一種利用生物質(zhì)烘焙制備的漿體燃料及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及漿體燃料的生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用生物質(zhì)烘焙產(chǎn)物制備的 漿體燃料，本發(fā)明由天津師范大學(xué)博士基金（52XB1111)資助。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，人類(lèi)對(duì)于能源的消耗日益加 大，我國(guó)的能源狀況是富煤貧油，近十幾年來(lái)，我國(guó)的石油消耗呈快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，對(duì)國(guó)際石 油的依賴(lài)度不斷走高。水煤漿是20世紀(jì)70年代興起的煤基液態(tài)燃料，是由煤、水和化學(xué)添 加劑按一定的要求配制成的混合物，具有較好的流動(dòng)性和穩(wěn)定性，易于儲(chǔ)存，可霧化燃燒， 是一種燃燒效率較高和低污染的較廉價(jià)的潔凈燃料，可代替重油燃料使用，緩解石油短缺 的能源安全問(wèn)題。
[0003] 生物質(zhì)是一種貯存太陽(yáng)能的可再生物質(zhì)，具有環(huán)境友好和可再生雙重屬性。我國(guó) 生物質(zhì)資源豐富，是煤炭、石油和天然氣等化石燃料的理想替代品，有巨大的發(fā)展?jié)摿?。?物質(zhì)水煤漿是將生物質(zhì)經(jīng)過(guò)一定的處理?yè)交爝M(jìn)入水煤漿中形成可以連續(xù)流動(dòng)的漿體，它將 煤炭和生物質(zhì)的利用結(jié)合到一起，是一個(gè)符合我國(guó)國(guó)情的清潔能源利用技術(shù)。但是生物質(zhì) 大部分由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等構(gòu)成，可磨性極差，摻混進(jìn)入對(duì)粒度要求很高的水煤 漿中是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)，并且生物質(zhì)的孔隙較多，含水量高、吸水強(qiáng)、成漿濃度低進(jìn)一步限 制了大規(guī)模的使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提供一種利用生物質(zhì)烘焙產(chǎn)物制備 漿體燃料的方法，通過(guò)將生物質(zhì)低溫烘焙后得到的半焦和焦油混合制漿，并用甲醇替代水 作為溶劑，得到具有較高熱值的生物質(zhì)炭醇基漿體燃料。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種利用生物質(zhì)烘焙產(chǎn)物制備的 漿體燃料，包含生物質(zhì)低溫烘焙后的固體和液體產(chǎn)物、甲醇及添加劑，添加劑包括分散劑和 穩(wěn)定劑。分散劑選用木質(zhì)素磺酸鈉，用量為干基重量的2% ;穩(wěn)定劑選用羧甲基纖維素鈉，用 量為干基重量的〇. 1%。
[0006] -種利用生物質(zhì)烘焙產(chǎn)物制備漿體燃料的制備方法，包括以下步驟： 步驟1 :將生物質(zhì)原料破碎，在290°C惰性氣氛下烘焙lh，得到固體產(chǎn)物和液體產(chǎn)物； 步驟2 :取固體產(chǎn)物粉碎至粒徑3mm以下，置于烘箱中以105°C干燥3h ; 步驟3 :將干燥后的樣品分成兩份，置于ND7型行星式球磨機(jī)中分別研磨15min和 30min，得到不同粒徑分布的粗粉和細(xì)粉。將相等質(zhì)量的粗粉和細(xì)粉混合，得到級(jí)配的固體 產(chǎn)物粉體； 步驟4 :將固體產(chǎn)物粉體和步驟1中所得的液體產(chǎn)物按比例進(jìn)行配比，得到固液混合 物； 步驟5 :在步驟4得到的固液混合物中加入甲醇和分散劑，使用電動(dòng)攪拌器，以1200r/ min的轉(zhuǎn)速攪拌15min，然后再加入穩(wěn)定劑，以同樣的條件攪拌15min ; 步驟6 :攪拌結(jié)束后對(duì)漿體進(jìn)行過(guò)濾，濾除雜質(zhì)，靜置3min，即得到漿體燃料。
