到粘結(jié)劑的作用，同時也使原料本身變軟，變得容易壓 縮。
[0012] 第四步所述的固定框架為圓形、橢圓形、三角形或平行四邊形，根據(jù)實際使用需要 靈活選擇，滿足不同鍋爐的使用需求。
[0013] 本發(fā)明的有益效果是： 第一、加工方便，通過層狀結(jié)構(gòu)，形成不同的細(xì)度梯度和含水量梯度，降低壓制成型難 度，有效提升加工的便捷性； 第二、致密性高，通過層狀結(jié)構(gòu)，細(xì)度梯度使不同的內(nèi)層原料層和外層原料層相互擠 壓，含水量梯度既降低外層原料層壓制難度又實現(xiàn)內(nèi)層原料層在層狀結(jié)構(gòu)內(nèi)部的含水量調(diào) 節(jié)，有效保證了生物質(zhì)成型燃料的致密性； 第三、成本低廉，選用的原料為常規(guī)原料節(jié)省原料成本，采用的設(shè)備均為常規(guī)設(shè)備無需 較大的設(shè)備投資節(jié)省設(shè)備投資成本，且壓制成型難度降低保證設(shè)備的持續(xù)正常使用可以降 低設(shè)備維護和運行成本； 第四、便于規(guī)模化生產(chǎn)，本發(fā)明制備工藝工序簡單，操作簡單，過程控制簡易，加之成本 低廉，便于規(guī)?；茝V應(yīng)用。

【具體實施方式】
[0014] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行進一步的描述： 一種高致密生物質(zhì)成型燃料制備方法，所述的高致密生物質(zhì)成型燃料為層狀結(jié)構(gòu)，包 括如下步驟： 第一步、原料預(yù)處理，分別選擇農(nóng)業(yè)廢棄物作為內(nèi)層原料、木質(zhì)素和/或油料作物廢 棄物作為外層原料，所述農(nóng)業(yè)廢棄物包括秸桿、玉米芯、甘蔗渣、藻類和水葫蘆中的一種或 一種以上的混合物，所述木質(zhì)素包括木塊、木屑和樹皮中的一種或一種以上的混合物，所述 油料作物廢棄物包括棉籽、麻籽和油桐中的一種或一種以上的混合物，分別對內(nèi)層原料和 外層原料進行粉碎、干燥、過篩，外層原料過篩目數(shù)為100?200目，內(nèi)層原料過篩目數(shù)為 10?60目，得到待加工的內(nèi)層原料粉末和外層原料粉末； 第二步、內(nèi)層原料水分含量調(diào)節(jié)，在內(nèi)層原料粉末加入質(zhì)量配比6?10%的纖維類粘合 劑和1?3%的生石灰，所述纖維類粘合劑為廢紙漿和/水解纖維，攪拌均勻，調(diào)節(jié)內(nèi)層原料 的含水率為8?12%，得到待加工的內(nèi)層原料漿料； 第三步、外層原料水分含量調(diào)節(jié)，在外層粉末加入質(zhì)量配比10?15%的纖維類粘合劑 和1?5%的生石灰，所述纖維類粘合劑為廢紙漿和/水解纖維，攪拌均勻，調(diào)節(jié)外層原料的 含水率為15?20%，得到待加工的外層原料漿料； 第四步、分層疊合，選擇形狀相同的固定框架分別對內(nèi)層原料漿料和外層原料漿料進 行分層疊合形成內(nèi)層原料層和外層原料層，疊合形成的層狀結(jié)構(gòu)層的數(shù)目為三層以上的奇 數(shù)層，中心層為內(nèi)層原料層，最外層均為外層原料層，內(nèi)層原料層和外層原料層交錯疊加， 得到待加工的層狀疊合結(jié)構(gòu)；所述的內(nèi)層原料層與外層原料層的厚度比值為1:1?1:5。
[0015] 第五步、壓合成型，把第四步所得的層狀疊合結(jié)構(gòu)放入活塞沖壓成型的成型機中， 分步壓合，設(shè)置加熱壓合的溫度為140?200°C，進行預(yù)壓縮和二次增壓壓縮進行加熱壓 合，使層狀疊合原料的內(nèi)層原料層和外層原料層相互接觸壓制，形成最終的高致密生物質(zhì) 成型原料。
[0016] 為了進一步對說明本發(fā)明的具體效果，以下結(jié)合具體實施例對生物質(zhì)成型燃料的 致密性進行測試，結(jié)果如表1所述： 表1不同生物質(zhì)成型燃料壓實密度對比

【權(quán)利要求】
