本發明屬于生物質燃料制備技術領域，具體涉及一種沼渣生物質燃料及其制備方法。
背景技術：
生物質燃料：是指將生物質材料燃燒作為燃料，一般主要是農林廢棄物（如秸稈、鋸末、甘蔗渣、稻糠等）。主要區別于化石燃料。在目前的國家政策和環保標準中，直接燃燒生物質屬于高污染燃料，只在農村的大灶中使用，不允許在城市中使用。生物質燃料的應用，實際主要是生物質成型燃料（Biomass Moulding Fuel，簡稱"BMF"），是將農林廢物作為原材料，經過粉碎、混合、擠壓、烘干等工藝，制成各種成型（如塊狀、顆粒狀等）的，可直接燃燒的一種新型清潔燃料。
沼氣池是現代農村常見的處理糞便、秸稈等廢棄物的處理池，其產生的沼氣可用于燃燒發電、熱水供應、灶臺供氣等領域，其產生的剩余物主要為沼渣和沼液。現有技術對于沼渣最主要的運用途徑是將沼渣曝氣發酵后制備有機肥，對于沼渣燃料的研究較少。專利申請號為201210316387.2的中國專利，公開了一種沼渣與秸稈混合物制備顆粒燃料的方法，但是其方法僅將沼渣與秸稈粉混合干燥后壓制成粒，所得產物存在：1.生物質燃料均存在的燃燒過快、不耐燒；2.燃料具有濃郁的異味；3.熱值較低的問題。
技術實現要素：
本發明針對現有沼渣生物質燃料存在的：燃燒過快、不耐燒、異味重、熱值較低的問題，提供了一種沼渣生物質燃料的制備方法，包括：S1.原料混合；S2.發酵制備沼氣；S3.獲取沼渣；S4.制備生物質燃料。
進一步的，步驟S1所述原料包括動物糞便50-80%、秸稈5-30%、水葫蘆5-30%。
進一步的，步驟S2所述發酵制備沼氣的方法包括：將步驟S1所得混合后的原料置入沼氣池中進行厭氧發酵。
進一步的，步驟S3所述獲取沼渣的方法為：首先將步驟S2制備沼氣完畢的殘留物取出；然后固液分離得到液相產物和固相產物，其中固相產物即為所述沼渣。
進一步的，所述固液分離的方法包括：首先使用50-150目的濾網對所述殘留物進行過濾，得到第一液相產物和第一固相產物；然后將第一固相產物干燥至含水率為20-30%得到所述沼渣。
進一步的，所述第一固相產物的干燥方法包括：在低于150℃、負壓環境中攪拌第一固相產物至第一固相產物的含水率為20-30%；所述負壓環境為-0.04MPa至-0.07MPa的負壓環境。
進一步的，所述第一液相產物首先經過霧化干燥后得到第二固相產物；然后將所述第二固相產物與干燥后的第一固相產物混合，得到所述沼渣。
進一步的，步驟S4所述制備生物質燃料的方法包括：首先按照重量比，沼渣：粘土=2-5:1的比例配置沼渣和粘土的混合物；然后將所述混合物塑形后干燥定型，得到所述生物質燃料。
進一步的，所述沼渣首先在碳化爐中進行碳化，然后與粘土進行混合。
進一步的，其特征在于，所述粘土為液限50%-70%的粘土；所述粘土與沼渣混合前首先溶于1-2倍質量的水中，形成泥水混合物，然后使用所得泥水混合物與沼渣進行混合。
本發明還提供了一種沼渣生物質燃料，該沼渣生物質燃料采用上述沼渣生物質燃料的制備方法制備得到。
本發明至少具有以下優點之一：
1. 本發明充分利用了畜牧業、種植業、水污染處理所得副產物，避免了環境污染的同時，間接降低了相應行業的成本。
2. 本發明利用一定的處理工藝，得到的沼渣生物質燃料在保持較好可燃性的同時，還能明顯降低燃料的異味感。
3. 本發明所得沼渣生物質燃料的續燃性較好，相比現有沼渣生物質燃料續燃時間增加了50%以上。
4. 本發明所得沼渣生物質燃料的熱值較高，且燃燒過程中異味感相比牛糞或現有沼渣生物質燃料明顯降低。
5. 本發明沼渣生物質燃料在常壓下即可完成塑形和成型，相比現有生物質燃料的制備工藝，安全性較高、產品可塑性強。
具體實施方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下對本發明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
實施例1
一種沼渣生物質燃料的制備方法，包括：S1.原料混合；S2.發酵制備沼氣；S3.獲取沼渣；S4.制備生物質燃料。
步驟S1所述原料包括動物糞便70%、秸稈20%、水葫蘆10%。
