一種層壓式生物質成型燃料制備方法
【專利摘要】本發明涉及生物質成型燃料【技術領域】，提供了一種層壓式生物質成型燃料制備方法，包括如下步驟：第一步、充氣薄層基板的制備，把纖維素類的生物質碎屑進行粉碎、預烘，加入相當于生物質碎屑原料干料重量3～8%的生石灰、2～5%的高嶺土，充氣混合均勻，擠壓成型得到規整形狀的充氣薄層基板；第二步、充氣薄層基板的表面處理，將第一步所得的充氣薄層基板進行表面粗糙化處理，然后在充氣薄層基板的表面涂上粘結劑；第三步、層壓成型，把涂有粘結劑的若干充氣薄層基板上下表面對齊，然后通過輥壓機對輥層壓，得到最終的層壓式生物質成型燃料。本發明具有加工方便、壓實密度高，成型厚度加工性強和便于規模化生產的特點。
【專利說明】一種層壓式生物質成型燃料制備方法
【技術領域】
[0001]發明涉及生物質成型燃料領域，特別涉及一種層壓式生物質成型燃料制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著經濟的發展。能源和環境問題已成為全球關注的焦點，傳統的諸如煤、石油和天然氣等化石能源由于日益枯竭帶來的能源危機和其燃燒產生的污染問題日益突出，開發潔凈的可再生能源迫在眉睫。生物質是一種多樣性的能源資源，來源廣泛，應用簡單，作為一種有效的替代能源具有良好的應用前景。近些年來，利用林木加工廢棄物，秸桿等粉碎加工后制成生物質顆粒燃料的研究和應用也逐漸增加，目前生物質能源主要通過直接擠壓成型直接形成條狀、顆粒狀或塊狀，成型厚度和壓實密度互相制約，存在著燃燒存在著燃燒時間短，熱量不高的缺陷。
【發明內容】
[0003]本發明針對生物質成型燃料的一次擠壓成型存在的成型厚度和壓實密度存在的相互制約關系，采用分層逐層層壓方式，形成了層壓式生物質成型燃料制備方法，具有加工方便、壓實密度高，成型厚度加工性強和便于規模化生產等特點。
[0004]本發明的內容為:
一種層壓式生物質成型燃料制備方法，包括如下步驟:
第一步、充氣薄層基板的制備，把纖維素類的生物質碎屑進行粉碎、預烘，加入相當于生物質碎屑原料干料重量3?8%的生石灰、2?5%的高嶺土，充氣混合均勻，擠壓成型得到規整形狀的充氣薄層基板；
第二步、充氣薄層基板的表面處理，將第一步所得的充氣薄層基板進行表面粗糙化處理，然后在充氣薄層基板的表面涂上粘結劑；
第三步、層壓成型，把涂有粘結劑的若干充氣薄層基板上下表面對齊，然后通過輥壓機對輥層壓，得到最終的層壓式生物質成型燃料。
[0005]在第一步中，通過加入生石灰和高嶺土，生石灰既可以在混合的過程中吸收水分形成消石灰，所形成的消石灰和高嶺土產生粘結作用，從而把生物質碎屑原料相互粘連，方便擠壓成型；而且，生石灰在吸收水分形成消石灰的過程中可以產生大量的熱，從而軟化生物質碎屑原料，降低擠壓成型難度；在混合的過程中，通過充氣，既可以促進生物質原料碎屑粉末和生石灰、高嶺土的均勻混合，又可以在擠壓成型的薄層基板內部形成氣孔，為后期進一步層壓充氣薄層基板提供增加表層結合力的內部擠壓空間。