[发明专利]一种作物秸秆炭化物载醇固体燃料及其制备方法

说明书

技术领域    

本发明涉及一种固体醇燃料及其制备方法，特别是一种作物秸秆炭化物载醇固体燃料及其制备方法。

背景技术    　

固体酒精是一种新型的固体燃料,具有安全、经济、方便、美观等特点,被广泛应用于餐饮业、旅游业和野外作业等场合。近几年来,报道了多种制备固体酒精的方法, 最主要区别在于所选胶凝剂的不同。目前,所使用的胶凝剂主要有高级脂肪酸、醋酸钙、纤维素衍生物以及其他天然或合成高分子化合物等，其中以硬脂酸的应用最为广泛。

通常制备固体酒精时存在胶凝剂添加量的控制问题。如果胶凝剂用量偏少，制得的固体酒精硬度不足，存储、运输困难，燃烧过程易融化流淌；若胶凝剂用量较大，虽可增加硬度、延长燃烧时间，但燃烧过程易产生较浓重的烟、味，残渣量增大，且增加了生产成本。如何在胶凝剂添加量较少时使固体酒精仍具有较好的使用性能，是个值得探讨的问题。

作物秸秆的高效开发应用也一直是人们关注的焦点之一。据统计，我国每年粮食作物的秸秆产量超过6亿t，仅玉米秸秆就占40%左右。此外，麻类作物因具有种植适应性广、纤维产量高、生态效应显著的特性，已被列为2l世纪的优势作物在国内外大面积推广种植，2008年世界上仅黄麻、红麻种植面积就达156.6万hm²，因此麻秆的资源也十分丰富。

目前作物秸秆主要应用作肥料、饲料、能源和制浆造纸工业的原料,还有大量的秸秆仍被弃置于自然环境，或被露天焚烧，造成了秸秆资源的严重浪费（余雕，耿增超.农业秸秆生物质转化利用的研究进展.西北林学院学报，2010，25(1)：157～161）。将作物秸秆炭化并作为吸收醇燃料的载体的研究未见报道。

为了充分利用作物秸秆的丰富资源，对其进行高值化综合利用，同时为了克服固体酒精的诸多缺陷，研制出一种生产成本更低廉、燃烧性能更优异的新型固体燃料，具有显著的实际意义和应用价值。

发明内容    

本发明的目的在于提供一种成本低廉且燃烧性能优异的作物秸秆炭化物载醇固体燃料及其制备方法。

本发明的一种作物秸秆炭化物载醇固体燃料，包括以下组份：

（1）    载体材料：作物秸秆的炭化物；

（2）    醇燃料:工业酒精；

（3）    胶凝剂。

其中所述醇燃料与胶凝剂按重量份数比例如下：

醇燃料:工业酒精                100重量份

胶凝剂：                       1～5重量份。

所述的作物秸秆为秆径大于1cm的麻类作物或粮食作物的秸秆。所述作物秸秆的炭化物为棒状、块状中的一种或两种。

所述胶凝剂为高级脂肪酸盐、改性天然高分子化合物或醋酸钙。

所述高级脂肪酸盐优选为硬脂酸钠；所述改性天然高分子化合物优选为纤维素的改性物，更优选为纤维素硝酸酯。

上述作物秸秆炭化物载醇固体燃料的具体制备步骤如下：

第一步，将作物秸秆干燥、切段后，装入炭化装置中，加热至250 ℃～500 ℃后，保温炭化1 h～4 h，冷却后取出，得到作为吸载醇燃料的载体材料作物秸秆的炭化物；

第二步，将100重量份的工业酒精，与1～5重量份的胶凝剂混合均匀，得到含有胶凝剂的酒精溶液；

第三步，将作物秸秆的炭化物放入含有胶凝剂的酒精溶液中，使作物秸秆的炭化物吸收饱和量的酒精溶液；

第四步，取出吸载了饱和量酒精溶液的作物秸秆的炭化物；含有胶凝剂的酒精溶液在作物秸秆炭化物的孔隙中逐渐形成均匀凝胶，最终得到作物秸秆炭化物载醇固体燃料；将产品密封包装。

其中步骤二的条件温度为10 ℃～90 ℃。

步骤三所述的使作物秸秆的炭化物吸收饱和量的酒精溶液的方法，包括回流法、减压浸注法或加压浸注法。

本发明利用麻类、玉米、高粱等作物的茎杆具有比重轻、管孔大的特点，经第一步适度炭化后，制得具有高吸贮容量的炭材料。该炭化物材料外观上保持秸秆切段后的棒状和/或块状形态，微观上维持原料固有的大管孔构造（如图1所示），可以吸载自身重量2～15倍重的酒精（依秸秆原料的品种不同、生长部位不同和种植管理水平不同而存在差异），是醇固体燃料的生态环保型的优良载体。

本发明的作物秸秆炭化物载醇固体燃料，利用作物秸秆炭化物刚性、相对封闭的孔壁，再结合添加的少量胶凝剂，就能使吸贮在载体炭的孔隙内呈凝胶态的醇燃料挥发性低，耐储存性好,且产品的硬度大，燃烧过程火焰稳定、不会发生崩塌流淌，燃烧时间长。