[发明专利]一种生物质固体成型燃料添加剂及掺配方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物质固体成型燃料添加剂及掺配方法。

背景技术

国家《生物质能发展“十二五”规划》明确提出建立生物质成型燃料生产、储运和使用体系，在城市推广生物质成型燃料集中供热，在农村作为清洁炊事和采暖燃料推广应用。并指出亟需开发的关键技术：“攻克生物质成型燃料高效、抗结渣燃烧技术”，尤其玉米秆、麦秸、稻草、棉秆等。秸秆成型燃料在用作热电锅炉、民用炉具的替代燃料时，与木材及其成型燃料相比，存在能量密度小，收集、储运加工成本较高等问题，而且因其富含碱金属及氯元素，易引起灰熔融、结渣、腐蚀，超细颗粒物排放等问题。上述问题制约了生物质固体成型燃料的进一步发展。

发明专利(CN101550374B)公开了一种生物质固体成型燃料添加剂，采用Al₂O₃、Fe₂O₃、高岭土的混合物作为添加剂，采用一般的方法均匀混合而成，添加剂按重量比3％～8％掺入到秸秆中，该发明虽然达到了提高灰熔点，降低积灰、结渣等作用，但所用添加剂成分均为资源型矿物或化学品，造成添加剂成本高，而且添加剂各成分依靠机械混合均匀较难实现。

发明专利(CN101775324A)公开了一种生物质固体成型燃料抗结渣添加剂及制备方法，采用碳酸镁、氧化铝和碳酸钙混合物作为添加剂，按照重量比为1％～5％掺入到不同的生物质原料中，实现较好的抗结渣性能，尽管依据生物质中钾含量提出不同的添加剂配比方案，但依然存在添加剂成本较高的问题。

发明专利(CN101899345A)公开的生物质成型燃料，阐述了固硫剂为石灰或碳酸钙。助燃剂采用镁菱土、硝酸镁、氧化镁或氧化铁以及可选的固体氧化剂高锰酸钾或氯酸钾。其效果是助燃、减少二氧化硫和氮氧化物的排放，未提及对成型燃料灰熔融性的影响。

发明专利(CN102041130A)公开的一种提高生物质灰熔点的方法，提到高岭土与酸性白土、硅藻土、膨润土、煤、煤矸石的一种或多种组成的混合物作为添加剂，且添加剂的总质量与生物质灰质量比为20％～40％。亦有不少采用高岭土、石灰石、碳酸钙、碳酸镁、石灰、红土等添加剂可以改善灰熔融特性的研究。

国外学者采用沸石和污泥与高氯燃料混烧，煤泥或煤、高岭土、煤灰与生物质混烧，使烟气中的部分KCl转化为K₂SO₄、铝硅酸钾(KAlSiO₆)为主。也有通过添加硫或含硫化合物可与生物质燃烧过程中气相释放的KCl反应转化为低腐蚀性的硫酸钾。基于烟气中喷入硫酸氨((NH₄)₂SO₄)脱除KCl的思路，

发明专利(CN103252162A)公开了用磷酸铵盐脱除生物质烟气中气相钾离子的方法，采用磷酸铵盐添加剂在700～1000℃温度下与烟气中的气相氯化钾、及碳酸钾反应生成磷酸钾盐以脱除生物质燃烧烟气中气相钾离子，但未涉及生物质固体燃料成型、固相、液相反应，以及对灰熔点影响的报道。

国内学者采用FactSage软件模拟研究磷对生物质灰中钾形态分布的影响规律时得出，在750～850℃更容易转化为K₂HPO₄，而不是K₂SO₄和KCl。另外，实验研究得到NH₄H₂PO₄可将灰中钾转化为高熔点的K₂CaP₂O₇。Al₂(SO₄)₃？18H₂O和CaSO₄可以将钾固定在灰中并形成高熔点的化合物。以上研究虽然得出了高熔点产物，但未基于高温复盐为目标产物进行添加剂复合的深入探索研究，也未考虑添加剂对固硫的协同影响。

发明内容

针对目前生物质固体成型燃料的添加剂成本较高，未能将固钾、固硫和改善灰熔融性三个问题协同解决的问题，本发明的目的在于提供一种生物质固体成型燃料添加剂及掺配方法，根据高温复盐的元素组成，以及含钾的高温复盐为目标产物，将添加剂复合掺入到生物质中，同时实现了固钾、固硫和改善灰熔融性；而且通过综合利用废弃物，降低了添加剂的成本。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种生物质固体成型燃料添加剂，由以下重量百分比的原料组成：