技术领域
[0001] 本
发明涉及生物质燃料技术领域，具体涉及一种结合多种农林剩余物的生物质成型燃料及其制备方法。
背景技术
[0002] 以木屑、竹屑、树枝、秸秆、
植物壳等为原料，经过专业机械、特殊工艺，无任何化学添加剂，高压低温压缩成型的燃料统称为生物质燃料。生物质燃料发热量高，清洁无污染，是替代化石
能源的高科技环保产品。生物质燃料在燃烧时所释放出的CO2大体上相当于其生长时通过光合作用所吸收的CO2，所以生物质燃烧的
温室气体CO2为零排放。生物质燃料属于
可再生能源，只要有阳光存在，绿色植物的光合作用就不会停止，生物质能源就不会枯竭，温室气体保持动态平衡，没有任何的环境污染问题。
[0003] 现有生物质成型燃料大多为单一生物质成分，其中玉米秸秆成型燃料由于玉米秸秆中
硅铝比不合理，易形成灰渣结焦现象；稻壳成型燃料灰分大，燃尽率低，热效率低；花生壳成型燃料含硫份较高，烟气中二
氧化硫排放超标；单一木质成分成型燃料成本高，增加使用
费用。
发明内容
[0004] 本发明为了解决上述生物质成型燃料所存在的各种问题，现提供一种配比合理，不易结焦，降低各种大气污染物排放且提高燃料燃尽率，降低单位热值成本的生物质成型燃料。技术方案如下：
[0005] 本发明的技术方案是这样实现的：
[0006] 本发明提供一种结合多种农林剩余物的生物质成型燃料，包括下列组分：木屑、
农作物秸秆、经济作物剩余物、稻壳、
淀粉胶和尿素。
[0007] 作为本发明的进一步改进，所述生物质成型燃料包括下列重量份的组分：55-75份木屑、30-40份农作物秸秆、10-20份经济作物剩余物、10-20份稻壳、1-3份淀粉胶、1-5份尿素。
[0008] 其中木屑挥发分高，可提升燃料整体热值；经济作物剩余物热值高，燃点低，易于点火，容易燃尽，提高燃料燃尽率；稻壳
密度低，可使燃料形成孔隙，使氧气与燃料充分
接触，提高热效率；现有
锅炉多采用SCR或SNCR脱硝技术，脱硝剂大多为尿素，在生物质燃料中添加合理份额的尿素，可降低燃料燃烧过程中氮氧化物的生成，达到大气污染物排放中氮氧化物的超净标准；且尿素由一定的吸
水作用，提高燃料的低位发热量。
[0009] 现代锅炉烟气脱硝所使用的的SCR或SNCR技术多采用含氮量较高的化合物，如
氨气、
氨水和尿素等。其中尿素更易获得，成本低，且不存在安全隐患，在锅炉烟气脱硝中得到了最广泛的应用。
[0010] 作为本发明的进一步改进，所述经济作物剩余物为油料
种子残渣或
外壳。
[0011] 作为本发明的进一步改进，所述经济作物剩余物为山核桃皮、芝麻皮、葵瓜子壳、花生壳、蓖麻壳中的一种或其组合。
[0012] 山核桃皮、芝麻皮等油料残渣或外壳中脂肪含量较高，且脂肪种类多，具有好的润滑作用，可减少生物质颗粒与模具之间以及生物质颗粒之间的摩擦，且生物质颗粒脂肪具有助燃作用，有利于燃料的充分燃烧。
[0013] 作为本发明的进一步改进，所述木屑为树木采伐下脚料、木材加工所产生的木屑或其组合。
[0014] 作为本发明的进一步改进，所述木屑为落叶松、
马尾松、樟子松、杨木、椴木的木屑或其组合。
[0015] 作为本发明的进一步改进，所述淀粉胶选自玉米淀粉胶、大米淀粉胶、土豆淀粉胶、改性淀粉胶中的一种或其组合。
[0016] 作为本发明的进一步改进，所述农作物秸秆、木屑和经济作物剩余物的含水率≤8％。
[0017] 作为本发明的进一步改进，所述改性淀粉胶的制备方法为将玉米淀粉部分
水解后加入乙酸发生
酸化反应，生成部分酯化的改性淀粉胶黏剂，所述胶黏剂黏度在35-40s，
固化时间在2-3min。
[0018] 本发明进一步保护一种上述一种结合多种农林剩余物的生物质成型燃料的制备方法，包括：
[0019] (1)按比例将木屑、农作物秸秆、经济作物剩余物、稻壳放入
粉碎机中粉碎，然后放入烘干箱中干燥结束后取出，得到干燥混合物，
含水量不高于8％；
[0020] (2)将上述干燥混合物放入
马弗炉中，在氮气保护状态下加热至400-450℃，反应时间为1min，继续加热至480-520℃，反应40-50s，继续升温至535-570℃，反应20-30s，反应结束后，自然冷却至室温取出固液混合物，将固液混合物进行过滤得到滤渣，备用；
[0021] (3)将滤渣75％的
乙醇清洗1-2次后，至于加热炉上加热让乙醇挥发干净后，放入烘干箱中干燥，干燥结束后，取出滤渣，加入尿素，混合均匀，得到前体；
[0022] (4)将前体放入马弗炉中，在氮气的保护下，加热至700-1000℃，恒温静置60-80min，出料得到炭化固体颗粒，将颗粒与淀粉胶混合均匀后，
