專利名稱：成型固態(tài)燃料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種成型固態(tài)體燃料及其制備方法，尤其涉及以含油植物為主要原料 的成型固態(tài)燃料及其制備方法。
背景技術(shù)：
煤是工業(yè)生產(chǎn)和日常生活的主要能源之一，屬于一種不可再生的能源。在以型煤 為燃料的工業(yè)窯爐中，所使用的型煤主要為塊煤和經(jīng)過(guò)壓制的成型煤，成型煤常因?yàn)閴褐?得過(guò)于密實(shí)，而使其在爐窯里燃燒時(shí)不易燃盡，因而影響燃燒效率。另外，從工業(yè)革命以來(lái)，因?yàn)榘l(fā)電和工業(yè)的需要而大量的開(kāi)采煤礦，導(dǎo)致全球的儲(chǔ) 存量越來(lái)越少，煤價(jià)也越來(lái)越高。就我國(guó)來(lái)說(shuō)，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷 提高，煤炭需求量與日俱增，雖然我國(guó)是產(chǎn)煤大國(guó)，但是在煤儲(chǔ)存量有限的情況下，未來(lái)國(guó) 內(nèi)同樣也會(huì)面臨煤供應(yīng)問(wèn)題。同時(shí)，燃燒煤所造成的環(huán)境污染也越來(lái)越受到重視，節(jié)能減排 已到了刻不容緩的地步。所以，有必要開(kāi)發(fā)能夠替代煤或減少煤用量的新穎固態(tài)燃料。
CN200610033181. 3的專利申請(qǐng)使用了一種煤與生物質(zhì)復(fù)合的固態(tài)燃料，其中加入 高錳酸鉀、過(guò)硫酸銨、六次甲基四胺、過(guò)氧化氫和氯化鈉等化合物作為增效劑，來(lái)降低其著 火點(diǎn)和提高其燃盡率。然而，此種燃料添加的物質(zhì)成本較高，有的添加劑具有強(qiáng)氧化性，對(duì) 設(shè)備的要求較高；同時(shí)，部分添加劑經(jīng)過(guò)燃燒后，煙氣里會(huì)含有一定量的鉀、硫等具腐蝕性 的化合物，使其應(yīng)用受到限制。于是，本申請(qǐng)的發(fā)明人考慮使用含油植物(有機(jī)物)作為成 型固態(tài)燃料的一部分原料。這種固態(tài)燃料的主要優(yōu)點(diǎn)有兩種第一，因?yàn)樵诔尚凸虘B(tài)燃料 的燃燒過(guò)程中，有機(jī)物會(huì)優(yōu)先燃燒，從而在固態(tài)燃料中形成通氣孔穴，這些通氣孔穴有助于 燃燒過(guò)程中二氧化碳的排出和氧氣與燃料的接觸，如此可以有效提高成型固態(tài)燃料的燃盡 率；第二，含油植物擁有油的燃燒特性，其中所含的油脂本身就可以充當(dāng)“助燃劑”，不需要 額外添加助燃劑便能夠發(fā)揮比較高的燃盡率。其他現(xiàn)有生物質(zhì)煤的制造方法多是用木屑、甘蔗渣、桔桿、麥草、煙桿、葵花桿、紫 莖草澤蘭、飛草、花生殼、瓜子殼、茶葉渣、玉米秸等，其缺點(diǎn)在于這些原料的供應(yīng)并不穩(wěn)定， 而且發(fā)熱量(熱值)也偏低，更加限制了在工業(yè)方面的應(yīng)用。相反的，含油植物可以規(guī)?；?地種植生產(chǎn)，尤其是藻類(lèi)植物和某些生長(zhǎng)快速的含油草本植物，如此可以更容易地提供穩(wěn) 定的原料來(lái)源；加上其發(fā)熱量(熱值)相對(duì)較高，比較適合在需要高溫的工業(yè)爐窯里使用。雖然有些含油植物經(jīng)過(guò)提取和提煉，可以制成生物柴油或其他可供燃燒的固體、 液體或氣體，但提取和提煉的設(shè)備投入大、過(guò)程成本昂貴；若是作為固態(tài)燃料的一部分原料 或直接作為固態(tài)燃料，不僅無(wú)此問(wèn)題，又有減少甚至避免使用非再生能源的優(yōu)點(diǎn)。此外，含 油植物屬于碳平衡(carbon-neutral resource)的資源，大量的替代煤使用將有助于減少 二氧化碳的凈排放，降低溫室效應(yīng)，保護(hù)環(huán)境和生態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種成型固態(tài)燃料及其制備方法。本發(fā)明的成型固態(tài)燃料包含下述重量配比的原料和占原料總量不多于45%的水含油植物5 100份；和/或煤5 95份；和粘結(jié)劑0. 01wt% 5wt% (以原料總重計(jì))。而前述的成型固態(tài)燃料 的制備方法，包括以下步驟將含油植物打碎至一適當(dāng)?shù)牧?，再加入粘結(jié)劑和/或煤；力口 入適量的水，并攪拌均勻；經(jīng)過(guò)壓制成形得成品，干燥后即可使用。