生物質(zhì)固體燃料用膠黏劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種膠黏劑，特別涉及一種采用生物柴油生產(chǎn)過程得到的塔底重油作為生物質(zhì)固體燃料的膠黏劑。
【背景技術(shù)】
[0002]普通燃煤由于硫含量較高，燃燒過程易造成二氧化硫超標(biāo)排放。隨著環(huán)保要求逐漸加強(qiáng)，普通燃煤使用逐漸受到限制，太陽能、風(fēng)能、水能和生物能逐漸受到重視，不斷提高能源補(bǔ)充和替代比重。
[0003]原有使用燃煤的領(lǐng)域，有些直接替換為電，有些則改用燃?xì)饣蛉剂嫌?，有些則更換為生物質(zhì)固體燃料。從使用成本來看，電能最高，燃料油或燃?xì)獯沃?，生物質(zhì)固體燃料最低。從硬件設(shè)備變化來看，電加熱徹底與燃煤鍋爐不同，燃料油和燃?xì)忮仩t也不同于燃煤鍋爐，生物質(zhì)固體燃料則可直接應(yīng)用于普通燃煤鍋爐。元素分析來看，石油工業(yè)制得的燃料油仍含有一定量的硫元素。生物質(zhì)固體燃料本身硫含量僅在0.1% (質(zhì)量比)左右，遠(yuǎn)低于普通燃煤含硫量(0.6%?6%)。且生物質(zhì)固體燃料含Ca0、Mg0、K20、Na20等堿金屬礦物質(zhì)，能夠與SO2反應(yīng)生成硫酸鹽，從而減少SO2的排放。生物質(zhì)固體燃料灰分中的堿土成分可部分捕獲SOx，其減排量可達(dá)到7 % (質(zhì)量比)。
[0004]秸桿、木肩等生物質(zhì)表現(xiàn)為體積密度小、能量密度小，不耐打包儲運(yùn)，易于吸水發(fā)霉變質(zhì)、儲存易發(fā)熱自燃等不利于工業(yè)化應(yīng)用的特征。直接使用時(shí)鍋爐入料不便，絞龍等易堵塞架橋纏繞，單燒能量密度低出力小，粉碎與煤流化床混合燃燒表現(xiàn)為飛灰嚴(yán)重，熔融腐蝕明顯等不利狀態(tài)。從使用角度看需要對此類生物質(zhì)適度加工，制得易于儲運(yùn)和安全使用的生物質(zhì)固體燃料。
[0005]生物質(zhì)固體燃料行業(yè)由原飼料加工行業(yè)技術(shù)迀移逐漸形成，核心技術(shù)和設(shè)備在物料破碎和壓塊成型部分。專利CN 102220177 A《高效生物質(zhì)固體燃料及其生產(chǎn)方法》描述了生物質(zhì)固體燃料典型生產(chǎn)方法，即秸桿粉碎，加入增效劑攪拌之后壓制成型，最后包裝。專利CN 203391346 U《生物質(zhì)固體燃料成型機(jī)》及一系列相關(guān)專利和市場相關(guān)成品加工設(shè)備體現(xiàn)了生物質(zhì)固體燃料壓制成型原理的成功應(yīng)用。
[0006]壓制成型過程中，木肩中木質(zhì)素在熱壓狀態(tài)體現(xiàn)一定粘性，有自粘接作用，對壓制成型起關(guān)鍵作用。有些專利中描述摻加部分黏土、干燥活性污泥、干燥垃圾粉、白灰等，意圖增加固結(jié)能力或附帶固硫作用。生物質(zhì)固體燃料堿金屬本身即具備固硫作用，而典型弱點(diǎn)是熱值低，大致相當(dāng)于普通二類燃煤熱值一半。摻加的非提供熱值組分越多，則生物質(zhì)固體燃料熱值越低。且摻加物有些摩擦力增大，會(huì)顯著增加壓制成型過程中的能耗，降低生產(chǎn)效率，且燃燒時(shí)增加爐渣產(chǎn)量，造成一定的固體廢物生成。有些摻加物料吸水性明顯，在產(chǎn)品儲存過程造成含水率上升，不利存儲，燃燒使用性能也有下降。小麥桿、玉米桿、棉桿、木肩、廢菌料等各種原材料物理化學(xué)特性差別較大，也需要適度混合調(diào)配，并使用低硫、提高熱值、改善加工過程潤滑性以降低摩擦力和產(chǎn)品疏水性、易燃性特征，并且盡量不增加爐渣產(chǎn)量、價(jià)廉易得，量充足品質(zhì)穩(wěn)定使用方便的添加劑尤為重要。