压制成型得到。
[0023] 本发明具有如下有益效果：本发明提供一种配比合理，不易结焦，降低各种大气污染物排放且提高燃料燃尽率，降低单位热值成本的生物质成型燃料。
[0024] 本发明制备的改性淀粉胶，首先将玉米淀粉在酸性环境中进行部分水解，得到具有大量反应活性点的高分子链段，然后与乙酸发生酸化反应，生成部分酯化的淀粉胶，增加了胶的黏度，缩短了固化时间；
[0025] 本发明采用分阶段将生物质进行高温裂解所得的固体生物质燃料，生物质中的木质素会发生逐步
软化并紧密粘接，粘接后的生物质燃料内部结构紧密，使燃料燃烧时间更长，体积减小，利于运输，再经过高温炭化处理使生物质燃料内部
纤维之间的作用
力大大提高，从而延长了燃烧时间，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
[0026] 下面将对本发明
实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0027] 实施例1
[0028] 原料组成(重量份)：
[0029] 55份木屑；木屑为落叶松木加工所产生的木屑；
[0030] 30-40份农作物秸秆；
[0031] 10份山核桃皮；
[0032] 木屑、农作物秸秆或山核桃皮的含水率≤8％；
[0033] 10份稻壳；
[0034] 1份大米淀粉胶；
[0035] 1份尿素。
[0036] 制备方法，包括：
[0037] (1)按比例将木屑、农作物秸秆、山核桃皮、稻壳放入粉碎机中粉碎，然后放入烘干箱中干燥结束后取出，得到干燥混合物，含水量不高于8％；
[0038] (2)将上述干燥混合物放入马弗炉中，在氮气保护状态下加热至400℃，反应时间为1min，继续加热至480℃，反应40s，继续升温至535℃，反应20s，反应结束后，自然冷却至室温取出固液混合物，将固液混合物进行过滤得到滤渣，备用；
[0039] (3)将滤渣75％的乙醇清洗1-2次后，至于加热炉上加热让乙醇挥发干净后，放入烘干箱中干燥，干燥结束后，取出滤渣，加入尿素，混合均匀，得到前体；
[0040] (4)将前体放入马弗炉中，在氮气的保护下，加热至700℃，恒温静置60min，出料得到炭化固体颗粒，将颗粒与大米淀粉胶混合均匀后，压制成型得到。
[0041] 实施例2
[0042] 原料组成(重量份)：
[0043] 75份木屑；木屑为马尾松木加工所产生的木屑；
[0044] 30-40份农作物秸秆；
[0045] 20份花生壳；
[0046] 木屑或花生壳的含水率≤8％；
[0047] 20份稻壳；
[0048] 3份玉米淀粉胶；
[0049] 5份尿素。
[0050] 制备方法，包括：
[0051] (1)按比例将木屑、农作物秸秆、花生壳、稻壳放入粉碎机中粉碎，然后放入烘干箱中干燥结束后取出，得到干燥混合物，含水量不高于8％；
[0052] (2)将上述干燥混合物放入马弗炉中，在氮气保护状态下加热至450℃，反应时间为1min，继续加热至520℃，反应50s，继续升温至570℃，反应30s，反应结束后，自然冷却至室温取出固液混合物，将固液混合物进行过滤得到滤渣，备用；
[0053] (3)将滤渣75％的乙醇清洗1-2次后，至于加热炉上加热让乙醇挥发干净后，放入烘干箱中干燥，干燥结束后，取出滤渣，加入尿素，混合均匀，得到前体；
[0054] (4)将前体放入马弗炉中，在氮气的保护下，加热至1000℃，恒温静置80min，出料得到炭化固体颗粒，将颗粒与玉米淀粉胶混合均匀后，压制成型得到。
[0055] 实施例3
[0056] 原料组成(重量份)：
[0057] 65份木屑；木屑为樟子松树采伐下脚料；
[0058] 35份农作物秸秆；
[0059] 15份蓖麻壳；
[0060] 木屑、农作物秸秆或蓖麻壳的含水率≤8％；
[0061] 15份稻壳；
[0062] 2份改性淀粉胶；
[0063] 3份尿素。
[0064] 改性淀粉胶的制备方法：
[0065] 将5g
盐酸(25％)加入200g、90℃的水中做催化剂,加100g玉米淀粉，搅拌水解5min，加入15g乙酸反应10min后用20％的氢氧化钠溶液调pH值为9.5,出料,制得改性淀粉胶黏剂，所述胶黏剂黏度在37s，固化时间在2.5min。
[0066] 制备方法，包括：
[0067] (1)按比例将木屑、农作物秸秆、蓖麻壳、稻壳放入粉碎机中粉碎，然后放入烘干箱中干燥结束后取出，得到干燥混合物，含水量不高于8％；