此外，由于生石灰的吸水作用，加之加工形成的充氣薄層基板厚度較薄，且生石灰的消解過程中產生大量的熱，因此對于生物質原料碎屑粉末的水分含量要求不高，可以有效簡化對于原料粉末水分含量的控制；在第二步中，通過表面的粗糙化處理，既可以通過增大接觸面的粗糙度提高結合力，也為粘結劑的涂布增加了結合空間，進而在壓合的過程中可以有效保證層壓的效果；在第三步中，通過上下表面的對齊層壓，可以根據需要層壓出不同形狀要求的生物質成型燃料，同時，不同充氣薄層基板在層壓的過程中，在充氣薄層基板內部的氣孔被進一步擠壓，接觸面的凹陷和凸起錯位連接，不僅可以保證層壓過程中不同基板之間的結合力，而且孔隙被擠壓后可以有效提高層壓式生物質成型燃料的致密性，延長燃燒的時間。此外，通過層壓的方式，充氣薄層基板的制備更加簡單，層壓形成的厚度更加靈活，高厚度和高致密的生物質成型燃料的饒恕時間顯著提高，熱量效果也獲得了一定程度的提升。
[0006]進一步地，第三步所述對輥層壓工序在進行對輥前還包括加熱軟化工序。通過加熱軟化，可以降低層壓難度，方便層壓和進一步提高致密性。
[0007]進一步地，第三步所述的層壓成型為充氣薄層基板逐層增加分別對輥，通過逐次增加充氣薄層基板進行多次循環對輥形成最終的層壓式生物質成型燃料。通過逐次加入充氣薄層基板每次單獨對輥，可以保證每次加入的基板與已經層壓的基板的結合力；而且，在多層基板的層壓過程會有循環反復壓合的效果，在保證層壓結合效果的前提下進一步保證提高了壓實的致密性。
[0008]進一步地，第二步中所述的粗糙化處理為磨砂打磨處理、熱蝕刻處理或模具加入凹凸化紋路處理，通過不同形式的粗糙化處理，可以增大不同充氣薄層基板之間的結合力，保證層壓的效果。
[0009]進一步地，第三步所述對輥機的壓力為1Mpa?30MPa，可以根據層壓的材質、顆粒大小和厚度靈活調整對輥機的壓力，保證層壓的效果。
[0010]進一步地，第三步所述層壓成型的充氣薄層基板的層數為兩層或兩層以上，可以根據需要進行多次層壓，滿足更高厚度的要求，滿足層壓后生物質成型燃料的燃燒時間要求。
[0011]進一步地，所述的充氣薄層基板為圓形、橢圓形、三角形或平行四邊形，最終制備所得的層壓式生物質成型燃料為圓柱狀、棱柱狀或立方體狀，可以根據實際鍋爐的需要靈活加工，滿足實際使用需求。
[0012]所述纖維素類的生物質碎屑包括稻殼、花生殼、稻桿、樹皮、刨花和木屑中的一種或一種以上，原料來源廣泛，成本低廉。
[0013]本發明的有益效果是:
第一、加工方便，通過先加工充氣薄層基板的方式再進行層壓形成最終的生物質成型燃料，充氣薄層基板的過程簡單，對輥層壓的過程操作方便，加工生產便捷性高；
第二、壓實密度高，通過層壓成型，可以根據需要進行逐層加入多次循環對輥，有效擠壓充氣薄層基板的孔隙，在保證結合力的的前提下進一步提高了生物質成型燃料的致密性；
第三、成型厚度加工性強，可以根據實際需要疊加層壓若干層充氣薄層基板，滿足生物質成型燃料的厚度滿足實際使用中燃燒時間較長的需求；
第四、便于規模化生產，整個層壓式生物質成型燃料的工序較少，且均為常規化操作，操作連續性高，有效降低規模化生產的難度。【具體實施方式】下面結合具體實施例對本發明進行進一步的描述:
實施例1
一種層壓式生物質成型燃料制備方法，包括如下步驟:
第一步、充氣薄層基板的制備，把諸如稻殼、花生殼、秸桿、樹皮、刨花和木屑等纖維素類的生物質碎屑進行粉碎、預烘，加入相當于生物質碎屑原料干料重量3%的生石灰、4%的高嶺土，充氣混合均勻，采用模具擠壓成型得到長方形的充氣薄層基板；
