一种曝气型生物质成型燃料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及生物质成型燃料技术领域，具体为一种曝气型生物质成型燃料的制备 方法。
【背景技术】
[0002] 随着经济的发展。能源和环境问题已成为全球关注的焦点，传统的诸如煤、石油和 天然气等化石能源由于日益枯竭带来的能源危机和其燃烧产生的污染问题日益突出，开发 洁净的可再生能源迫在眉睫。生物质是一种多样性的能源资源，来源广泛，应用简单，作为 一种有效的替代能源具有良好的应用前景。近些年来，利用林木加工废弃物，秸杆等粉碎加 工后制成生物质颗粒燃料的研究和应用也逐渐增加，目前生物质能源主要通过直接挤压成 型直接形成条状、颗粒状或块状，在加工过程中，水分问题对于生物质燃料的加工过程和性 能的影响不可避免，如果水分含量过高，会造成生物质燃料在储存的过程中形成熟化腐烂， 在燃烧过程也会由于水分含量问题造成燃烧性能的发挥；若水分含量偏低，层压加工难度 大，严重影响生物质燃料压实密度的提升。。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种曝气型生物质成型燃料的制备方法，充分考虑生物质燃 料水分含量的影响，充分利用生物质燃料内部的水分，具有加工方便、产品燃烧性能高、通 用性强、成本低廉和便于规模化生产的特点。
[0004] 本发明可以通过以下技术方案来实现： 本发明公开了一种曝气型生物质成型燃料的制备方法，包括以下步骤：第一步、生物质 燃料基板的制备，把纤维素类的生物质碎肩进行粉碎、预烘，加入相当于生物质碎肩原料干 料重量3~8%的生石灰、2~5%的高岭土，混合均匀，挤压成型得到规整形状的生物质燃料 基板；第二步、曝气型粘结剂的制备，在纤维类粘合剂按照质量配比3~10%加入碳酸氢钠 曝气剂，搅拌混合均匀得到曝气型粘结剂；第三步、生物质燃料基板的表面处理，将第一步 所得的生物质燃料基板进行表面粗糙化处理，然后在生物质燃料基板需要压合的表面涂覆 第二步所得曝气型粘结剂形成曝气粘结层；第四步、层压成型，把涂有曝气型粘结剂的若干 曝气型粘结剂上下表面对齐，然后通过辊压机对辊层压，得到最终的层压式生物质成型燃 料。
[0005] 在第一步中，通过加入生石灰和高岭土，生石灰既可以在混合的过程中吸收水分 形成消石灰，所形成的消石灰和高岭土产生粘结作用，从而把生物质碎肩原料相互粘连，方 便挤压成型；而且，生石灰在吸收水分形成消石灰的过程中可以产生大量的热，从而软化生 物质碎肩原料，降低挤压成型难度。在第二步中，通过在纤维素类粘结剂中加碳酸氢钠形成 曝气型的粘结剂，最终在形成生物质成型燃料的曝气型粘结剂层，通过在生物质燃料基板 设置有曝气粘结层，曝气粘结层中包含有加热可以产生二氧化碳的碳酸氢钠，既可以利用 碳酸氢钠分解的过程中加速不同层之间的分离增大燃烧接触的表面积，又可以通过产生的 二氧化碳逸出时带出水蒸气生成水煤气提升燃烧性能，从而使用生物质燃料的燃烧更加充 分，有效提高了生物质成型燃料的燃烧性能；而且，碳酸氢钠具有吸水性，吸水后生成十水 碳酸氢钠，有效提升生物质燃料的储存性能。因此，选择碳酸氢钠混合在纤维素粘合剂里 面，且碳酸氢钠的质量比例在3~10%之间，使碳酸氢钠均匀分散在纤维素粘合剂里面，有 效保证了碳酸氢钠分解时产生的使生物质燃料基板之间的分离力比较均匀，产生的二氧化 碳在实现生物质燃料基板层间分离时也可以利用二氧化碳逸出过程中带动水蒸气与炽热 的焦炭接触生成水煤气充分发挥生物质成型燃料的燃烧性能。若碳酸氢钠在曝气粘结层的 含量较高超过10%时，碳酸氢钠在高温急剧分解的反应会比较剧烈，生成的二氧化碳本质 为阻燃气体，对于提升燃烧性能有反作用；若碳酸氢钠在曝气粘结层的含量较低压少于3% 时，碳酸氢钠分解产生的分离能力有限，产生的二氧化碳的量也偏少，吸水能力也有限，直 接影响生物质燃料的储存和分离助燃的效果，特别是生物质成型燃料厚度较厚和层数较多 时会严重影响到生物质成型燃料燃烧的充分程度，制约生物质成型燃料燃烧性能的提高。 