一种碳酸钙煅烧用生物质燃料及其制备方法与流程

1.本发明属于新能源技术领域，特别涉及一种碳酸钙煅烧用生物质燃料及其制备方法。


背景技术：

2.在轻质碳酸钙的制备过程中，石灰石的煅烧极其重要。现有的煅烧多采用煤矿为燃料进行煅烧，能耗高，还会产生有害气体，多生产工人的身体产生很大的伤害。因此改善碳酸钙煅烧用的燃料是行业重要的研究项目之一。生物质能作为可再生能源的重要组成部分，其利用方式和化石燃料具有很大的兼容性，我国是农业大国，生物质能储量巨大，大力发展生物质能资源，对于我国能源结构多元化、缓解化石能源供应压力、保障能源安全具有极其重要的作用。
3.目前，生物质燃料的制备存在成型品质低、热效率不高等问题，将其利用在碳酸钙煅烧工艺上还不能够全面普及。


技术实现要素：

4.针对生物质燃料存在的成型品质低、热效率不高导致不能用于碳酸钙煅烧的缺陷，本发明提供一种碳酸钙煅烧用生物质燃料及其制备方法，有效提高生物质燃料的品质和燃烧热效率，使其能达到碳酸钙煅烧所要求的热量。
5.本发明是通过以下技术方案实现的：一种碳酸钙煅烧用生物质燃料，由以下重量份数比组分制备而得：桑树叶10～20份、玉米秸秆30～45份、木屑25～30份、水稻秸秆25～35份、石油焦8～12份、兰炭粉10～15份、无烟煤5～10份。
6.所述的碳酸钙煅烧用生物质燃料的制备方法，包括以下步骤：（1）取桑树叶、玉米秸秆、木屑和水稻秸秆分别在40℃下烘干48h后，粉碎为0.6～1mm的颗粒，得到桑树叶颗粒、玉米秸秆颗粒和水稻秸秆颗粒；（2）按照1:10的固液比，将桑树叶颗粒、玉米秸秆颗粒和水稻秸秆颗粒放入反应釜内，加入相应体积的去离子水后将釜体密封并放入加热炉内，通过惰性气体ar排出釜体中的空气，然后升压到5mpa，在磁力搅拌下加热至240～300℃，停留反应120～240min，最后对釜体进行冷却，分离出固体产物，在105℃下烘干12h，得到水热炭化物；（3）将石油焦、兰炭粉和无烟煤在球磨机上磨制6h后，用电动振筛机配以100目的筛子取粒径为0.15～0.20mm的细颗粒作为制浆原料；按照固液比为10:1将石油焦颗粒和水混合，加入石油焦颗粒质量的0.4%～1.2%的阴离子表面活性剂，在1000r/min下搅拌15min混合均匀，得到水焦浆；（4）将水热炭化物在水焦浆中浸泡8～12h，取出烘干后，与氢氧化钙粉末、氧化硅粉末混合，最后在7000n压力下压制成型，得到生物质燃料。
7.优选的，所述的阴离子表面活性剂为亚甲基萘磺酸钠-苯乙烯磺酸钠-马来酸钠、
亚甲基萘磺酸盐甲醛缩合物、木质素磺酸盐和石油磺酸盐中的一种。
8.优选的，所述的氢氧化钙粉末加入量为水热炭化物质量的1%～3%。
9.优选的，所述的氧化硅粉末的加入量为水热炭化物质量的3%～5%。
10.氢氧化钙粉末的添加可以减少no
x
气体的释放，但是添加量超过3%时抑制率不明显，同时还会降低燃料成型的稳定性。提高二氧化硅的添加量抑制了so2的释放，但是添加量超过5%时，固硫率提高不明显，同时会降低固体燃料成型的稳定性。
11.本发明的有益效果如下：1、本发明将生物质原料在高温高压下进行水热炭化，使生物质颗粒具有更高的疏水性、耐磨性、能量密度以及质量密度，提高了生物质燃料成型的松弛密度、机械强度和燃烧特性，水热炭化后的生物质材料具有更高的固定碳含量和更低的灰分含量，扩大了燃烧温度范围，可以表现出更加稳定的均质燃烧特性。
12.2、本发明将生物质材料与石油焦、兰碳粉、无烟煤制备的水焦浆混合，进一步提高了制备的生物质燃料的热值，同时水焦浆具有很强的粘结效果，能使固体成型燃料包裹更多生物炭，降低固体燃料致密化能耗，同时使固体成型的生物质燃料具有更高的机械耐久度。
13.3、本发明在生物质燃料中添加氢氧化钙和氧化硅粉末，抑制了燃料燃烧时so2/no
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气体的释放，降低了生物质燃料燃烧对环境的污染。
具体实施方式
14.下面结合实施例对本发明作进一步说明。
15.实施例1一种碳酸钙煅烧用生物质燃料，由以下重量份数比组分制备而得：桑树叶10份、玉米秸秆30份、木屑25份、水稻秸秆35份、石油焦8份、兰炭粉10份、无烟煤5份。