[0068] (2)将上述干燥混合物放入马弗炉中，在氮气保护状态下加热至420℃，反应时间为1min，继续加热至500℃，反应45s，继续升温至545℃，反应25s，反应结束后，自然冷却至室温取出固液混合物，将固液混合物进行过滤得到滤渣，备用；
[0069] (3)将滤渣75％的乙醇清洗1-2次后，至于加热炉上加热让乙醇挥发干净后，放入烘干箱中干燥，干燥结束后，取出滤渣，加入尿素，混合均匀，得到前体；
[0070] (4)将前体放入马弗炉中，在氮气的保护下，加热至850℃，恒温静置70min，出料得到炭化固体颗粒，将颗粒与改性淀粉胶混合均匀后，压制成型得到。
[0071] 对比例1
[0072] 与实施例3相比，改性淀粉胶由玉米淀粉胶替代，其他条件不变。
[0073] 原料组成(重量份)：
[0074] 65份木屑；木屑为樟子松树采伐下脚料；
[0075] 35份农作物秸秆；
[0076] 15份蓖麻壳；
[0077] 木屑、农作物秸秆或蓖麻壳的含水率≤8％；
[0078] 15份稻壳；
[0079] 2份玉米淀粉胶；
[0080] 3份尿素。
[0081] 制备方法，包括：
[0082] (1)按比例将木屑、农作物秸秆、蓖麻壳、稻壳放入粉碎机中粉碎，然后放入烘干箱中干燥结束后取出，得到干燥混合物，含水量不高于8％；
[0083] (2)将上述干燥混合物放入马弗炉中，在氮气保护状态下加热至420℃，反应时间为1min，继续加热至500℃，反应45s，继续升温至545℃，反应25s，反应结束后，自然冷却至室温取出固液混合物，将固液混合物进行过滤得到滤渣，备用；
[0084] (3)将滤渣75％的乙醇清洗1-2次后，至于加热炉上加热让乙醇挥发干净后，放入烘干箱中干燥，干燥结束后，取出滤渣，加入尿素，混合均匀，得到前体；
[0085] (4)将前体放入马弗炉中，在氮气的保护下，加热至850℃，恒温静置70min，出料得到炭化固体颗粒，将颗粒与玉米淀粉胶混合均匀后，压制成型得到。
[0086] 对比例2
[0087] 与实施例3相比，直接将干燥混合物至于马弗炉中加热至850℃，恒温静置70min。
[0088] 原料组成(重量份)：
[0089] 65份木屑；木屑为樟子松树采伐下脚料；
[0090] 35份农作物秸秆；
[0091] 15份蓖麻壳；
[0092] 木屑、农作物秸秆或蓖麻壳的含水率≤8％；
[0093] 15份稻壳；
[0094] 2份改性淀粉胶；
[0095] 3份尿素。
[0096] 改性淀粉胶的制备方法：
[0097] 将5g盐酸(25％)加入200g、90℃的水中做催化剂,加100g玉米淀粉，搅拌水解5min，加入15g乙酸反应10min后用20％的氢氧化钠溶液调pH值为9.5,出料,制得改性淀粉胶黏剂，所述胶黏剂黏度在37s，固化时间在2.5min。
[0098] 制备方法，包括：
[0099] (1)按比例将木屑、农作物秸秆、蓖麻壳、稻壳放入粉碎机中粉碎，然后放入烘干箱中干燥结束后取出，得到干燥混合物，含水量不高于8％；
[0100] (2)将上述干燥混合物放入马弗炉中，在氮气的保护下，加热至850℃，恒温静置70min，出料得到炭化固体颗粒，将颗粒与改性淀粉胶混合均匀后，压制成型得到。
[0101] 测试例1
[0102] 将本发明实施例1-3和对比例1、2制得的生物质成型燃料参照欧盟CEN/TS335固体生物质燃料技术规范进行测定，结果见表1。
[0103] 表1
[0104]
[0105] 由表1数据可知，本发明制得的结合多种农林剩余物的生物质成型燃料热效率和热值较高，具有节能效果，同时含硫量低，对环境友好，具有广阔的使用前景。
[0106] 与
现有技术相比，本发明提供一种配比合理，不易结焦，降低各种大气污染物排放且提高燃料燃尽率，降低单位热值成本的生物质成型燃料。
[0107] 本发明制备的改性淀粉胶，首先将玉米淀粉在酸性环境中进行部分水解，得到具有大量反应活性点的高分子链段，然后与乙酸发生酸化反应，生成部分酯化的淀粉胶，增加了胶的黏度，缩短了固化时间；
[0108] 本发明采用分阶段将生物质进行高温裂解所得的固体生物质燃料，生物质中的木质素会发生逐步软化并紧密粘接，粘接后的生物质燃料内部结构紧密，使燃料燃烧时间更长，体积减小，利于运输，再经过高温炭化处理使生物质燃料内部纤维之间的作用力大大提高，从而延长了燃烧时间，具有广阔的应用前景。
[0109] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
