一种用于生物质成型的复合型添加剂及其使用方法与流程

本发明属于生物质
技术领域：
，更具体地，涉及一种用于生物质成型的复合型添加剂及其使用方法，该添加剂非常适用于对生物质成型颗粒/成型块的成型工艺，是种可将生物质原料粘结后加工成生物质成型颗粒/成型块的添加剂，制得的成型生物质材料干燥后可直接作为生物质燃料使用。
背景技术：
：目前中国的可再生能源尤其是生物质能源的潜在产量巨大，尤其是十三五规划后，成型颗粒的产量要比十二五规划翻了几番，同时针对现在各地所出现的由化石燃料利用所引起的污染问题也越来越得到政府的重视。生物质成型工艺按温度可分为加热成型和常温成型两大类，前者是在压缩过程中，对物料本身进行低温加热，通过固相或者固液两相进行固结，工艺简单，但是相对能量利用率较低，产量也较低，能耗较大，尤其是电耗较高。而常温成型则相比前者产量大，另外，在成型过程中，不需要加入外部热量，所以能量利用率较前者高，能耗相对较低，但是常温成型的成型颗粒/块相对前者机械强度低，容易破碎，不利于运输，而且主要应用于农业饲料。目前，也有在生物质成型过程中加入粘结剂的成型方式，不仅可以降低能耗，还能有效提高成型颗粒/成型块的机械强度和耐久性，但是常规的粘结剂包含有机和无机两种，前者常常价格较高，不利于降低成型颗粒/块成本，后者可能会使得成型颗粒/块在利用时产生二次污染。综上所述，在生物质压缩成型过程中选择环境友好并且成本低廉的粘结剂就显得尤为重要。技术实现要素：针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种用于生物质成型的复合型添加剂及其使用方法，其中通过对关键添加剂的组分、及该添加剂的使用方法进行改进，与现有技术相比能够有效解决成型生物质材料强度低的问题，制得的成型生物质材料干燥后可直接作为燃料使用，并且，该添加剂能够进一步降低生物质燃料燃烧所产生的污染问题，用量少、成本低、效果好。为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于生物质成型的复合型添加剂，其特征在于，包括2～4质量份改性纤维素，3～5质量份氧化铝，5～7质量份氧化钙。作为本发明的进一步优选，所述复合型添加剂还包括0～5质量份陶土，0～5质量份水。按照本发明的另一方面，本发明提供了使用上述用于生物质成型的复合型添加剂制备成型生物质材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)向生物质原料中添加所述复合型添加剂得到混合料，所述生物质原料为经过粉碎后的生物质；(2)对所述步骤(1)得到的所述混合料进行混合搅拌，接着，将所述混合料放置至少7天；然后，再将放置后得到的所述混合料进行成型得到成型生物质材料，接着将该成型生物质材料干燥后即得到生物质成型燃料。作为本发明的进一步优选，所述步骤(1)中，所述向所述生物质原料中添加所述复合型添加剂时，还向该生物质原料中添加了占所述生物质原料以及所述复合型添加剂总质量12％～20％的水。作为本发明的进一步优选，所述复合型添加剂的总添加量为所述生物质原料质量的1％～30％。作为本发明的进一步优选，所述步骤(1)中，所述生物质原料取自农作物秸秆；所述生物质原料的粒径不超过3mm；所述生物质原料还经过干燥处理，干燥后该生物质原料的含水率不超过25％。作为本发明的进一步优选，所述步骤(2)中的所述干燥处理为自然干燥。作为本发明的进一步优选，所述步骤(2)得到的所述成型生物质材料为成型生物质颗粒或成型生物质块。本发明的生物质成型颗粒/成型块添加剂，用量少，成本低；可显著提高成型颗粒及成型块的产品品质，并且在燃烧过程中，能有效的改善由于生物质本身碱金属和Cl含量高而引起的积灰、结渣和腐蚀问题；大幅度降低污染物的排放；有效解决了生物质成型过程中能耗消耗大，以及粘结剂成本高的问题，具有广阔的市场应用前景。另外，针对不同生物质的原料特性，可以对添加剂组分含量进行适当调整。本发明中的复合型添加剂，能用于减少成型能耗，增强成型品质，有效改善生物质成型燃料燃烧过程中积灰、结渣、腐蚀和污染物排放问题。本发明所采用的改性纤维素，不仅价格低廉，而且不污染环境；在与水混合后能产生强烈的电子排斥，使得其水溶液具有较高的粘性，并且在生物质成型过程中，不会改变原料的化学特性；同时，传统的农业秸秆由于富含碱金属，在生物质成型颗粒/块进行燃烧利用时，会造成严重的积灰结渣，甚至排放大量颗粒物，造成大气环境污染，而本发明的复合型添加剂除了具有粘结作用、保证生物质成型燃料的成本及机械特性外，还可以进一步降低生物质燃料燃烧时的污染，满足燃烧利用时的排放要求。