1. 一種連續(xù)輥壓式生物質(zhì)成型燃料制備方法，其特征在于包括如下步驟： 第一步、原料預(yù)處理，以農(nóng)業(yè)廢棄物、木質(zhì)素和/或油料作物廢棄物作為生物質(zhì)原料， 去除雜質(zhì)，然后進行粉碎、過篩，過篩目數(shù)為10?100目，得到待加工的原料粉末； 第二步、輥壓漿料制備，按照質(zhì)量配比分別稱取80?90%第一步所得的原料粉末、6? 10%纖維類粘合劑和2?5%生石灰，轉(zhuǎn)移置入攪拌桶中，加入一定量的去離子水調(diào)節(jié)攪拌機 的轉(zhuǎn)速，把攪拌桶固定在攪拌機上，設(shè)定攪拌時間，攪拌均勻，得到待處理的輥壓漿料； 第三步、輥壓漿料粘度調(diào)節(jié)，根據(jù)漿料的粘稠程度，用去離子水和生石灰調(diào)節(jié)第二步所 得的漿料的粘度為2000?lOOOOmPa ? S，得到待連續(xù)輥壓的漿料； 第四步、連續(xù)輥壓，把第三步所得的漿料轉(zhuǎn)移至輥式涂布機的輥式涂布頭中，以軟質(zhì)纖 維紙作為基材，調(diào)節(jié)涂布速度和涂布間隙，控制涂布厚度，連續(xù)輥壓把生物質(zhì)原料按照工藝 厚度要求涂布在基材上，得到涂有生物質(zhì)原料層的生物質(zhì)原料帶； 第五步、干燥收卷，把第四步連續(xù)輥壓完成所得的生物質(zhì)原料帶按照一定的走速經(jīng)過 烘箱進行干燥，在涂布末端進行卷狀收卷，得到最終的連續(xù)輥壓式生物質(zhì)成型燃料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)輥壓式生物質(zhì)成型燃料制備方法，其特征在于：第五步 制備所得的卷狀生物質(zhì)成型燃料還包括通過軋機進行軋壓處理步驟。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)輥壓式生物質(zhì)成型燃料制備方法，其特征在于：第五步 制備所得的卷狀生物質(zhì)成型燃料還包括基材分離處理步驟，把基材和生物質(zhì)層進行分離， 并分別收卷。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)輥壓式生物質(zhì)成型燃料制備方法，其特征在于：第五步 制備所得的卷狀生物質(zhì)成型燃料還包括二次輥壓步驟，把第五步所得的涂有生物質(zhì)原料層 的生物質(zhì)原料帶作為基材進行二次輥壓。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2?4任一項權(quán)利要求所述的連續(xù)輥壓式生物質(zhì)成型燃料制備方法， 其特征在于：第四步所述輥式涂布機的涂布頭類型為壓榨輥壓涂布頭、逆轉(zhuǎn)輥壓涂布頭、傳 遞輥壓涂布頭或凹輥輥壓涂布頭。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的連續(xù)輥壓式生物質(zhì)成型燃料制備方法，其特征在于：所述農(nóng) 業(yè)廢棄物包括秸桿、玉米芯、甘蔗渣、藻類和水葫蘆中的一種或一種以上的混合物。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的連續(xù)輥壓式生物質(zhì)成型燃料制備方法，其特征在于：所述木 質(zhì)素包括木塊、木屑和樹皮中的一種或一種以上的混合物，所述油料作物廢棄物包括棉籽、 麻籽和油桐中的一種或一種以上的混合物。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5權(quán)利所述的連續(xù)輥壓式生物質(zhì)成型燃料制備方法，其特征在于：所 述纖維類粘合劑為廢紙漿和/水解纖維。
【文檔編號】C10L5/44GK104388141SQ201410592689
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】王志雄 申請人:惠州市拓豐實業(yè)有限公司