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于前述的成型固態(tài)燃料，燃燒后所產(chǎn)生的灰燼適合作為 農(nóng)作物的肥料，尤其在含油植物相對(duì)煤的比例較高時(shí)。如此可充分利用廢棄資源，減少垃圾 堆放空間。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，含油植物可以是含油量達(dá)20%以上、發(fā)熱量(熱值) 大于每千克4000大卡的木本植物、草本植物或藻類(lèi)植物等的葉、根、莖、果實(shí)、支干等。煤可 以是粒徑不超過(guò)30mm的天然煤，例如煤矸石和褐煤等。本發(fā)明的粘結(jié)劑可以是有機(jī)粘結(jié)劑 (例如羧甲基纖維素、聚乙烯醇)、無(wú)機(jī)粘結(jié)劑(例如粘土)、或有機(jī)的粘結(jié)劑和無(wú)機(jī)粘結(jié)劑 的組合。本發(fā)明的成型固態(tài)燃料，因?yàn)椴捎煤椭参镒鳛橹饕?，因而與現(xiàn)有的生物質(zhì) 燃料(生物柴油、生物質(zhì)煤等)相比，明顯的具有下列優(yōu)點(diǎn)(1)直接使用含油植物作為原 料，不需要經(jīng)過(guò)提取和提煉植物油的過(guò)程；(2)可以使用一些不適合提煉或制成生物柴油 或其他可以作為工業(yè)生產(chǎn)的固體、氣體和液體燃料的高含油量的含油植物；(3)因?yàn)樵?中的含油植物的油份具有比較高的發(fā)熱量(熱值)，可以在需要高溫的工業(yè)爐窯里使用； (4)燃燒后所產(chǎn)生的灰燼可以作為農(nóng)作物的肥料；(5)可以規(guī)模化地種植、生產(chǎn)含油植物， 符合工業(yè)生產(chǎn)的條件。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一按下述步驟制作本發(fā)明的成型固態(tài)燃料。將含油植物油渣果的果實(shí)打成粒徑為5mm以下。取850公斤的含油植物、145公斤 的粘土和5公斤的羧甲基纖維素，加入50公斤的水用攪拌機(jī)混合均勻，經(jīng)過(guò)壓制成型為直 徑30mm的圓棒形成品，干燥后即可使用。實(shí)施例二 按下述步驟制作本發(fā)明的成型固態(tài)燃料。將含油植物麻瘋樹(shù)的種仁打成粒徑為3mm以下，并將煤打成粒徑為4mm以下。取 550公斤的含油植物、350公斤的褐煤、97公斤的粘土和3公斤的聚乙烯醇，加入70公斤的 水用攪拌機(jī)混合均勻，經(jīng)過(guò)壓制成型為直徑50mm的橄欖形成品，干燥后即可使用。實(shí)施例三按下述步驟制作本發(fā)明的成型固態(tài)燃料。將含油植物油莎豆的地下塊莖打成粒徑為2mm以下。將高熱值煙煤打成粒徑為 3mm以下。取200公斤的含油植物、790公斤的高熱值煙煤、10公斤的羧甲基纖維素，加入90 公斤的水用攪拌機(jī)混合均勻，經(jīng)過(guò)壓制成型為直徑40mm的核桃形成品，干燥后即可使用。在上述三個(gè)實(shí)施例中，僅舉出油渣果、痳瘋樹(shù)、和油莎豆作為含油植物的例子，其 使用部位分別為果實(shí)、種仁和地下塊莖，但是本發(fā)明仍可以采用其它的含油植物的適當(dāng)部 位，例如蓖麻、棕櫚的果實(shí)、或快速生長(zhǎng)的含油草本植物和藻類(lèi)植物等。特別來(lái)說(shuō)，若為滿足工業(yè)應(yīng)用的需求，最好選擇含油量高達(dá)20%以上、發(fā)熱量(熱值)超過(guò)每千克4000大卡的 含油植物。因?yàn)楸绢I(lǐng)域技術(shù)人員明白，一般能作為工業(yè)應(yīng)用的固態(tài)燃料必須具有4500大卡 /公斤以上的最小發(fā)熱量，假若要求發(fā)熱量為5000大卡/公斤以上，原料中便需要適量比 較高發(fā)熱量(熱值)的煤；相反的，假若僅作為家庭用或野炊用燃料，便不需要此限制。另 夕卜，本領(lǐng)域技術(shù)人員均可了解，為便于將混合后的原料壓制成所需要的形狀，應(yīng)先在混合前 以例如研磨、打碎等方式，將含油植物的粒徑縮小到一適當(dāng)范圍，最好可以在3mm以下，但 這不應(yīng)成為本發(fā)明的限制條件。煤并非本發(fā)明的必要原料，如實(shí)施例一；但在其它實(shí)施例中，可依需要而使用低含 量(實(shí)施例二)或高含量(實(shí)施例三)的煤。本發(fā)明所使用的煤可以是任何低級(jí)煤或高級(jí) 煤，例如褐煤、沉積煤、煙煤、無(wú)煙煤、和泥煤；也可以是煤礦開(kāi)采和利用過(guò)程中所產(chǎn)生的廢 棄物_煤矸石；或是其它發(fā)熱量偏低的劣質(zhì)煤。