一種輕質碳纖維生物質成型燃料及其制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種輕質碳纖維生物質成型燃料，以預處理后的玉米秸稈為原料進行為期10?20d的厭氧發酵后可提高成型燃料的機械耐久性，最后將沼渣經干燥粉碎后復合抗結渣劑和助燃劑及碳纖維等其他有效成分于6MPa條件下壓縮成型，該制備過程成型快所需壓力小有助于降低設備磨損；本發明以碳酸鎂作為抗結渣劑，在燃燒過程中Mg元素與玉米秸稈中固有的、能引起結渣的Si、K、Na等元素發生了反應，生成了新的化合物K2Mg(SO4)2而使其具有抗結渣性能，以工業酒精等作為引火助燃劑提高了燃料的燃燒效率和熱能，制備的成型燃料質輕、可以充分的燃燒，且燃燒后的產物富含各種元素，可用做農業肥料，做到循環利用，不污染環境。
【專利說明】
一種輕質碳纖維生物質成型燃料及其制作方法
技術領域
[0001]本發明涉及生物質燃料技術領域，尤其涉及一種輕質碳纖維生物質成型燃料及其制作方法。
【背景技術】
[0002]生物質能因其可再生、資源豐富、環境友好而成為世界第四大能源，也是唯一可以運輸與儲存的清潔可再生能源，主要是利用現代化的生物質能源技術將農業廢棄物、采伐剩余物、畜禽糞便、城市固體廢物、生活污水和工業有機廢水等原料加工成生物質顆粒燃料、生物柴油、生物燃料乙醇等終端產品。生物質燃料在后期利用過程中幾乎沒有S02排出，減少了其利用過程中產生的煙氣所引起的酸雨及溫室效應的危害，使得生物質能源擁有了更為廣闊的應用前景和發展空間，因而發展生物質燃料已成為人類解決能源問題和改善環境的一個重要手段和發展方向。中國是農業大國，生物質資源豐富，每年農作物秸桿的產量超過7億t，其中可利用量約為5.055億t，占中國生物質資源總量的50%-60%，因此，對其轉化利用具有重要意義。農作物秸桿等原料存在結構松散、密度小、分布不集中、熱效率低、不便運輸和存儲等諸多缺陷，不利于大規模利用，利用機械力將生物質壓縮或擠壓成為密度較大、熱效率高，便于運輸存儲的固體燃料是目前較為先進的一種生物質利用方式。
[0003]《秸桿厭氧發酵改性制備成型燃料試驗》一文針對秸桿壓縮成型存在設備磨損嚴重和厭氧發酵面臨的抗生物降解屏障，提出了一種秸桿厭氧發酵改性制備成型燃料的思路并進行了試驗研究。文中以玉米秸桿為原料，對原料分別進行為期1d和20 d的厭氧發酵，發酵后的沼渣經粉碎和干燥后于100°C、6 MPa條件下壓縮成直徑10 mm的顆粒燃料。試驗結果表明:秸桿厭氧發酵后，保留在沼渣中的能量大于轉移到沼氣中的能量，秸桿沼渣的能源價值高，然而發酵20 d后秸桿灰分含量是未發酵秸桿的3倍，可能會使其結渣性增強，且文中制得的成型燃料熱值僅比原料提高了 5.82%左右，無法滿足高爐或有高熱值需求的場所，且用于小型炊事爐時存在點不著火、點火時間長和煙氣污染等問題，燃燒效率低，需要加以改性以獲得高熱值、抗結渣的新型生物質成型燃料。
【發明內容】
[0004]本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種輕質碳纖維生物質成型燃料及其制作方法。
[0005]本發明是通過以下技術方案實現的:
一種輕質碳纖維生物質成型燃料，由下列重量份的原料制成:玉米秸桿100、蝦皮粉12-14、水稻秸桿18-20、碳酸鎂4-6、氧化鐵5-7、碳纖維3_5、工業酒精6_8、木炭2.3-2.6、工業鹽1-3、白石粉1-2、藍晶石17_19、適量水。
[0006]所述的一種輕質碳纖維生物質成型燃料的制作方法，包括以下步驟:
(I)將木炭放入工業酒精中浸泡10-12小時，取出抽真空干燥并研磨成粉，加入白石粉、碳纖維混勻，升溫至80-90°C超聲研磨10-15分鐘，干燥制得助燃劑； (2 )將藍晶石用5-10wt%鹽酸溶液浸泡1-2小時，用熱水洗滌至無氯離子，加水于80-1000C下超聲波研磨8-10分鐘，烘干，加入氧化鐵于680-760 °C下焙燒2_4小時，冷卻至室溫研磨制得改性藍晶石粉；
(3)將玉米秸桿、水稻秸桿用60-70°C的熱水浸泡10-12小時，過濾投入發酵池內，控制發酵池溫度在30-50°C，濕度為50-60%，厭氧發酵處理20-30小時，加入改性藍晶石粉、蝦皮粉攪拌均勻隔絕空氣繼續發酵10-20天，過濾烘干，放入粉碎機中粉碎至60-80目；