第二步、充氣薄層基板的表面處理，將第一步所得的充氣薄層基板進行磨砂打磨處理、熱蝕刻處理等表面粗糙化處理，然后在充氣薄層基板的表面涂上粘結劑，該粘結劑為常規的纖維類粘結劑，如廢紙漿、水解纖維，這里采用的為廢紙漿；
第三步、層壓成型，把涂有粘結劑的若干充氣薄層基板上下表面對齊，調節壓制成型壓力為lOMPa，然后通過輥壓機對輥層壓，得到兩層的長方體塊狀層壓式生物質成型燃料。
[0014]實施例1最終制備所得的生物質成型燃料的含水量為12?15%，所制備的生物質成型燃料的密度為1.1?1.3g/cm3。
[0015]實施例2
一種層壓式生物質成型燃料制備方法，包括如下步驟:
第一步、充氣薄層基板的制備，把諸如稻殼、花生殼、秸桿、樹皮、刨花和木屑等纖維素類的生物質碎屑進行粉碎、預烘，加入相當于生物質碎屑原料干料重量8%的生石灰、3%的高嶺土，充氣混合均勻，采用三角形模具擠壓成型得到三角形的充氣薄層基板；
第二步、充氣薄層基板的表面處理，將第一步所得的充氣薄層基板在其表面進行凹凸化紋路處理等表面粗糙化處理，然后在充氣薄層基板的表面涂上水解纖維粘結劑；
第三步、層壓成型，把涂有粘結劑的若干充氣薄層基板上下表面對齊，調節壓制成型壓力為25MPa，在進入對輥機前進行加熱軟化處理，調節對輥壓力為3.0MPa，然后通過輥壓機對輥層壓，得到兩層層壓式生物質成型燃料；
第四步、層壓加厚，把第三步所得的兩層層壓式生物質成型燃料和充氣薄層基板重復進行第二步和第三步操作，疊加層壓若干層充氣薄層基板，最終得到滿足厚度要求的三角棱柱狀的層壓式生物質成型燃料。
[0016]實施例2最終制備所得的生物質成型燃料的含水量為10?13%，所制備的生物質成型燃料的密度為1.0?1.2g/cm3。
[0017]實施例3
一種層壓式生物質成型燃料制備方法，包括如下步驟:
第一步、充氣薄層基板的制備，把諸如稻殼、花生殼、秸桿、樹皮、刨花和木屑等纖維素類的生物質碎屑進行粉碎、預烘，加入相當于生物質碎屑原料干料重量3%的生石灰、5%的高嶺土，充氣混合均勻，采用模具擠壓成型得到圓形或橢圓狀的充氣薄層基板；
第二步、充氣薄層基板的表面處理，將第一步所得的充氣薄層基板進行熱蝕刻處理和凹凸化紋路處理等表面粗糙化處理，然后在充氣薄層基板的表面涂上廢紙漿和水解纖維混合粘結劑；
第三步、層壓成型，把涂有粘結劑的若干充氣薄層基板上下表面對齊，調節壓制成型壓力為30MPa，然后通過輥壓機對輥層壓，得到雙層的圓柱狀層壓式生物質成型燃料。
[0018]實施例3最終制備所得的生物質成型燃料的含水量為12?15%，所制備的生物質成型燃料的密度為1.1?1.3g/cm3。
[0019]實施例4
一種層壓式生物質成型燃料制備方法，包括如下步驟:
第一步、充氣薄層基板的制備，把諸如稻殼、花生殼、秸桿、樹皮、刨花和木屑等纖維素類的生物質碎屑進行粉碎、預烘，加入相當于生物質碎屑原料干料重量5%的生石灰、3%的高嶺土，充氣混合均勻，擠壓成型得到長方形的充氣薄層基板；
第二步、充氣薄層基板的表面處理，將第一步所得的充氣薄層基板進行諸如磨砂打磨處理、熱蝕刻處理等表面粗糙化處理，然后在充氣薄層基板的表面涂上粘結劑，該粘結劑為廢紙漿和水解纖維混合粘結劑；
