[发明专利]一种生物质基燃料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物质基燃料及制备方法。 

背景技术

生物质能源具有可再生和环境友好的双重属性，开发生物质能，既有利于实现能源多元化，缓解常规化石能源紧张，又减少温室气体排放。生物质燃料成型技术是指在一定温度与压力条件下，将各类原本松散细碎的生物质废弃物压制成具有形状规则的棒状、块状、颗粒状成型燃料的高新技术，以解决生物质运输、储存、防火等问题。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。生物质成型燃料具有密度高、体积小、污染物排放少等优点，但是与传统的化石能源相比，单纯的生物质成型燃料能量密度仍较低，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。 

生物质与煤混合燃烧是一种综合利用生物质能和煤炭资源,并同时降低污染物排放的新型燃烧方式。生物质混煤燃烧技术简单，投资和运行费用低，可以充分发挥生物质和原煤的优势，生物质的硫、氮元素含量远低于原煤，可以有效减少NO_x、SO₂和化石燃料CO₂的排放，生物质的挥发分含量高，着火温度低，可以有效改善原煤的燃烧特性。同时，由于生物质具有较高的挥发分含量、生物质焦具有较高的反应性以及生物质灰中的碱金属对煤焦气化有很好的催化作用，生物质与煤共气化过程也有很好的协同作用。将生物质与煤混合压制成型，不仅能够节约原料煤的用量,在一定程度上缓解我国的能源紧缺问题,而且还能够将废弃生物质资源加以充分利用，大量而高效的利用生物质发电。 

实际锅炉燃烧中，生物质与煤的混燃比例会受到一定的限制。当生物质的热量输入小于10％时，混燃技术可充分发挥其技术优势，可能出现的技术问题均在运行可控制的范围内。但当热输入比例进一步提高时，由于生物质中的碱金属和氯含量较高，会在锅炉炉膛、过热器及空气预热器等对流受热面发生积灰、结渣、腐蚀等问题。其次，煤中掺入生物质燃烧会影响锅炉内的温度场分布，从而影响正常热交换。且生物质混燃比例越大，以上问题就越突出，甚至会影响锅炉的正常运行。生物质与煤共气化时，煤灰分中的钙、硅等元素虽然对生物质中的碱土金属有一定的固定作用，但是仍会有大量的碱土金属进入烟气中，对受热面造成腐蚀，影响系统的正常运行。 

发明专利(CN100386416C)公开了一种采用动力配煤技术的生物质型煤配方，将黄陵烟 煤和晋城无烟煤按质量1:1配煤后，加入5～9％的毛蚶壳粉末作为固硫剂，14～20％的稻草作为粘结剂，并加入膨润土1～3％作为粘结添加剂，依据该配方制得的生物质工业型煤虽然具有易着火、燃烧速度快，固硫效果好，灰渣含量低且不结渣的优点，但是适用范围较窄，且不能解决生物质中碱金属和氯元素带来的积灰、结渣和腐蚀问题。 

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(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。燃料添加剂包括重量百分比为0.1～5％的油脂、重量百分比为0.1～2％的固硫剂以及重量百分比为0.1～0.5％的助燃剂。所选添加剂、助燃剂为资源型矿物或者化工产品，依据添加量和效果会增加燃料成本，未提及对成型燃料灰熔融性的影响，实际铁化合物、钾化合物将对灰熔融性具有负面影响，是本领域人员熟知的知识。