[发明专利]一种生物质成型燃料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物质成型燃料的制备方法，尤其是以水葫芦与褐煤粉为原料制备成型燃料的方法，属于生物质能开发利用领域。

背景技术

    水葫芦学名“凤眼莲“，目前已成为世界上危害最严重的水生杂草。水葫芦于20世纪30年代传入我国后已广泛分布于华南、华中和华东地区，尤以云南、四川、湖南、湖北等省最广，给水域带来了极大危害，因此水葫芦的处理引起了人们的极大重视。

    目前，水葫芦的处理方式多样，主要有化学法、生物法、综合治理、人工打捞。越来越多的科学家认为，适量的水葫芦有利于净化水质，过多的水葫芦则会破坏生态多样性。其实若将水葫芦科学利用和管理，水葫芦也是一种很有潜力的可再生资源。科学家们于80年代就开始研究水葫芦治理利用研究，目前主要有四种利用方式：一是发酵转化，；二是利用水葫芦中含有大量氮磷钾的特点，将其制成有机、无机复合肥；三是从中提取营养元素。四是将其进行发酵处理，制取沼气。但是，由于水葫芦富含短纤维，不适宜作肥料和造纸原料，而且水葫芦的纤维、钾和氯的含量高、蛋白质含量低，不易被动物利用。此外，由于生物富集作用，还会对人类造成危害。

综上所述，水葫芦的开发利用潜力很大，但是利用还没有形成体系。事实上，由于水葫芦富含纤维，燃烧热值高、点火温度低，燃烧时内部易形成多空结构，便于燃烧时助燃气体的进入，若与一种稳定性能好的燃料配合，则可以相互补助，互取长短，制成一种稳定性好、活性高的固体成型燃料。

褐煤又名柴煤，是煤化程度最低的矿产煤。化学反应性强，在空气中容易风化，不易储存和远运，是我国主要的能源之一，随着资源的日益枯竭，大力加强低阶煤的利用，对我国能源高效利用有着重大的意义。我国已探明的褐煤保有储量为1311. 42 亿t，约占煤炭保有储量的13%。主要分布在云南、内蒙、东北等地。主要用于发电厂的燃料，也可作化工原料、催化剂载体、吸附剂、净化污水和回收金属等。褐煤含碳量60%～77%，挥发成分大于40%。恒湿无灰基高位发热量约为23.0-27.2兆焦/公斤（5500-6500千卡/公斤）。多呈褐色或褐黑色，褐煤水分大，燃点低（270°左右）。此外，褐煤还富含粘土类物质，如高岭土、伊利石、蒙脱石等，这些物质可以增加型煤的稳定性。有研究者比较了褐煤、高挥发分烟煤、无烟煤等的热稳定和热化学性质，发现低阶煤褐煤的单位结合能（E_b/eV=428.37）相对较大，所以褐煤属于低活性煤，而水葫芦的添加可以弥补这一缺陷，利用水葫芦自身的高活性，可以提高褐煤的燃烧活性，而褐煤的燃烧稳定性又弥补了水葫芦的燃烧不稳定性。而且水葫芦中富含氮、钾等元素，可以作为褐煤催化气话的良好催化剂，从而提高低活性褐煤的燃烧气化活性。

发明内容

    本发明旨在提供一种生物质成型燃料的制备方法，该方法是以水葫芦为生物质原料制备生物质型煤，本方法扩宽了水葫芦的利用范围，实现水葫芦资源化。

本发明方法通过如下具体方案实现本发明目的：

（1）将水葫芦在70-100℃干燥5-12h，使其水分含量低于15%，然后粉碎至粒度小于4mm；

（2）将褐煤进行常规粉碎呈粉状并用20-40目筛筛分。

（3）将粉碎后的水葫芦15-30质量份与10-15质量份的造纸废液或秸秆粘结剂混合，并搅拌均匀，混合物再与55-75质量份的褐煤混合均匀，最后在120-180℃、30-55MPa条件下用模具压制成型，即得到生物质成型燃料。

本发明中秸秆粘结剂是将自然干燥后的秸秆，粉碎至粒度为4-6cm，在秸秆中加入质量百分比浓度为1-4%的氢氧化钠溶液，在90℃下搅拌1-1.5h后冷却备用，其中秸秆和氢氧化钠溶液的混合比例为质量比1：2-5；其中秸秆为各种农作物秸秆，如玉米、大蒜、高粱、稻米、小麦等。

本发明中秸秆干燥后含水率低于30%。

本发明中造纸废液是来自造纸厂生产中产生的废水，使用时在90℃条件下加热1.5h，冷却备用。

生物质型煤的跌落强度测定方法采用GB／T154959规定的方法测定，而热稳定性按照《型煤热稳定性测定方法的研究》中公开的方法。

本发明的优点和技术效果如下：