申請人經過研究發現，動物糞便、秸稈、水葫蘆的組合不僅充分利用了畜牧、種植、水污染處理過程中的副產物，而且所得沼渣的熱值相比動物糞便和秸稈的混合物高10%以上。
步驟S2所述發酵制備沼氣的方法包括：將步驟S1所得混合后的原料置入沼氣池中進行厭氧發酵。
步驟S3所述獲取沼渣的方法為：首先將步驟S2制備沼氣完畢的殘留物取出；然后固液分離得到液相產物和固相產物，其中固相產物即為所述沼渣。
所述固液分離的方法包括：首先使用100目的濾網對所述殘留物進行過濾，得到第一液相產物和第一固相產物；然后將第一固相產物干燥至含水率為30%得到所述沼渣。
所述第一固相產物的干燥方法包括：在120℃、負壓環境中攪拌第一固相產物至第一固相產物的含水率為30%；所述負壓環境為-0.05MPa的負壓環境。
申請人經過研究發現，沼渣本身并不具有異味，導致沼渣異味的原因在于未經處理的沼渣中富含發酵后的揮發性小分子氣體。因此在一定溫度和真空度的環境下可以使沼渣快速干燥的同時，促進沼渣內的揮發性小分子氣體迅速揮發，降低最終產品的異味感。但是，申請人研究發現，如干燥溫度超過150℃，小分子揮發的速率很難繼續加快，繼續增加溫度將導致成本急劇上升。此外，負壓環境不易低于-0.04MPa，也不易高于-0.07MPa。其原因在于，低于-0.04MPa，在沼渣到達預設含水率時，內含的揮發性氣體排出量不足，會導致產品的一位干上升。高于-0.07MPa，則會導致沼渣內含的易燃性小分子脫離吸附狀態，并大量揮發，導致產品的可燃性降低，增加產品的點燃難度。
步驟S4所述制備生物質燃料的方法包括：首先按照重量比，沼渣：粘土=4:1的比例配置沼渣和粘土的混合物；然后將所述混合物塑形后干燥定型，得到所述生物質燃料。
申請人經過研究發現，將沼渣和粘土進行混合后，其續然時間會極大延長。其可能的原因在于，粘土包括在沼渣外部，在燃燒過程中，外層粘土逐漸形成固化為大孔洞固體物質，并逐步釋放內層的沼渣燃料。該效果雖然在一定程度上降低了產品的瞬間燃燒放熱能力，但是極大的提高了產品的續然能力，且由于產品內部的沼渣逐步釋放，在不外加鼓風的情況下，其燃燒更加充分。
實施例2
一種沼渣生物質燃料的制備方法，包括：S1.原料混合；S2.發酵制備沼氣；S3.獲取沼渣；S4.制備生物質燃料。
步驟S1所述原料包括動物糞便80%、秸稈5%、水葫蘆25%。
步驟S2所述發酵制備沼氣的方法包括：將步驟S1所得混合后的原料置入沼氣池中進行厭氧發酵。
步驟S3所述獲取沼渣的方法為：首先將步驟S2制備沼氣完畢的殘留物取出；然后固液分離得到液相產物和固相產物，其中固相產物即為所述沼渣。
所述固液分離的方法包括：首先使用150目的濾網對所述殘留物進行過濾，得到第一液相產物和第一固相產物；然后將第一固相產物干燥至含水率為25%得到所述沼渣。
所述第一固相產物的干燥方法包括：在150℃、負壓環境中攪拌第一固相產物至第一固相產物的含水率為25%；所述負壓環境為-0.07MPa的負壓環境。
步驟S4所述制備生物質燃料的方法包括：首先按照重量比，沼渣：粘土=5:1的比例配置沼渣和粘土的混合物；然后將所述混合物塑形后干燥定型，得到所述生物質燃料。
實施例3
一種沼渣生物質燃料的制備方法，包括：S1.原料混合；S2.發酵制備沼氣；S3.獲取沼渣；S4.制備生物質燃料。
步驟S1所述原料包括動物糞便50%、秸稈30%、水葫蘆20%。
步驟S2所述發酵制備沼氣的方法包括：將步驟S1所得混合后的原料置入沼氣池中進行厭氧發酵。
步驟S3所述獲取沼渣的方法為：首先將步驟S2制備沼氣完畢的殘留物取出；然后固液分離得到液相產物和固相產物，其中固相產物即為所述沼渣。
所述固液分離的方法包括：首先使用50目的濾網對所述殘留物進行過濾，得到第一液相產物和第一固相產物；然后將第一固相產物干燥至含水率為20%得到所述沼渣。
所述第一固相產物的干燥方法包括：在80℃、負壓環境中攪拌第一固相產物至第一固相產物的含水率為20%；所述負壓環境為-0.04MPa的負壓環境。
步驟S4所述制備生物質燃料的方法包括：首先按照重量比，沼渣：粘土=2-5:1的比例配置沼渣和粘土的混合物；然后將所述混合物塑形后干燥定型，得到所述生物質燃料。
實施例4
一種沼渣生物質燃料的制備方法，包括：S1.原料混合；S2.發酵制備沼氣；S3.獲取沼渣；S4.制備生物質燃料。
