專利名稱：環保植物能源顆粒燃料的生產工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種環保植物能源顆粒燃料的生產工藝。
背景技術：
隨著農業機械化和科學種植的擴大，一方面農林作物產量提高了，農(林)業廢棄 物大量增加；另一方面農民生活水平的快速提高，過去以農林廢棄物作燃料燒火的狀況，正 在轉變為燃燒沼氣、煤氣等“干凈”能源所取代，傳統方式使用量相對減少。目前用來解決 大量增加的農(林)業廢棄物的傳統方法主要是以下兩種一種是采用填埋方法，該方法會 導致每年有大量土地無法耕種；另一種方法是在田間地頭就地燃燒，每年夏秋兩季，因為農 民燃燒秸稈等農林廢棄物造成的污染，已成為中國一個重要的污染源，不僅成為中國環境 保護上的一大難題，而且嚴重的時候，甚至會釀成火災。改變這種“遍地冒煙”的狀況，最有效、最現實的途徑就是給農(林)業廢棄物“尋找 出路”。現有的一種方法是將農(林)業廢棄物粉碎后“秸稈還田”或“建沼氣池”等，但使用 率僅僅20%，大量的農業(或林業)廢棄物不單讓農民頭疼，也讓政府官員十分難辦。而另一方面，從世界能源形勢看，能源的日趨緊張和環境保護成為全球矚目的焦 點，據國際可再生能源組織的預測，地下石油、天然氣及煤的儲量，按目前的開采利用率僅 夠適用60年左右。因此，秸稈等農林廢棄物類生物質能源，是未來再生能源的一個重要發 展方向。隨著世界性的能源匱乏，生物質再生能源的市場需求和利潤空間將不可估量。此外，目前中國木質能源仍以直接燃燒的柴灶方式為主，由于薪材原始狀態很松 散，燃燒過程中，80%至90%的能量隨著煙氣和灰分的散失而浪費，熱利用率很低，只有10% 至15%左右，而且污染很嚴重。如果能將原始的薪材、秸稈等可燃燒的植物材料加工成一種 能夠高效燃燒的燃料，將大大有利于環保節能。
發明內容
本發明的目的在于提供一種環保植物能源顆粒燃料的生產工藝，它可將農業或林 業廢棄物等各種可燃燒的植物材料加工成可高效燃燒的固體燃料顆粒，從而既解決了目前 大量增加的農(林)業廢棄物的處理難題，又緩解了目前能源日益緊缺的現狀，有利于環保 節能。本發明技術方案是這樣構成的一種環保植物能源顆粒燃料的生產工藝，其特征 在于它是將可燃燒的植物材料收集起來作為原材料，使原材料依次通過以下步驟進行加 工
(1)粉碎通過粉碎使原材料形成粒徑在2mm以下的粉末狀顆粒物料；
(2)烘干對粉碎后的物料進行烘干，通過烘干使物料的水分含量在12%-20%之間；
(3)擠壓成型對烘干后的物料進行擠壓成型，通過擠壓成型使物料形成密度在 1. 0-1. 4g/cm3之間的固體顆粒燃料。本發明上述技術方案中，所述的可燃燒的植物材料主要為植物的根或莖或枝或皮或外殼、木屑、竹屑、竹或木類加工的邊角料或者廢舊模板中的一種或一種以上。所述木屑為木材生產加工過程中產生的鋸屑或鋸屑二次利用后的廢舊物；所述植 物的根或莖或枝或皮或外殼包括需要定期砍伐的速生林木、樹根、樹皮、各種秸稈、椰子殼 或松果殼中的一種或一種以上。所述鋸屑二次利用后的廢舊物包括用來栽培各種菌菇后用過的廢渣；所述各種秸 稈包括玉米秸稈、小麥秸稈、稻草稈或蘆葦桿中的一種或一種以上。步驟(2 )所述的烘干包括以下兩道工序
