[发明专利]生物质燃料的成型方法

说明书

技术领域

本发明属于生物质燃料加工技术领域，具体涉及一种生物质燃料的成型方法。

背景技术

上面提及的生物质燃料主要指木屑、麦秸和稻草，人们习惯称这种燃料为生物能源或称再生能源。

随着诸如煤炭、石油和天然气以及海洋冰之类的不可再生能源的日益减少，并且价格不断上升，以及随着人类对环境保护意识的不断增强，以往遭到冷遇而往往不加利用地被付之一炬的前述生物质燃料得到了空前的重视。据我国农业权威部门统计，我国仅农作物如稻、麦、高梁、玉米、棉花和大豆秸秆的年产出量约为8.5亿吨左右，以90%至95%的获得系数计算，可获得7.65-8.075亿吨，相当于获得3.8-4.04亿吨标准煤（1吨秸秆的能量相当于0.5吨标准煤）。所谓的标准煤简称标煤，依据中国国家标准GB2589-81，每千克标煤的热值为29271千焦(即7000千卡)。

由上述可知，有效地利用生物质燃料，不仅可减少对自然资源的消耗，而且具有经济性和环保性。由于秸杆的堆积密度较低,给收集、运输和储存以及应用带来一定的困难，因而通常需将其成型为固体，藉以提高能源密度和热值，经成型后，体积可缩小至8倍以上，密度达1.1-1.4吨/m³，能源密度相当于中等烟煤程度。

由于秸杆如前述的麦秸、稻草等含有一定的纤维素和木质素，而木质素是物料中的结构单体，是苯丙烷型的高分子化合物，具有增强细胞壁和粘合纤维素的作用。木质素属非晶体，在常温下主要部分不溶于普通溶剂，没有熔点，但有软化点，当温度达到一定值时，木质素软化粘结力增加，并在一定的压力作用下，使其纤维素分子团错位、变形和延展，内部相邻的生物质颗粒相互进行啮接，重新组合而形成块状体。

在已公开的中国专利文献中，关于生物质燃料成型的技术方案多达100余项，典型的如实用新型专利授权公告号CN201030648Y推荐的生物质燃料成型机，采用挤压轮将由料斗喂至圆模盘中的物料挤入模具的入口，也就是说由挤压轮将物料压入圆模盘的模具内腔形成固体，具体可参见说明书第3页第7-15行。实质上该专利方案是以碾压方式或称碾压原理获得生物质固体燃料的。

CN201205759Y提供的生物质秸秆成型机通过配置在牵引车上的滚压密实进料装置的进、出料辊和位于进、出料辊之间的轧制辊来实现对生物质秸秆轧压成型，具体可参见该专利的说明书第4页的具体实施方式。

CN201456417U披露的牧草秸秆压块成型机适用于对畜牧用的牧草压块。CN201415498Y揭示的滚压式秸秆成型机以及CN201415499Y（系CN201415498Y同一申请人申请）公开的秸秆滚压成型机都是利用滚压即前述的碾压方式加工生物质固体燃料的。此外，CN201442359U教导的生物秸秆成型机也同样利用压轮滚压而加工生物质燃料的。

上述专利方案所涉及成型机虽然都能满足对生物质秸秆的成型，但是由于均采用碾压或滚压方式，因此所得到的固体燃料的密实度难以保障，在运输和仓储等环节中易破碎，并且由于密实度差而在一定程度上会影响热值。

如业界所知之理，圆柱体的生物质固体燃料不仅具有密实度高而不易裂解（松散）并且易运输和储存的长处，而且具有热值好的优点，这种几何形态（形状）的生物质燃料通常只能采用挤出机械获得，授权公告号CN102205664B介绍的“生物质燃料成型机”满足了这一要求。

如果说上述专利是针对成型设备而言的，那么下面的专利方案则是针对具体的成型方法提出的，如CN102021059B公告有“一种利用快速热处理工艺改性生物质燃料的成型方法”，该专利方案虽然具有其说明书记载的技术效果，但是由于需要添加粘结剂，因而不仅增加成本，而且易产生污染。

为了避免因添加粘结剂产生污染，因而业界不乏采用添加硅澡土、粘土和/或煤粉的方式对生物质燃料成型，典型的如发明专利申请公布号CN101812346A揭示的“一种生物质燃料成型方法”，该方法由于添加了非生物质成份，因而不仅发热值受到严重影响，而且成型松散、灰分大。

此外，摩擦发热压制成型和发酵后压制成型方法也曾为业界所追捧，但是前者存在电能消耗大、成型物中心松散、时久易裂开并且对成型设备的破坏性较大的欠缺；后者存在热值损耗大并且难以获得结实（密实）的成型体，鉴于这种因素，摩擦压制成型及发酵后压制成型目前俱处偃旗息鼓的状态。

针对上述已有技术，本申请人作了持久而有益的探索并且进行了非有限次数的反复实验，终于形成了下面将要介绍的技术方案。

发明内容