[发明专利]一种生物质的脱灰方法

说明书

本发明属于生物质利用和清洁能源技术领域，公开了一种生物质的脱灰方法，包括以下步骤：(1)将生物质原料进行充分粉碎；(2)将步骤(1)中得到的生物质粉碎料加入到反应器中，向反应器中持续通入循环水，反应器内生物质粉碎料与水的质量比为1：25‑100；(3)以一定的流量持续向混合液内通入CO₂气体且使CO₂气体在混合液中达到饱和，在10‑60℃下充分搅拌浸洗3‑12h，并不断排出浸洗废水；(4)将步骤(3)中CO₂处理后的生物质混合液进行过滤，并对过滤得到的生物质样品进行干燥处理；本发明工艺简单、条件温和，脱除过程在常压下进行，仪器不需要加压处理，成本较低，且灰分脱除效果显著。

技术领域

本发明属于生物质利用和清洁能源技术领域，更具体地，涉及一种生物质的脱灰方法。

背景技术

生物质因其燃烧具有CO₂零排放，氮、硫氧化物排放量小于化石燃料等特性，成为潜力巨大的替代能源。我国生物质资源丰富，可作为能源利用的生物质资源总量折合约4.6亿吨标准煤/年。截至2015年，已利用的生物质能源约为3500万吨标准煤，生物质发电是应用规模最广、技术最成熟的利用途径，我国生物质发电总装机容量约1030万千瓦，其中，一半以上是农林生物质直燃发电。在我国，生物质发电产业已形成一定的规模。

灰分是生物质中不可燃的部分，生物质中灰分来源分为两类：一类是植物生长所需，本身固有的，包括Si、K、Ca、Na、Mg、P、Cl、Fe等；一类是在加工处理过程中带入的，如砂土、石子等。灰分越高，生物质热值越低，灰分也增加了生物质在收集、运输及预处理过程中的成本。在生物质燃烧过程中，表面含碳物质燃尽后形成的灰分外壳，阻隔了内部生物质的继续反应，导致燃烧不充分；灰中含大量碱金属和碱土金属，易于造成锅炉的粘污结渣，并且，灰中含氯元素在燃烧过程中与挥发的碱金属碱土金属结合，造成设备的腐蚀。

现有脱灰方法包括，水洗法脱灰、使用添加剂脱灰以及用适宜惰性材料作为床料。其中水洗脱灰操作最为简便，然而水洗法只能脱除生物质灰中水溶性的金属无机盐组分，但是生物质中还存在大量与羟基、羧基所结合的有机类金属、及水不溶的无机类金属，如碳酸盐、硫酸盐等，这些金属元素仅能通过酸洗脱除。已研究的酸有硝酸、盐酸、氢氟酸等。采用现有的酸洗法对生物质进行预处理成本较高，强酸(硝酸、盐酸)会引起生物质严重的水解现象，导致生物质品质下降，造成较大的质量损失；并且使用盐酸浸洗会引入氯元素(燃烧过程会与碱金属结合引起设备的腐蚀)，后期需大量的水冲洗脱除，带来大量酸性废水，从而导致非常高的废水处理成本及严重的环境污染。由于存在以上不足，目前酸洗预处理仅限于实验室研究，并未在工业上大规模推广应用。

发明内容

针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种生物质的脱灰方法，在温和条件下，利用CO₂与水作用形成酸性环境，利用不溶于水或微溶于水的碳酸盐和硫酸盐在酸中的溶解度高于水中、及有机金属元素只溶于酸这一特性，有效脱除生物质中水不溶的无机及有机类金属，其目的在于解决现有的脱除方法存在的脱除效率低、破坏生物质品质、加重设备腐蚀、成本高、造成严重的环境污染的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种生物质的脱灰方法，包括以下步骤：

(1)将生物质原料进行充分粉碎；

(2)将步骤(1)中得到的生物质粉碎料加入到反应器中，向反应器中持续通入循环水，反应器内生物质粉碎料与水混合的质量比为1：25-100；

(3)以一定的流量向混合液内持续通入CO₂气体且使CO₂气体在混合液中达到饱和，在10-60℃下充分搅拌浸洗3-12h，并不断排出浸洗废水；

(4)将步骤(3)中CO₂处理后的生物质混合液进行过滤，并对过滤得到的生物质样品进行干燥处理。