第三步、層壓成型，把涂有粘結劑的若干充氣薄層基板上下表面對齊，在進入對輥前加熱軟化工序，調節對輥壓力為28MPa，然后通過輥壓機對輥層壓，得到初步的層壓式生物質成型燃料；
第四步、層壓加厚，把第三步所得的兩層層壓式生物質成型燃料和充氣薄層基板重復進行第二步和第三步操作，疊加層壓若干層充氣薄層基板，最終得到滿足厚度要求的長方體塊狀的層壓式生物質成型燃料。
[0020]實施例4最終制備所得的生物質成型燃料的含水量為10?13%，所制備的生物質成型燃料的密度為1.0?1.2g/cm3。
[0021]以上所述，僅為本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制；凡本行業的普通技術人員均可按以上所述而順暢地實施本發明；但是，凡熟悉本專業的技術人員在不脫離本發明技術方案范圍內，可利用以上所揭示的技術內容而作出的些許更動、修飾與演變的等同變化，均為本發明的等效實施例；同時，凡依據本發明的實質技術對以上實施例所作的任何等同變化的更動、修飾與演變等，均仍屬于本發明的技術方案的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種層壓式生物質成型燃料制備方法，其特征在于包括如下步驟: 第一步、充氣薄層基板的制備，把纖維素類的生物質碎屑進行粉碎、預烘，加入相當于生物質碎屑原料干料重量3?8%的生石灰、2?5%的高嶺土，充氣混合均勻，擠壓成型得到規整形狀的充氣薄層基板； 第二步、充氣薄層基板的表面處理，將第一步所得的充氣薄層基板進行表面粗糙化處理，然后在充氣薄層基板的表面涂上粘結劑； 第三步、層壓成型，把涂有粘結劑的若干充氣薄層基板上下表面對齊，然后通過輥壓機對輥層壓，得到最終的層壓式生物質成型燃料。
2.根據權利要求1所述的層壓式生物質成型燃料制備方法，其特征在于:第三步所述對輥層壓工序在進行對輥前還包括加熱軟化工序。
3.根據權利要求1所述的層壓式生物質成型燃料制備方法，其特征在于:第三步所述的層壓成型為充氣薄層基板逐層增加逐次對輥，通過逐次增加充氣薄層基板進行多次循環對輥形成最終的層壓式生物質成型燃料。
4.根據權利要求1所述的層壓式生物質成型燃料制備方法，其特征在于:第二步中所述的粗糙化處理為磨砂打磨處理、熱蝕刻處理或模具加入凹凸化紋路處理。
5.根據權利要求1權利所述的層壓式生物質成型燃料制備方法，其特征在于:第三步所述對輥機的壓力為1Mpa?30MPa。
6.根據權利要求3所述的層壓式生物質成型燃料制備方法，其特征在于:第三步所述層壓成型的充氣薄層基板的層數為兩層或兩層以上。
7.根據權利要求6所述的層壓式生物質成型燃料制備方法，其特征在于:所述的充氣薄層基板為圓形、橢圓形、三角形或平行四邊形，最終制備所得的層壓式生物質成型燃料為圓柱狀、棱柱狀或立方體狀。
8.根據權利要求1?7任一項權利要求所述的層壓式生物質成型燃料制備方法，其特征在于:所述纖維素類的生物質碎屑包括稻殼、花生殼、稻桿、樹皮、刨花和木屑中的一種或一種以上。
【文檔編號】C10L5/44GK104342221SQ201410583576
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年10月28日 優先權日:2014年10月28日
【發明者】王志雄 申請人:惠州市拓豐實業有限公司