[0007]生物柴油是由動(dòng)植物油脂與醇(例如甲醇或乙醇)經(jīng)酯交換制得的脂肪酸單烷基酯，最典型的為脂肪酸甲酯，以BD100表示，執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T20828-2015。生物柴油生產(chǎn)過程中為確保產(chǎn)品品質(zhì)，一般都會(huì)有蒸餾工序，通過沸點(diǎn)差異分離輕組分和重組分。輕組分主要為混合的脂肪酸甲酯和少量脂肪酸，為色淺清澈透明油狀液體，用于生產(chǎn)國標(biāo)生物柴油。重組分即塔底重油主要為分子量大、沸點(diǎn)高的甘三酯、甘二酯、甘一酯及少量油脂的聚合物、油溶性雜質(zhì)等，黑色不透明，黏度較大，常溫可流動(dòng)的粘稠油狀液體，可定義為生物重油。生物重油可制作生物瀝青或作為瀝青組分制作道路瀝青等瀝青產(chǎn)品、防水劑等，也可單獨(dú)或與石化渣油混合做燃料油等作為燃料使用。生物重油硫含量低于0.05% (質(zhì)量比)，熱值超過普通0#柴油，燃燒過程充分，尾氣排放清潔，具有良好的燃料性能。伴隨生物柴油生產(chǎn)，大量生物重油可不斷同時(shí)生產(chǎn)，價(jià)廉易得。生物重油閃點(diǎn)高于180°C，便于安全儲運(yùn)。生物重油來源于動(dòng)植物油脂，無生物毒性和環(huán)境危害，可安全使用。
[0008]作為生物能源研究開發(fā)和生產(chǎn)單位，我公司在生物質(zhì)固體燃料生產(chǎn)實(shí)踐過程中，應(yīng)用成熟的生物質(zhì)固體生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)，兼顧使用生物柴油生產(chǎn)線副產(chǎn)品生物重油取得了良好效果。
[0009]根據(jù)產(chǎn)品直徑長度等外形規(guī)格要求，將植物秸桿、樹枝木塊、廢菌料等不同原料干燥后破碎至適當(dāng)粒度，再根據(jù)產(chǎn)品熱值要求混合復(fù)配。綜合考慮不同原料對生物重油的吸收能力和產(chǎn)品熱值要求，噴灑攪拌一定比例的生物重油，之后壓制成型，冷卻后包裝入庫存放。由于秸桿類表普遍存在植物蠟層以及纖維之間多孔疏松和大比表面積狀態(tài)都特別適合與生物重油的浸潤吸納粘接。生物重油受熱和高壓易發(fā)生交聯(lián)固化形成膠體或樹脂狀物質(zhì)，壓縮成型時(shí)的局部高壓和摩擦升溫強(qiáng)化此固化成型反應(yīng)。生物重油本身具有一定潤滑性，壓縮成型時(shí)物料與機(jī)械之間摩擦顯著降低，生產(chǎn)效率顯著升高。生物重油具有疏水性，成型產(chǎn)品外觀光滑帶光澤，長期儲存不潮解、不發(fā)霉。生物重油的易燃燒和熱值高使生物質(zhì)固體燃料產(chǎn)品易于引火，火力旺，火焰明亮清潔、無飛灰、析碳，使用效果優(yōu)良。由于沒有加入石灰等物質(zhì)，燃燒灰燼極少，且不出現(xiàn)渣熔融固化現(xiàn)象，對固廢減排也有明顯促進(jìn)意義。
[0010]生物重油摻加量過少則粘接力弱，潤滑性差，造成加工困難，成產(chǎn)成本上升，產(chǎn)品熱值外觀、密實(shí)程度等綜合品質(zhì)下降。摻加量過多，超過最大吸收能力則存在浪費(fèi)生物重油，產(chǎn)品較軟現(xiàn)象。實(shí)際應(yīng)用中不同原料有相應(yīng)適宜的最佳比例范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]針對上述問題，本發(fā)明提供一種價(jià)廉易得、產(chǎn)量充足、低硫環(huán)保、無毒易降解、使用方