第一道工序是通過初步烘干使物料的水分含量在12%-20%之間； 第二道工序是將初步烘干后的物料放入儲料罐內，向儲料罐內通入60-80°C的干熱氣 流，使干熱氣流帶動物料從罐體上的物料出口(一般設于罐體底部)輸出到設于罐體外部的 輸送帶上，之后通過輸送帶將物料輸送給擠壓成型機。這樣在輸送物料的同時，又進一步對 物料起到干燥效果，確保物料的水分含量在設定范圍內。所述干熱氣流最好是由空氣通過太陽能加熱或電加熱而形成的熱氣體。通過步驟(2)的烘干處理，最好能使獲得的物料的最終水分含量在15%_20%之間。步驟(3)所形成的固體顆粒燃料最好為直徑在6-8mm之間、長度在l-2cm之間的 圓柱形顆粒。較之現有技術而言，本發明具有以下顯著優點
(1)可消化掉正在污染土地、大氣環境的大量農(林)業廢棄物，降低農(林)業廢棄物的 處理燃燒給環境造成的污染，有利于環保，符合中國政府和國際能源組織關于節能減排的 要求，
(2)可將大量農林廢棄物轉化為高品位的顆粒燃料能源，替代部分煤炭、石油等化石 燃料及木炭等有條件再生燃料能源，緩解能源領域緊張的局面，從而實現能源的可持續發 展；
(3)本發明所生產的環保植物能源顆粒燃料的使用效果非常好，各項燃燒指標遠遠達 到或超過煤炭等燃料標準，燃凈率達95%以上，無廢渣污染，大大減少了污染排放。而煤炭 在鍋爐中燃燒后，會排出大量的飛灰，爐渣，二氧化硫和二氧化碳，其中飛灰和二氧化硫是 主要的空氣污染物，爐渣占用大量的土地面積，二氧化碳是主要的溫室氣體。如果在鍋爐中 使用本發明制備的顆粒燃料，則可最大限度地減少這些物質的排放量，具有非常顯著的環 境效益。(4)本發明所述的顆粒燃料在制造過程中不添加膠黏劑，是一種天然生物質燃料。 而且由于成品的含水率較低，助燃空氣容易調節，燃燒效率高，燃燒時產生的煙氣平均排放 量為1. 2g/h，遠遠低于美國環保局規定的7. 5g/h。(5)由于顆粒燃料經過高壓壓縮，大大節約了儲存空間，也便于運輸。成型后的 環保植物能源顆粒燃料具有清潔環保、耐燃燒、使用安全、比重大、體積小、便于儲存和運輸 等優點。成型后的體積是原材料體積的1/30 40，比重是原材料的10 15倍(密度為 1. 0 1. 4 g/cm3)，熱值可達4000大卡以上，是高揮發、無污染的固體燃料。(6)本發明制備的顆粒燃料由于取自于自然狀態的生物廢料，不含有易裂變，爆炸 等化學物質，故不會像其他能源那樣，易發生中毒、爆炸、泄漏等事故。(7)本發明制備的顆粒燃料的尺寸均勻，在鍋爐中燃燒時吹飛量和漏煤量大為減少，顆粒易于著火燃盡，鍋爐爐渣含炭量接近于零，使用本發明制備的顆粒燃料可以降低鍋 爐空氣過剩系數，減少鍋爐床層通風阻力，降低風機功耗，減少排煙損失，鍋爐效率可以提 高10%至20%，平均提高15%。以目前燃煤鍋爐的平均熱效率為65%計，使用本發明制備的 顆粒燃料后，鍋爐熱效率可以提高至80%左右。如以木材加工剩余物和秸稈做為生產顆粒 燃料的原材料，則每噸顆粒燃料可以替代1. 04噸至0. 96噸(平均為1噸)二類煙煤，簡言 之，1噸顆粒燃料可以替代1噸二類煙煤。( 8 )對大量農林廢棄物的再利用，能給農民帶來適當的收入。(9)原料成本低廉、原料供給充分、生產加工運輸方便，可代替木炭、原煤、燃油、液 化氣、木柴等，可廣泛用于發電廠、工業鍋爐、熱水鍋爐、取暖鍋爐、生活爐灶等，運用前景廣 泛。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明內容進行詳細說明 實施例1