步驟S3所述獲取沼渣的方法為：首先將步驟S2制備沼氣完畢的殘留物取出；然后固液分離得到液相產物和固相產物，其中固相產物即為所述沼渣。
所述固液分離的方法包括：首先使用100目的濾網對所述殘留物進行過濾，得到第一液相產物和第一固相產物；然后將第一固相產物干燥至含水率為20-30%得到所述沼渣。
所述第一固相產物的干燥方法包括：在150℃、負壓環境中攪拌第一固相產物至第一固相產物的含水率為30%；所述負壓環境為-0.06MPa的負壓環境。
所述第一液相產物首先經過霧化干燥后得到第二固相產物；然后將所述第二固相產物與干燥后的第一固相產物混合，得到所述沼渣。其余步驟與實施例1相同。
沼渣分離出的沼液中成分復雜，后期處理的難度很大，直接排放又極易造成水體的富營養化污染。因此，申請人對沼渣分離出的沼液進行了上述處理，將其中的固溶物提取出來，所得固溶物是極佳的促燃物質，在一定程度上挽回了由于第一固相產物的干燥過程中可燃性小分子揮發導致的產品可燃性下降，甚至可以提高產品的可燃性。
實施例5
一種沼渣生物質燃料的制備方法，包括：S1.原料混合；S2.發酵制備沼氣；S3.獲取沼渣；S4.制備生物質燃料。
步驟S4所述制備生物質燃料的方法包括：首先按照重量比，沼渣：粘土=4:1的比例配置沼渣和粘土的混合物；然后將所述混合物塑形后干燥定型，得到所述生物質燃料。所述沼渣首先在碳化爐中進行碳化，然后與粘土進行混合。其余步驟與實施例1相同。
申請人經過研究發現，粘土含量不易過高或過低。粘土含量過低難以形成穩定的釋放效果，粘土含量過高則會形成隔斷效果，使得內部的沼渣不能有效釋放，反而降低了產品的可燃性和續然時間。
實施例6
一種沼渣生物質燃料的制備方法，包括：S1.原料混合；S2.發酵制備沼氣；S3.獲取沼渣；S4.制備生物質燃料。
步驟S4所述制備生物質燃料的方法包括：首先按照重量比，沼渣：粘土=5:1的比例配置沼渣和粘土的混合物；然后將所述混合物塑形后干燥定型，得到所述生物質燃料。所述沼渣首先在碳化爐中進行碳化，然后與粘土進行混合。其余步驟與實施例1相同。
實施例7
一種沼渣生物質燃料的制備方法，包括：S1.原料混合；S2.發酵制備沼氣；S3.獲取沼渣；S4.制備生物質燃料。
步驟S4所述制備生物質燃料的方法包括：首先按照重量比，沼渣：粘土=2:1的比例配置沼渣和粘土的混合物；然后將所述混合物塑形后干燥定型，得到所述生物質燃料。所述沼渣首先在碳化爐中進行碳化，然后與粘土進行混合。其余步驟與實施例1相同。
實施例8
一種沼渣生物質燃料的制備方法，包括：S1.原料混合；S2.發酵制備沼氣；S3.獲取沼渣；S4.制備生物質燃料。步驟S4所述制備生物質燃料的方法包括：首先按照重量比，沼渣：粘土=4:1的比例配置沼渣和粘土的混合物；然后將所述混合物塑形后干燥定型，得到所述生物質燃料。所述粘土為液限50%-70%的粘土；所述粘土與沼渣混合前首先溶于1-2倍質量的水中，形成泥水混合物，然后使用所得泥水混合物與沼渣進行混合。其余步驟與實施例1相同。
使用該液限范圍內的粘土，可以在一定程度上提高產品的耐水性，但是不宜采用更高液限的粘土。其原因在于，隨著粘土液限的提高，其內部的砂石含量提高，導致粘土固化后的空隙不均勻，降低產品燃燒的均勻性，容易出現燃燒火焰忽高忽低，甚至中斷燃燒的情況。
實施例9
一種沼渣生物質燃料，該沼渣生物質燃料采用實施例1-8其中一項所述沼渣生物質燃料的制備方法制備得到。
本發明至少具有以下優點之一：
1.本發明充分利用了畜牧業、種植業、水污染處理所得副產物，避免了環境污染的同時，間接降低了相應行業的成本。
2.本發明利用一定的處理工藝，得到的沼渣生物質燃料在保持較好可燃性的同時，還能明顯降低燃料的異味感。
3.本發明所得沼渣生物質燃料的熱值較高，且燃燒過程中異味感相比牛糞或現有沼渣生物質燃料明顯降低。
4.本發明沼渣生物質燃料在常壓下即可完成塑形和成型，相比現有生物質燃料的制備工藝，安全性較高、產品可塑性強。
應該注意到并理解，在不脫離本發明權利要求所要求的精神和范圍的情況下，能夠對上述詳細描述的本發明做出各種修改和改進。因此，要求保護的技術方案的范圍不受所給出的任何特定示范教導的限制。