16.所述的碳酸钙煅烧用生物质燃料的制备方法，包括以下步骤：（1）取桑树叶、玉米秸秆、木屑和水稻秸秆分别在40℃下烘干48h后，粉碎为0.6mm的颗粒，得到桑树叶颗粒、玉米秸秆颗粒和水稻秸秆颗粒；（2）按照1:10的固液比，将桑树叶颗粒、玉米秸秆颗粒和水稻秸秆颗粒放入反应釜内，加入相应体积的去离子水后将釜体密封并放入加热炉内，通过惰性气体ar排出釜体中的空气，然后升压到5mpa，在磁力搅拌下加热至240℃，停留反应240min，最后对釜体进行冷却，分离出固体产物，在105℃下烘干12h，得到水热炭化物；（3）将石油焦、兰炭粉和无烟煤在球磨机上磨制6h后，用电动振筛机配以100目的筛子取粒径为0.15mm的细颗粒作为制浆原料；按照固液比为10:1将石油焦颗粒和水混合，加入石油焦颗粒质量的0.4%%的阴离子表面活性剂，在1000r/min下搅拌15min混合均匀，得到水焦浆；所述的阴离子表面活性剂为亚甲基萘磺酸钠-苯乙烯磺酸钠-马来酸钠；（4）将水热炭化物在水焦浆中浸泡8h，取出烘干后，与氢氧化钙粉末、氧化硅粉末混合，最后在7000n压力下压制成型，得到生物质燃料；所述的氢氧化钙粉末加入量为水热炭化物质量的1%；所述的氧化硅粉末的加入量为水热炭化物质量的3%。
17.本实施例的生物质燃料燃烧热量为139.41mj/kg。
18.实施例2一种碳酸钙煅烧用生物质燃料，由以下重量份数比组分制备而得：桑树叶20份、玉米秸秆30份、木屑30份、水稻秸秆35份、石油焦12份、兰炭粉15份、无烟煤10份。
19.所述的碳酸钙煅烧用生物质燃料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）取桑树叶、玉米秸秆、木屑和水稻秸秆分别在40℃下烘干48h后，粉碎为0.6～1mm的颗粒，得到桑树叶颗粒、玉米秸秆颗粒和水稻秸秆颗粒；（2）按照1:10的固液比，将桑树叶颗粒、玉米秸秆颗粒和水稻秸秆颗粒放入反应釜内，加入相应体积的去离子水后将釜体密封并放入加热炉内，通过惰性气体ar排出釜体中的空气，然后升压到5mpa，在磁力搅拌下加热至300℃，停留反应120min，最后对釜体进行冷却，分离出固体产物，在105℃下烘干12h，得到水热炭化物；（3）将石油焦、兰炭粉和无烟煤在球磨机上磨制6h后，用电动振筛机配以100目的筛子取粒径为0.20mm的细颗粒作为制浆原料；按照固液比为10:1将石油焦颗粒和水混合，加入石油焦颗粒质量的1.2%的阴离子表面活性剂，在1000r/min下搅拌15min混合均匀，得到水焦浆；所述的阴离子表面活性剂为亚甲基萘磺酸盐甲醛缩合物。
20.（4）将水热炭化物在水焦浆中浸泡12h，取出烘干后，与氢氧化钙粉末、氧化硅粉末混合，最后在7000n压力下压制成型，得到生物质燃料。
21.所述的氢氧化钙粉末加入量为水热炭化物质量的3%；所述的氧化硅粉末的加入量为水热炭化物质量的5%。
22.本实施例的生物质燃料燃烧热量为144.85mj/kg。
23.实施例3一种碳酸钙煅烧用生物质燃料，由以下重量份数比组分制备而得：桑树叶15份、玉米秸秆32份、木屑28份、水稻秸秆30份、石油焦10份、兰炭粉12份、无烟煤8份。
24.所述的碳酸钙煅烧用生物质燃料的制备方法，包括以下步骤：（1）取桑树叶、玉米秸秆、木屑和水稻秸秆分别在40℃下烘干48h后，粉碎为0.8mm的颗粒，得到桑树叶颗粒、玉米秸秆颗粒和水稻秸秆颗粒；（2）按照1:10的固液比，将桑树叶颗粒、玉米秸秆颗粒和水稻秸秆颗粒放入反应釜内，加入相应体积的去离子水后将釜体密封并放入加热炉内，通过惰性气体ar排出釜体中的空气，然后升压到5mpa，在磁力搅拌下加热至260℃，停留反应200min，最后对釜体进行冷却，分离出固体产物，在105℃下烘干12h，得到水热炭化物；（3）将石油焦、兰炭粉和无烟煤在球磨机上磨制6h后，用电动振筛机配以100目的筛子取粒径为0.18mm的细颗粒作为制浆原料；按照固液比为10:1将石油焦颗粒和水混合，加入石油焦颗粒质量的0.8%的阴离子表面活性剂，在1000r/min下搅拌15min混合均匀，得到水焦浆；所述的阴离子表面活性剂为木质素磺酸盐；（4）将水热炭化物在水焦浆中浸泡10h，取出烘干后，与氢氧化钙粉末、氧化硅粉末混合，最后在7000n压力下压制成型，得到生物质燃料。
25.所述的氢氧化钙粉末加入量为水热炭化物质量的2%；所述的氧化硅粉末的加入量为水热炭化物质量的4%。
26.本实施例的生物质燃料燃烧热量为184.95mj/kg。
27.以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。