將各種可燃燒的植物材料(主要指各種植物的根或莖或枝或皮或外殼，例如需要定期 砍伐的速生林木、樹根、樹皮、枝丫、各種植物的秸稈或椰子殼等)收集起來作為原材料，使 原材料依次通過以下步驟進行加工
(1)粉碎通過粉碎使原材料形成粒徑在2mm以下的粉末狀顆粒物料；
(2)烘干對粉碎后的物料進行烘干，先通過初步烘干使物料的水分含量為12%左右， 允許有適當的偏差；接著將初步烘干后的物料放入儲料罐內，向儲料罐內通入60°C左右的 干熱氣流，使干熱氣流帶動物料從罐體上的物料出口輸出到設于罐體外部的輸送帶上，之 后通過輸送帶將物料輸送給擠壓成型機。不同原材料可分別進行粉碎和烘干，也可混合起來一起粉碎和烘干。當然，對于濕 度或尺寸差別較大的原材料，最好分開來進行粉碎和烘干處理，這樣有利于加快粉碎和烘 干處理的時間，提高生產效率。(3)擠壓成型對烘干后的物料進行擠壓成型，通過擠壓成型使物料形成密度在 1. Og/cm3左右、直徑為6mm左右、長度為Icm左右的圓柱形固體顆粒燃料。實施例2
將各種可燃燒的植物材料(主要指各種植物的根或莖或枝或皮或外殼，例如需要定期 砍伐的速生林木、樹根、樹皮、枝丫、各種植物的秸稈或椰子殼等)收集起來作為原材料，使 原材料依次通過以下步驟進行加工
(1)粉碎通過粉碎使原材料形成粒徑在Imm以下的粉末狀顆粒物料；
(2)烘干對粉碎后的物料進行烘干，先通過初步烘干使物料的水分含量為20%左右， 允許有適當的偏差；接著將初步烘干后的物料放入儲料罐內，向儲料罐內通入80°C左右的 干熱氣流，使干熱氣流帶動物料從罐體上的物料出口輸出到設于罐體外部的輸送帶上，之 后通過輸送帶將物料輸送給擠壓成型機。不同原材料可分別進行粉碎和烘干，也可混合起來一起粉碎和烘干。當然，對于濕 度或尺寸差別較大的原材料，最好分開來進行粉碎和烘干處理，這樣有利于加快粉碎和烘 干處理的時間，提高生產效率。
(3)擠壓成型對烘干后的物料進行擠壓成型，通過擠壓成型使物料形成密度在 1. 4g/cm3左右、直徑為8mm左右、長度為2cm左右的圓柱形固體顆粒燃料。實施例3
將各種可燃燒的植物材料(主要指各種植物的根或莖或枝或皮或外殼，例如需要定期 砍伐的速生林木、樹根、樹皮、枝丫、各種植物的秸稈或椰子殼等)收集起來作為原材料，使 原材料依次通過以下步驟進行加工
(1)粉碎通過粉碎使原材料形成粒徑在1.5mm以下的粉末狀顆粒物料；