[0007] 步驟4中所述的固液比為3:1。
[0008] 步驟5中所述的分散劑為木質(zhì)素磺酸鈉，穩(wěn)定劑為羧甲基纖維素鈉。
[0009] 步驟5中添加的木質(zhì)素磺酸鈉為干基重量的2%，添加的羧甲基纖維素鈉為干基重 量的0. 1%。
[0010] 本發(fā)明進(jìn)一步公開(kāi)了漿體燃料在制備高熱值的生物質(zhì)炭醇基漿體燃料方面的應(yīng) 用，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：充分利用了生物質(zhì)資源，且大大提高了制得漿體的熱值。
[0011] 本發(fā)明重點(diǎn)考察了： (1) 利用生物質(zhì)烘焙得到的固體和液體產(chǎn)物制備漿體燃料的可行性 (2) 利用甲醇替代水作為溶劑制備漿體燃料，以提高漿體燃料的熱值 見(jiàn)下表：
本發(fā)明制備的漿體燃料所具有的理化性質(zhì)：以甲醇和水制得的漿體的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的 SBdyn 為 75%。
[0012] 本發(fā)明公開(kāi)的利用生物質(zhì)烘焙產(chǎn)物制備漿體燃料的制備方法與現(xiàn)有技術(shù)相比所 具有的積極效果在于：充分利用生物質(zhì)資源，節(jié)省了煤炭資源，利用甲醇替代水作為溶劑， 提高了所得漿體燃料的熱值。
[0013] 本發(fā)明利用生物質(zhì)低溫烘焙后得到的固體產(chǎn)物和液體產(chǎn)物混合制漿，克服了傳統(tǒng) 生物質(zhì)水煤漿存在的缺陷，并通過(guò)利用甲醇替代水作為溶劑，提高了所得漿體燃料的熱值。 不同漿體燃料熱值如下表所示：

【附圖說(shuō)明】： 圖1為漿體燃料的制備過(guò)程流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。本實(shí)施例中的生物質(zhì)原料為常見(jiàn)的松木肩壓縮成型的生物質(zhì) 固體燃料顆粒(有市售）；球磨機(jī)為ND7型行星式球磨機(jī)。
[0015] 實(shí)施例1 : 將生物質(zhì)固體燃料顆粒破碎，在290°C惰性氣氛下烘焙lh，收集固體產(chǎn)物和液體產(chǎn)物。 取固體產(chǎn)物粉碎至粒徑3mm以下，置于烘箱中以105°C干燥3h。將干燥后的樣品分成兩 份，置于ND7型行星式球磨機(jī)中分別研磨15min和30min，得到不同粒徑分布的粗粉和細(xì) 粉。將相等質(zhì)量的粗粉和細(xì)粉混合，得到級(jí)配的固體產(chǎn)物粉體。取45重量份該粉體，15重 量份烘焙后的液體產(chǎn)物，混合得到固液混合物。向混合物中加入〇. 9重量份木質(zhì)素磺酸鈉 和39.055重量份甲醇，在電動(dòng)攪拌器中以1200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌15min后，再向其中加入 0. 045重量份羧甲基纖維素鈉，以同樣的轉(zhuǎn)速攪拌15min。攪拌結(jié)束后將其過(guò)濾，靜置3min， 即得到漿體燃料。其燃料熱值為21. 14 MJ/kg。其中固體產(chǎn)物的質(zhì)量含量為45 wt. %，液體 產(chǎn)物的質(zhì)量含量為15 wt. %，分散劑木質(zhì)素磺酸鈉的質(zhì)量含量為固體產(chǎn)物含量的2%，穩(wěn)定劑 羧甲基纖維素鈉的質(zhì)量含量為固體產(chǎn)物含量的0. 1%。
[0016] 實(shí)施例2: 將生物質(zhì)固體燃料顆粒破碎，在290°C惰性氣氛下烘焙lh，收集固體產(chǎn)物和液體產(chǎn)物。 取固體產(chǎn)物粉碎至粒徑3_以下，置于烘箱中以105°C干燥3h。將干燥后的樣品分成兩份， 置于ND7型行星式球磨機(jī)中分別研磨15min和30min，得到不同粒徑分布的粗粉和細(xì)粉。將 相等質(zhì)量的粗粉和細(xì)粉混合，