[发明专利]秸秆生物质燃料的制备方法

说明书

本发明涉及生物质燃料生产技术领域，更具体涉及一种秸秆生物质燃料的制备方法；对大豆蛋白依次进行热处理、碱处理和交联处理得到改性大豆蛋白胶粘剂，将改性大豆蛋白胶粘剂与农作物秸秆混合喂入成型设备中，在常温下压制成型，得到块状燃料；本发明的有益效果在于：提供一种秸秆生物质燃料的制备方法，使用天然胶粘剂替代木质素使松散的秸秆粘结，在压力作用下即可挤压成型，制得的秸秆生物质燃料质地紧密、机械强度高。由于秸秆纤维之间并不依靠木质素来粘结，因此不仅可常温压制，而且对秸秆的粉碎程度要求低，有助于降低工艺难度、减少劳动强度、降低生产成本，为生物质固体燃料的推广使用创造有利条件。

技术领域

本发明涉及生物质燃料生产技术领域，更具体涉及一种秸秆生物质燃料的制备方法。

背景技术

我国废弃物资源丰富，每年的生产活动会产生数亿吨的农作物秸秆，这些废弃物密度小、体积蓬松、堆积量大，销毁处理时不仅需要一定的人力、物力，而且还会污染环境，通过生物质致密成型技术可以将废弃农作物秸秆转化为高附加值的生物质成型燃料。

成型是生物质致密成型技术中的关键工艺之一。现有技术中，基于农作物秸秆中所含的木质素为非晶体结构，在温度达到70～187℃时开始软化，因此采用热压工艺即可将松散的秸秆压缩、并通过软化的木质素粘结成棒状、粒状或块状成型燃料。该技术的不足之处在于：一、木质素的软化点与秸秆原料中的含水率相关，如果原料中含水率较高，如高于15％时，木质素的软化点会降低，实际热压温度也会随之降低，致使产品强度大幅下降，储运过程中产品表面容易开裂，燃烧后发烟现象严重。二、当待加工秸秆粒径过大时，物料间的热传导较差，使用常规温度难以实现有效粘结，因此该成型工艺要求秸秆的颗粒不宜过大。因此为制得较高品质的生物质固体燃料，现有技术需要通过提高粉碎成都来减小物料粒径，通过在烘干和热压工序中提高加热温度或加热时间来降低物料或产品中的含水率，如此不仅增大了劳动强度且能源消耗大，生物质燃料的生产成本高，推广应用难度大。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出一种生物质成型固体燃料及其生产方法，通过引入改性大豆蛋白胶粘剂，使秸秆在常温下即可受压成型，降低了生物质燃料的生产成本。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种秸秆生物质燃料的制备方法，对大豆蛋白依次进行热处理、碱处理和交联处理得到改性大豆蛋白胶粘剂，将改性大豆蛋白胶粘剂与农作物秸秆混合喂入成型设备中，在常温下压制成型，得到块状燃料。

在上述技术方案中，农业秸秆类废弃物包括但不限于玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、花生秸秆、棉花秸秆、大豆秸秆。热处理时，大豆蛋白发生热变性，分子由原来的卷曲紧密结构舒展开来，内部的疏水基团暴露在外部，溶解度降低。此外，蛋白质分子受热后，可能发生缔合作用，粘度增加。碱处理促使蛋白质分子内氢键断裂，有助于大豆蛋白的解聚，提高蛋白质的溶解度，暴露出极性和非极性基团，提高胶接强度并提高耐水性。经交联处理后，可以得到机械性能、粘结性能良好的改性大豆蛋白胶粘剂，其可以实现与农作物秸秆的有效粘结，在压力作用下，可以得到质地紧密、机械强度高的生物质固体燃料。

为平衡粘结强度和原料成本，所述农作物秸秆与改性大豆蛋白胶粘剂按照10：1-5的体积比例混合压制成型。

具体的方案为，所述改性大豆蛋白胶粘剂的制备方法如下：

a)在超声波和热环境下，将大豆蛋白投入碱溶液中进行碱处理，得改性大豆蛋白；

b)在含水溶液中，将改性大豆蛋白、甲醛、苯酚、十二烷基苯磺酸钠混合搅拌5分钟，之后加入硅油，在85-95℃下搅拌反应1-2小时，对所得反应产物进行冷却、过滤和微波干燥处理，得到改性大豆蛋白胶粘剂。

超声波处理和微波干燥均能加剧大豆蛋白分子运动，促使形成粘度更高的改性大豆蛋白胶粘剂。

进一步的，所述步骤a)中大豆蛋白与碱溶液的混合比例为1:2-10，碱溶液的PH≤11。