[发明专利]生物质流体燃料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及对生物质原料、特别是生物质废弃物的进一步开发和利用，具体涉及生物质流体燃料及其制备方法，其中在所述制备方法中利用物理和/或热化学方法将生物质原料颗粒转化为生物质流体燃料。

背景技术

在我国的产业背景下存在有大量的生物质废弃物，具体例如甘蔗渣、酒糟渣、木薯渣、稻草、麦秆、豆秆、棉秆、玉米秆、玉米芯、落叶及木屑等，这些生物质废弃物中通常含有大量的可进一步利用的大分子物质如木质素、纤维素、半纤维素和淀粉等。近年来，在绿色低碳的大背景下，对这些生物质废弃物的进一步开发和利用越来越受到关注。

研究表明，生物质原料中的大分子物质如木质素、纤维素、半纤维素和淀粉等遇热会分解形成生物质油、炭和可燃性气体，并且这些产物的比例会随温度、压力和反应时间而变化。生物质热解和生物质碳化就是基于上述原理的热化学反应，其中可以通过控制热化学反应的条件来改变所形成的各种产物之间的比例。因此，热化学方法是利用生物质原料的一种有效途径。

但单纯的热化学方法还存在一些问题，例如，生物质油的生产成本通常比矿物油高，而且，生物质油不能直接用于现有的动力设备，这是因为生物质油大多是物理和化学性质均不太稳定的碳氢化合物，必须经过改性和/或精制处理才能应用。

流体燃料是指将可燃性固体在流体介质中研磨细化形成含有微小固体颗粒的流体，再向其中加入分散剂和/或稳定剂形成稳定的均相流体，常见的例子如水煤浆或油煤浆。研究表明，将煤、石油焦、生物淤泥等可燃性固体在柴油或水等流体介质中进行研磨细化处理后可得到流动性良好的流体燃料，该流体燃料可作为高效的代油燃料经相应的燃烧器进行燃烧。

基于流体燃料的思想，本发明提出了生物质流体燃料的概念，这是一种基于生物质原料颗粒的流体燃料，具体通过物理和/或热化学方法将生物质原料如生物质废弃物颗粒分散到液体燃料介质中形成生物质流体燃料。

因此，本发明的生物质流体燃料具有流体燃料的便于运输、使用及燃烧效率高等优点，从而为固体生物质原料如生物质废弃物的开发和应用提供了新的思路。

发明内容

本发明提供一种生物质流体燃料，该生物质流体燃料包含分散于液体燃料介质中的生物质原料颗粒和燃料助剂，其中所述生物质原料颗粒的粒度小于或等于约150微米，优选小于或等于约120微米，更优选小于或等于约100微米，所述生物质原料颗粒与所述液体燃料介质的重量比为1∶10至1∶1，优选为1∶7至1∶1，最优选为1∶5至1∶1，和所述燃料助剂的总含量基于所述生物质流体燃料重量计为0.5-3.0wt％，优选为0.8-2.0wt％，更优选为0.9-1.5wt％。

本发明还提供制备所述生物质流体燃料的方法，该方法包括如下步骤：

粉碎生物质原料并进行筛分，以获得粒度小于或等于约150微米、优选小于或等于约120微米、更优选小于或等于约100微米的生物质原料颗粒；

使所述生物质原料颗粒与液体燃料介质混合形成粗混合物，其中所述生物质原料颗粒与所述液体燃料介质的重量比为1∶10至1∶1，优选为1∶7至1∶1，最优选为1∶5至1∶1；

使所述粗混合物均化并向其中加入燃料助剂，其中所述燃料助剂的总含量基于所述生物质流体燃料重量计为0.5-3.0wt％，优选为0.8-2.0wt％，更优选为0.9-1.5wt％，和其中利用高速剪切乳化设备进行均化，以获得均相混合物作为生物质流体燃料。

按照本发明，所述生物质原料一般为生物质废弃物，具体选自甘蔗渣、酒糟渣、木薯渣、稻草、麦秆、豆秆、棉秆、玉米秆、玉米芯、落叶及木屑等。因此，对于本发明而言，所述生物质原料的来源还是很丰富的。

按照本发明，所述液体燃料介质可以为常见的任何合适的液体燃料，优选价格比较便宜的不易挥发的液体燃料，具体可以为不易挥发的油性液体燃料如重油和煤焦油及重油组分和煤焦油组分，其中所述重油组分如重油轻馏分，所述煤焦油组分如萘油、洗油、蒽油和二蒽油，优选使用蒽油和/或洗油作为所述液体燃料介质。