[发明专利]生物质固体清洁燃料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种生物质固体清洁燃料，其特征在于，所述生物质固体清洁燃料是以污泥和生物质废弃物为原料，经预处理、酸碱处理和水热炭化处理后热压成型制得；所述生物质固体清洁燃料中碳的原子百分数为37.15%～50.24%；所述生物质固体清洁燃料的高位热值为13.50 MJ/kg～22.22 MJ/kg。

2.一种生物质固体清洁燃料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将生物质废弃物与污泥混合，搅拌均匀，得到污泥基生物质原料；

S2、调节步骤S1中得到的污泥基生物质原料的pH值为6～8，搅拌，得到污泥基生物质酸化/碱化原料；

S3、将步骤S2中得到的污泥基生物质酸化/碱化原料进行水热炭化反应，所得水热碳化反应后的产物经固液分离、恒温干燥、碾碎，得到污泥基生物质固体碳粉原料；

S4、将步骤S3中得到的污泥基生物质固体碳粉原料热压成型，得到生物质固体清洁燃料。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述生物质废弃物与污泥的质量比为1∶8～10；所述搅拌的转速为80 r/min～120 r/min。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述生物质废弃物为锯末、玉米秸秆、玉米芯和油菜秸秆中的至少一种；所述污泥为城市污水处理厂剩余脱水污泥；所述污泥的含水率为80%～90%。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述生物质废弃物在与污泥混合之前还包括烘干和碾碎处理；所述烘干的温度为40℃～70℃；所述烘干的时间为24h；所述碾碎为碾碎至粒径为1mm以下。

6.根据权利要求2～5中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，采用酸或碱液调节步骤S1中得到的污泥基生物质原料的pH值；所述酸为醋酸溶液；所述醋酸溶液的质量浓度为36%～38%；所述碱液为氢氧化钠溶液；所述氢氧化钠溶液的摩尔浓度为0.1mol/L～1mol/L；所述搅拌的转速为80 r/min～120 r/min；所述搅拌的时间为1h～3h。

7.根据权利要求2～5中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述水热炭化反应为在氮气气氛下以5℃/min～10℃/min的升温速率升温至220℃～300℃反应30min～4h；所述固液分离采用孔径为0.45μm～1μm的微孔滤膜；所述恒温干燥的温度为105℃～110℃；所述恒温干燥的时间为24h～36h。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述水热炭化反应之前还包括以下步骤：将污泥基生物质酸化/碱化原料转移至反应釜中，以10mL/min～30mL/min的流速往反应釜中通入氮气3min～5min，排净反应釜内的空气，继续通入氮气直至气压达到0.1MPa～0.5MPa；所述反应釜为高温高压反应釜。

9.根据权利要求2～5中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述热压成型采用热压成型装置；所述热压成型过程中控制温度为120℃～140℃；所述热压成型过程中，单次热压成型所需原料的质量为0.8g～1g，压力为2 kN～4 kN，持续时间为30s～40s。

10.一种如权利要求1所述的生物质固体清洁燃料或权利要求2～9中任一项所述的制备方法制得的生物质固体清洁燃料在燃烧产生能量中的应用。