本发明属于生物质资源化利用领域,具体涉及一种柠条复合煤的制备方法。
背景技术:
柠条属于多年生豆科锦鸡儿属落叶灌木,根深叶茂,覆盖率高,抗旱抗寒,是我国“三北”地区防风固沙,水土保持的重要树种。柠条种植面积广泛,区域性显著,平茬后复壮快,萌发更旺盛,每亩产柠条500kg以上,生物量巨大。柠条粗蛋白含量达14~30%,具有较高的营养价值,但粗纤维含量达20~40%,存在收割难、加工难、利用难等问题,大量收割的柠条亟需高效的资源化利用途径。
目前柠条主要用做动物饲料,但由于木质素及单宁含量高,造成饲料适口性差、动物消化吸收困难。研究表明,柠条枝条表明蜡质层易于燃烧,且发热量大,枝干燃烧值约为18727.7kJ/kg,叶片燃烧值约为18101.8kJ/kg,1.57kg干柠条相当于1kg标准煤的发热量,是优良的生物质燃料,但由于柠条的容积密度低,木质纤维素含量高,使柠条燃烧效率低、储存和运输成本高,成型燃料柠条煤的加工困难、成本高。
技术实现要素:
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本发明目的在于针对现有技术的不足,提供一种柠条复合煤的制备方法。
为实现上述目,本发明提供的柠条复合煤制备方法,包括以下步骤:
1)柠条粉碎;
2)污泥脱水至含水率低于60%,制成颗粒;
3)粉碎的柠条和脱水的污泥颗粒以质量比5:5~8:2混合均匀;
4)将混合后的原料压制成柠条复合煤,压块温度120~150℃,压力10~50MPa。
所述的制备方法,其中,柠条为新鲜柠条,经揉丝机或破碎机粉碎成长5~7mm,宽1~2mm。
所述的制备方法,其中,污泥为污水处理厂污泥或下水道污泥,经100~150℃湿热预处理0.5~2小时至含水率低于60%后经板框压滤脱水,制成粒径为3~5mm的颗粒。
所述的制备方法,其中,混合后的原料是经压块机制成柠条复合煤。
所述的制备方法,其中,压块机为平模压块机或环模压块机。
所述的制备方法,其中,柠条复合煤产品直径为1~4cm,长度为5~10cm。
所述的制备方法,其中,柠条复合煤经烘干,使含水率低于10%后储存或使用。
本发明的优点如下:
(1)柠条生长所吸收二氧化碳大于燃烧排放的量,二氧化碳净排放量为负值,且燃烧过程产生的硫氧化物极低(0.05%),具有二氧化碳减排和二次污染小的优点,生态环境效益显著。
(2)市政污泥有机质含量高,且含有木质纤维素降解酶等多种复合酶系,与柠条混合有利于破坏其木质纤维素结构,改善燃烧性能,提高柠条的资源化利用率。
(3)利用市政污泥粘滞性强的特点,将柠条与湿污泥混合后制备固体成型燃料,不仅克服了污泥粘滞期处理困难的问题,还可进一步提高柠条煤的成型密度、抗压强度、剪切强度等理化性能,易于运输、储藏,降低成本。
(4)本发明通过前期试验获得最佳压块温度为120~150℃,压力为10~50MPa,该条件下可使柠条蜡质层和木质纤维素软化,促进柠条与污泥粘合,同时降低物料含水率,同时由于污泥的添加显著降低了压块压力,降低生产能耗和成本。
(5)污泥含水率高,经湿热预处理后污泥脱水效率提高了1~3倍,减少了后期机械脱水和制粒能耗,该方法制成的产品经简单晾晒即可达到含水率低于10%的要求,产品性能好,生产成本低。
(6)本发明通过柠条与污泥复合燃料煤的制备,很好的解决了柠条生物质资源化利用难,污泥处理成本高、二次污染重的问题,两者优势互补,实现了资源与生态环境的可持续发展,具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明制备工艺路线图。
具体实施方式
本发明提供的制备柠条复合煤的方法,使柠条煤的燃烧效率大幅度提高,高密度柠条煤产品有效降低了运输、储藏成本。其步骤为:
1)收割的新鲜柠条经揉丝机或破碎机粉碎,粉碎后原料长5~7mm,宽1~2mm;
2)污泥经100~150℃湿热预处理0.5~2h后机械脱水,使含水率低于60%,制成3~5mm颗粒;
3)柠条和脱水污泥颗粒以质量比5:5~8:2混合均匀;
4)混合原料经压块机制成柠条复合煤,压块温度120~150℃,压力10~50MPa;
5)柠条复合煤产品直径为1~4cm,长度为5~10cm。
本发明的污泥为污水处理厂污泥或下水道污泥,污泥经板框压滤等机械方式脱水。
本发明的压块机根据生产规模使用平模压块机或环模压块机。
本发明制备的柠条复合煤经烘干,使含水率低于10%后储存或使用。
下面结合附图和实施例对本发明做更详细地说明。
请参阅图1。
将冬季平茬收割的新鲜柠条经揉丝机进行粉碎,使柠条粉碎至长5~7mm,宽1~2mm的颗粒后储存备用。污水处理厂的厌氧消化污泥在150℃湿热预处理1h后添加8%生石灰,混合均匀后经板框压滤机脱水,使含水率降至60%左右,经造粒机制成3~5mm的污泥颗粒。柠条粉和污泥颗粒以重量比7:3在混料罐中搅拌均匀。设置平模压块机功率,压块温度控制在120℃,压力40MPa,模具孔直径4cm,将混合后的原料投入平模压块机中压块,制成直径4cm,长度5~10cm,含水率20~30%的成型柠条复合煤。柠条复合煤经晾晒烘干,使含水率降低至10%以下,代替化石燃料进行供热发电。