而且，通过设置曝气粘结层，既可以根据需要设置多层的生物质燃料基板满足厚度的要求， 也有效保证高密度生物质成型燃料的燃烧性能的发挥，具有较强的通用性。此外，选用的原 料为常规原料节省原料成本，采用的曝气剂碳酸氢钠用量非常少加工过程非常简单，加工 过程无需匹配专门的加工设计，有效降低制造成本，便于规模化推广使用。在第三步中，通 过上下表面的对齐层压，可以根据需要层压出不同形状要求的生物质成型燃料，同时，不同 生物质燃料基板在层压的过程中，曝气型粘结剂层被进一步挤压，接触面的凹陷和凸起错 位连接，不仅可以保证层压过程中不同基板之间的结合力，而且孔隙被挤压后可以有效促 进曝气型粘结剂层在加热条件下发挥反应加速不同基板的分离，增大基板与二氧化碳的接 触面积，提升然生性能。此外，通过层压的方式，生物质成型燃料的制备更加简单，层压形成 的厚度更加灵活，高厚度和高致密的生物质成型燃料的燃烧时间显著提高，热量效果也获 得了一定程度的提升。
[0006] 第一步所述生物质燃料基板的制备过程中，预烘过程控制生物质碎肩的水分含量 为8%至15%。通过合理控制生物质燃料的水分含量，既有效降低生物质燃料压实加工的难 度，又有效避免由于水分含量过高对于生物质成型燃料的储存造成影响。
[0007] 所述生物质碎肩原料的材料包括农业废弃物、木质素和/或油料作物废弃物，可 以根据实际需要，灵活选用不同类型的材料，充分降低成本，拓展生物质成型燃料的使用。
[0008] 所述农业废弃物包括秸杆、玉米芯、甘蔗渣、藻类和水萌芦中的一种或一种以上的 混合物，来源非常广泛，有效降低生产制造成本。
[0009] 所述木质素包括木块、木肩和树皮中的一种或一种以上的混合物，来源非常广泛， 有效降低生产制造成本。
[0010] 所述油料作物废弃物包括棉籽、麻籽和油桐中的一种或一种以上的混合物，来源 非常广泛，有效降低生产制造成本。
[0011] 所述纤维类粘合剂为废纸浆和/水解纤维，来源非常广泛，有效降低生产制造成 本，既能起到粘结作用，又有效分散碳酸氢钠保证曝气剂的安全效果。
[0012] 所述曝气粘结层与所述生物质燃料基板的厚度比为1:30~1:70,可以根据实际 需要选用不同的厚度比，进一步提升生物质成型燃料的厚度要求，并未生物质成型燃料的 高压实密度提供潜在的提升空间。
[0013] 所述生物质燃料基板为充气型生物质燃料基板，所述充气型生物质燃料基板在制 备过程中加入相当于生物质碎肩原料干料重量3~8%的生石灰、2~5%的高岭土，充气混 合均匀。选用充气型生物质燃料基板，可以进一步在燃烧过程中增大生物质成型燃料的接 触比表面积，促进生物质成型燃料燃烧性能的发挥。
[0014] 所述生物质燃料基板的层数为两层及以上，可以根据实际需要灵活选用符合要求 的厚度，进一步拓展生物质成型燃料的厚度。
[0015] 本发明一种曝气型生物质成型燃料的制备方法，具有如下的有益效果： 第一、加工方便，通过先加工生物质燃料基板和曝气型粘结剂的方式再进行层压形成 最终的生物质成型燃料，生物质燃料基板和曝气型粘结剂的加工过程简单，对辊层压的过 程操作方便，加工生产便捷性高； 第二、产品燃烧性能高，通过在生物质燃料基板设置有曝气粘结层，曝气粘结层中包含 有加热可以产生二氧化碳的碳酸氢钠，既可以利用碳酸氢钠分解的过程中加速不同层之间 的分离增大燃烧接触的表面积，又可以通过产生的二氧化碳带动水蒸气逸出与焦炭接触生 成水煤气实现助燃作用，从而使用生物质燃料的燃烧更加充分，有效提高了生物质成型燃 料的燃烧性能； 第二、通用性强，通过设置曝气粘结层，既可以根据需要设置多层的生物质燃料基板 满足厚度的要求，也有效保证高密度生物质成型燃料的燃烧性能的发挥，具有较强的通用 性； 第四、成本低廉，选用的原料为常规原料节省原料成本，加工流程非常简单，采用的设 备均为常规设备无需较大的设备投资节省设备投资成本，进一步降低制造成本； 第五、便于规模化生产，曝气型生物质成型燃料的制备方法结构简单，有效简化加工 工序，且均为常规化操作，操作连续性高，有效降低规模化生产的难度。