具体说来，具有以下有益效果：(1)本发明将复合型添加剂作为生物质成型燃料的粘结剂，其成本低、粘性强，无污染，在成型压缩过程中生物质颗粒内部易形成固桥利于颗粒之间的粘结，提高了生物质成型颗粒/成型块的机械强度和耐久性；(2)采用复合型添加剂压制生物质成型颗粒/块可达到治理生物质燃烧后产生的积灰结渣等污染问题，保护环境，而且成本低廉，扩宽了生物质成型燃料的利用范围；(3)本发明制作方法简单，而且制备的产物清洁性高，强度好。附图说明图1是本发明复合型添加剂的使用方法流程图。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本发明中用于制备成型生物质材料所使用的添加剂(即，用于生物质成型的复合型添加剂，成型后的生物质材料可以为生物质成型颗粒/成型块)，可以通过将三种基本组分混合均匀而成，这三种基本组分即改性纤维素、氧化铝(即，三氧化二铝)和氧化钙，该添加剂中还可以额外添加陶土和水分，具体质量份数如下：改性纤维素2～4份；氧化铝3～5份；氧化钙5～7份；陶土0～5份；水分0～5份。该复合型添加剂的使用方法，可以包括以下步骤：1)将添加剂各组分按照所述配比加入到粉碎和干燥后的生物质原料中，其中添加剂的质量占生物质原料质量的1％～30％。2)将步骤1)的混合料加入到粉碎机和搅拌器里，用粉碎机对原料本身进行充分的研磨，使得混合料的粒度满足成型条件并且进一步提高混合料的混合均匀性，并利用搅拌器使生物质原料和添加剂混合均匀；3)向混合料中加入水组分，接着放置1星期以满足混合料的水分均匀度，将最终的混合料装入到成型机进行成型制粒/块，成型颗粒/成型块的形状、大小根据要求通过改变模具来确定；4)将成型颗粒/成型块放入仓库进行自然干燥(也可采用烘干的方式，只要使最终生物质成型产物其含水率低于例如12％即可)以保持其机械强度，得到合格的生物质成型颗粒/成型块，这些生物质成型颗粒/成型块可作为成型燃料使用。以下为具体实施例：实施例1I原料选择与处理1)生物质各种农作物秸秆，如棉杆、麦秆、玉米杆、油菜杆、木屑、谷壳。取自广大农村，自然干燥后经过粉碎与添加剂均匀混合。2)添加剂改性纤维素，氧化铝，氧化钙，陶土，水分II成型预处理生物质原料经过粉碎，粉碎粒径小于2～3mm，粉碎后的生物质与添加剂进行混合，并加入占生物质和添加剂总质量12％～20％的水分充分搅拌(在搅拌时加入水分能够进一步加强添加剂中粘结剂与生物质更好的接触，从而发挥粘结剂的最大粘结作用)。添加剂配制为质量百分比改性纤维素2～4份；氧化铝3～5份；氧化钙5～7份，陶土为0～5份，水分0～5份。按照质量百分比，生物质原料：添加剂＝70～99份：30～1份，进行均匀混合。III成型成型生物质材料可制成柱状型、块型等，柱状型成型产品直径分别为Φ6mm～Φ33mm，成型压力在30Mpa～50Mpa。IV结果分析所选添加剂经过与水充分搅拌后，在水中具有较强的粘结剂，并呈糊状物，其中液体部分主要起到粘结作用，且待成型冷却后，在生物质原料内部相邻颗粒间形成固桥或液桥，另外也具有一定的疏水性。具体指标如下表1所示：表1生物质成型燃料评价标准成型密度抗压强度耐久性疏水性能耗0.8～1.2g/cm3＞22Mpa＞93％＞90％＜20Kj/Kg本发明中用于生物质成型的复合型添加剂，其中的氧化铝、氧化铁和陶土能有效提高生物质燃烧引起的积灰结渣和腐蚀的碱金属化合物的灰熔点，同时改善了Cl元素向HCl的转变，既提高了换热设备的使用寿命，又减少了污染排放。可见，利用本发明中的添加剂用于生物质成型制备生物质成型燃料时，能有效提高成型生物质的强度，并降低生物质成型工艺的能耗以及成型成本，大大扩展成型生物质的应用范围，能够进一步促进新型生物质成型燃料技术取代化石燃料、并减少化石能源污染。本发明所采用的改性纤维素可直接购得，是广泛应用于食品、医药、常规化学品、造纸、石油等工业的化工原料；当然，也可以采用现有的改进方法例如文献《纤维素的改性及应用研究进展》(罗成成,王晖,陈勇.纤维素的改性及应用研究进展[J].化工进展,2015,34(3):767-773)进行改性。本领域的技术人员容易理解，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3