(2)烘干對粉碎后的物料進行烘干，先通過初步烘干使物料的水分含量為17%左右， 允許有適當的偏差；接著將初步烘干后的物料放入儲料罐內，向儲料罐內通入70°C左右的 干熱氣流，使干熱氣流帶動物料從罐體上的物料出口輸出到設于罐體外部的輸送帶上，之 后通過輸送帶將物料輸送給擠壓成型機。不同原材料可分別進行粉碎和烘干，也可混合起來一起粉碎和烘干。當然，對于濕 度或尺寸差別較大的原材料，最好分開來進行粉碎和烘干處理，這樣有利于加快粉碎和烘 干處理的時間，提高生產效率。(3)擠壓成型對烘干后的物料進行擠壓成型，通過擠壓成型使物料形成密度在 1. 2g/cm3左右、直徑為7mm左右、長度為1. 5cm左右的圓柱形固體顆粒燃料。實施例4
將各種可燃燒的植物材料(主要指各種木屑、竹屑、竹或木類加工的邊角料或者廢舊模 板等)收集起來作為原材料，使原材料依次通過以下步驟進行加工
(1)粉碎通過粉碎使原材料形成粒徑在0.8mm以下的粉末狀顆粒物料；
(2)烘干對粉碎后的物料進行烘干，先通過初步烘干使物料的水分含量為15%左右， 允許有適當的偏差；接著將初步烘干后的物料放入儲料罐內，向儲料罐內通入75°C左右的 干熱氣流，使干熱氣流帶動物料從罐體上的物料出口輸出到設于罐體外部的輸送帶上，之 后通過輸送帶將物料輸送給擠壓成型機。不同原材料可分別進行粉碎和烘干，也可混合起來一起粉碎和烘干。當然，對于濕 度或尺寸差別較大的原材料，最好分開來進行粉碎和烘干處理，這樣有利于加快粉碎和烘 干處理的時間，提高生產效率。(3)擠壓成型對烘干后的物料進行擠壓成型，通過擠壓成型使物料形成密度在 1. 2g/cm3左右、直徑為7mm左右、長度為1. 5cm左右的圓柱形固體顆粒燃料。實施例5
以各種木屑、竹屑、竹或木類加工的邊角料或者廢舊模板等可燃燒的植物材料作為原 材料，其它步驟和工藝條件與實施例1相同。實施例6
以各種木屑、竹屑、竹或木類加工的邊角料或者廢舊模板等可燃燒的植物材料作為原 材料，其它步驟和工藝條件與實施例2相同。
以下是本發明實施例1-實施例6生產的環保植物能源顆粒燃料的特征列表
通過上述列表可知，本發明實施例1-實施例6制備的環保植物能源顆粒燃料的使用 效果非常好，各項燃燒指標遠遠達到或超過煤炭等燃料標準，燃凈率達95%以上，無廢渣污 染，大大減少了污染排放。而煤炭在鍋爐中燃燒后，會排出大量的飛灰，爐渣，二氧化硫和二 氧化碳，其中飛灰和二氧化硫是主要的空氣污染物，爐渣占用大量的土地面積，二氧化碳是 主要的溫室氣體。如果在鍋爐中使用本發明制備的顆粒燃料，則可最大限度地減少這些物 質的排放量，具有非常顯著的環境效益。以下是在鍋爐中使用煙煤和使用本發明實施例制 備的顆粒燃料的實驗對比。粉塵排放
經測算，鍋爐燃燒5萬噸二類煙煤，向大氣排放的飛灰(粉塵)量為325噸，而燃燒5萬 噸本發明制備的顆粒燃料，向大氣排放的粉塵量僅為6噸。爐渣排放
鍋爐燃燒5萬噸二類煙煤，產生的爐渣量為15915噸，而燃燒5萬噸本發明制備的顆粒 燃料，排放的爐渣量僅為1094噸。二氧化硫排放
鍋爐燃燒5萬噸二類煙煤，向大氣排放的二氧化硫為1552噸，而燃燒5萬噸本發明制 備的顆粒燃料，向大氣排放的二氧化硫僅為40噸。二氧化碳排放
本發明制備的顆粒燃料的原材料均為生物質，生物質中的碳來自空氣中流動的二氧化 碳，通過光合作用將其固化在生物質中，而本發明制備的顆粒燃料在燃燒過程中，又產生等 量的二氧化碳排放到空氣中。即生物質生長過程和燃燒過程集合在一起，實現了二氧化碳 的零排放。