(4)往步驟(3)物料中加入助燃劑、水及其它剩余成分混勻，送入擠壓成型機，以6MPa的成型壓力擠壓成直徑為5-8_，長度為3-8cm的圓柱形顆粒，干燥，出料。
[0007]本發明的優點是:本發明以預處理后的玉米秸桿為原料進行為期10-20d的厭氧發酵后秸桿半纖維素和纖維素的相對含量降低，木質素相對含量增加，揮發分含量減少，苯醇抽提物下降可提高成型燃料的機械耐久性，最后將沼渣經干燥粉碎后復合抗結渣劑和助燃劑及碳纖維等其他有效成分于6MPa條件下壓縮成型，該制備過程成型快所需壓力小有助于降低設備磨損;本發明以碳酸鎂作為抗結渣劑，在燃燒過程中Mg元素與玉米秸桿中固有的、能引起結渣的S1、K、Na等元素發生了反應，生成了新的化合物K2Mg(SO4)2而使其具有抗結渣性能，以工業酒精等作為引火助燃劑提高了燃料的燃燒效率和熱能，制備的成型燃料質輕、可以充分的燃燒，且燃燒后的產物富含各種元素，可用做農業肥料，做到循環利用，不污染環境。
【具體實施方式】
[0008]一種輕質碳纖維生物質成型燃料，由下列重量份的原料制成:玉米秸桿100、蝦皮粉12、水稻秸桿18、碳酸鎂4、氧化鐵5、碳纖維3、工業酒精6、木炭2.3、工業鹽1、白石粉1、藍晶石17、適量水。
[0009]所述的一種輕質碳纖維生物質成型燃料的制作方法，包括以下步驟:
(I)將木炭放入工業酒精中浸泡10-12小時，取出抽真空干燥并研磨成粉，加入白石粉、碳纖維混勻，升溫至80-90°C超聲研磨10-15分鐘，干燥制得助燃劑；
(2 )將藍晶石用5-10wt%鹽酸溶液浸泡1-2小時，用熱水洗滌至無氯離子，加水于80-1000C下超聲波研磨8-10分鐘，烘干，加入氧化鐵于680-760 °C下焙燒2_4小時，冷卻至室溫研磨制得改性藍晶石粉；
(3)將玉米秸桿、水稻秸桿用60-70°C的熱水浸泡10-12小時，過濾投入發酵池內，控制發酵池溫度在30-50°C，濕度為50-60%，厭氧發酵處理20-30小時，加入改性藍晶石粉、蝦皮粉攪拌均勻隔絕空氣繼續發酵10-20天，過濾烘干，放入粉碎機中粉碎至60-80目；
(4)往步驟(3)物料中加入助燃劑、水及其它剩余成分混勻，送入擠壓成型機，以6MPa的成型壓力擠壓成直徑為5-8_，長度為3-8cm的圓柱形顆粒，干燥，出料。
[0010]使用本發明生產的生物質成型燃料的技術參數指標如下:
(1)松弛密度為1.185g/cm3;
(2)硫含量:0.276%;
(3)灰分:5.93%;
(4)熱值:26.62MJ/kg。
【主權項】
1.一種輕質碳纖維生物質成型燃料，其特征在于，由下列重量份的原料制成:玉米秸桿100、蝦皮粉12-14、水稻秸桿18-20、碳酸鎂4_6、氧化鐵5_7、碳纖維3_5、工業酒精6_8、木炭2.3-2.6、工業鹽I_3、白石粉1-2、藍晶石17_19、適量水。2.根據權利要求1所述的一種輕質碳纖維生物質成型燃料的制作方法，其特征在于包括以下步驟: (1)將木炭放入工業酒精中浸泡10-12小時，取出抽真空干燥并研磨成粉，加入白石粉、碳纖維混勻，升溫至80-90°C超聲研磨10-15分鐘，干燥制得助燃劑； (2)將藍晶石用5-10wt%鹽酸溶液浸泡1-2小時，用熱水洗滌至無氯離子，加水于80-1000C下超聲波研磨8-10分鐘，烘干，加入氧化鐵于680-760 °C下焙燒2_4小時，冷卻至室溫研磨制得改性藍晶石粉； (3)將玉米秸桿、水稻秸桿用60-70°C的熱水浸泡10-12小時，過濾投入發酵池內，控制發酵池溫度在30-50°C，濕度為50-60%，厭氧發酵處理20-30小時，加入改性藍晶石粉、蝦皮粉攪拌均勻隔絕空氣繼續發酵10-20天，過濾烘干，放入粉碎機中粉碎至60-80目； (4)往步驟(3)物料中加入助燃劑、水及其它剩余成分混勻，送入擠壓成型機，以6MPa的成型壓力擠壓成直徑為5-8_，長度為3-8cm的圓柱形顆粒，干燥，出料。
【文檔編號】C10L9/10GK105969470SQ201610090423
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年2月18日
【發明人】鄭躍輝
【申請人】安徽東方金河精密機械制造有限公司