權利要求
一種環保植物能源顆粒燃料的生產工藝，其特征在于它是將可燃燒的植物材料收集起來作為原材料，使原材料依次通過以下步驟進行加工(1)粉碎通過粉碎使原材料形成粒徑在2mm以下的粉末狀顆粒物料；(2)烘干對粉碎后的物料進行烘干，通過烘干使物料的水分含量在12% 20%之間；(3)擠壓成型對烘干后的物料進行擠壓成型，通過擠壓成型使物料形成密度在1.0 1.4g/cm3之間的固體顆粒燃料。
2.根據權利要求1所述的環保植物能源顆粒燃料的生產工藝，其特征在于所述的可 燃燒的植物材料為植物的根或莖或枝或皮或外殼、木屑、竹屑、竹或木類加工的邊角料或者 廢舊模板中的一種或一種以上。
3.根據權利要求2所述的環保植物能源顆粒燃料的生產工藝，其特征在于所述木屑 為木材生產加工過程中產生的鋸屑或鋸屑二次利用后的廢舊物；所述植物的根或莖或枝或 皮或外殼包括需要定期砍伐的速生林木、樹根、樹皮、各種秸稈、椰子殼或松果殼中的一種 或一種以上。
4.根據權利要求3所述的環保植物能源顆粒燃料的生產工藝，其特征在于所述鋸屑 二次利用后的廢舊物包括用來栽培各種菌菇后用過的廢渣；所述各種秸稈包括玉米秸稈、 小麥秸稈、稻草稈或蘆葦桿中的一種或一種以上。
5.根據權利要求1所述的環保植物能源顆粒燃料的生產工藝，其特征在于步驟(2)所 述的烘干包括以下兩道工序第一道工序是通過初步烘干使物料的水分含量在12%-20%之間；第二道工序是將初步烘干后的物料放入儲料罐內，向儲料罐內通入60-80°C的干熱氣 流，使干熱氣流帶動物料從罐體上的物料出口輸出到設于罐體外部的輸送帶上，之后通過 輸送帶將物料輸送給擠壓成型機。
6.根據權利要求5所述的環保植物能源顆粒燃料的生產工藝，其特征在于所述干熱 氣流是由空氣通過太陽能加熱或電加熱而形成的熱氣體。
7.根據權利要求1或5或6所述的環保植物能源顆粒燃料的生產工藝，其特征在于 通過步驟(2)的烘干處理，使獲得的物料的最終水分含量在15%-20%之間。
8.根據權利要求1-6中任一項所述的環保植物能源顆粒燃料的生產工藝，其特征在 于步驟(3)所形成的固體顆粒燃料為直徑在6-8mm之間、長度在l-2cm之間的圓柱形顆 粒。
全文摘要
本發明涉及一種環保植物能源顆粒燃料的生產工藝，其特征在于它是將可燃燒的植物材料收集起來作為原材料，使原材料依次通過以下步驟進行加工(1)粉碎通過粉碎使原材料形成粒徑在2mm以下的粉末狀顆粒物料；(2)烘干對粉碎后的物料進行烘干，通過烘干使物料的水分含量在12%-20%之間；(3)擠壓成型對烘干后的物料進行擠壓成型，通過擠壓成型使物料形成密度在1.0-1.4g/cm3之間的固體顆粒燃料。本發明可將農業或林業廢棄物等各種可燃燒的植物材料加工成可高效燃燒的固體燃料顆粒，從而既解決了目前大量增加的農(林)業廢棄物的處理難題，又緩解了目前能源日益緊缺的現狀，有利于環保節能。
文檔編號C10L5/44GK101892108SQ20101025746
公開日2010年11月24日 申請日期2010年8月19日 優先權日2010年8月19日
發明者倪朝光, 李和寶 申請人:福建泰和木業有限公司;倪朝光;李和寶