一般來(lái)說(shuō)，最好是使用粒徑不超過(guò)50mm的 天然煤。不論使用煤與否，本發(fā)明的固態(tài)燃料經(jīng)過(guò)燃燒后所產(chǎn)生的灰燼均可作為肥料；尤其 在完全不含煤時(shí)，燃燒過(guò)的灰燼將是極優(yōu)質(zhì)的肥料來(lái)源。在前述的成型固態(tài)燃料中，粘結(jié)劑可以是有機(jī)的粘結(jié)劑，例如羧甲基纖維素、聚乙 烯醇、腐植酸鈉、糊精或木質(zhì)素等；也可以是無(wú)機(jī)粘結(jié)劑，例如粘土、硅酸鈉、糖漿或磷酸鋁； 也可以是其中兩種以上的組合。當(dāng)然，本發(fā)明所使用的粘結(jié)劑并不限于此處所述者，也可使 用其它適合的粘結(jié)劑。然而，應(yīng)注意含有金屬離子的粘結(jié)劑(如前述的腐植酸鈉、硅酸鈉 及磷酸鋁)，易使工業(yè)用的鍋爐受到腐蝕，此時(shí)最好避免使用此類(lèi)粘結(jié)劑。此外，本發(fā)明的固態(tài)燃料可以被壓制成任何所需要的形狀，不限于前述的三種形 狀。應(yīng)注意在本發(fā)明的成型固態(tài)燃料中，若是使用含油量較高的含油植物作為原料， 則可以和發(fā)熱量(熱值)較低的煤相混合(劣質(zhì)煤的優(yōu)化方法)；若是使用含油量較低的 含油植物作為原料，則可以和發(fā)熱量(熱值)較高的煤相混合，這樣就可以在需要高溫的工 業(yè)生產(chǎn)用爐窯中使用。本發(fā)明的成型固態(tài)燃料用途廣泛，例如用于家庭加熱、室內(nèi)外炊煮、醫(yī)院等單位的 中央加熱鍋爐、工廠或電力公司的發(fā)電用鍋爐、冶金廠或陶瓷工廠的爐窯等各行業(yè)，可以取 代木材、煤(包含優(yōu)質(zhì)煤)、粉煤等而成為現(xiàn)代生活極佳的環(huán)保固態(tài)燃料；若是使用含油量 較低的含油植物作為原料，也可以用于改造劣質(zhì)煤。另一方面，本發(fā)明的成型固態(tài)燃料的制 造方法極為簡(jiǎn)單，省去了生物質(zhì)油的提取、提煉等步驟。
權(quán)利要求
一種成型固態(tài)燃料，其特征在于所述成型固態(tài)燃料是用下述重量配比的原料加水制成含油植物 5～100份；和/或煤5～95份；和粘結(jié)劑原料總量的0.05wt％～25wt％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成型固態(tài)燃料，其特征在于水的份量為原料總量的45wt% 以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成型固態(tài)燃料，其特征在于所述的含油植物是木本植物、草 本植物或藻類(lèi)植物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成型固態(tài)燃料，其特征在于所述的粘結(jié)劑是有機(jī)粘結(jié)劑、無(wú) 機(jī)粘結(jié)劑或其組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成型固態(tài)燃料，其特征在于所述的含油植物的含油量在 20%以上，且發(fā)熱量(熱值)在每千克4000大卡以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的成型固態(tài)燃料，其特征在于所述的粘結(jié)劑是羧甲基纖維素、 聚乙烯醇、腐植酸鈉、粘土、硅酸鈉、糖漿、糊精、木質(zhì)素、磷酸鋁中的一種或兩種以上的組合。
7.一種成型固態(tài)燃料的制造方法，該成型固態(tài)燃料包含(重量配比)含油植物5 100 份、和/或煤5 95份、和粘結(jié)劑0. 05wt% 25wt% (以原料總量計(jì))，其特征在于按下述 步驟制作a.將含油植物打碎至一適當(dāng)?shù)牧剑偌尤胝辰Y(jié)劑和/或煤；b.將適量的水加入步驟a所得的混合物中，并攪拌均勻；c.將步驟b所得的固體壓制成形并干燥。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的成型固態(tài)燃料的制造方法，其特征在于水的份量為原料總 量的45wt%以下。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的成型固態(tài)燃料的制造方法，其特征在于所述的含油植物是 木本植物、草本植物或藻類(lèi)植物。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的成型固態(tài)燃料的制造方法，其特征在于所述的粘結(jié)劑是有 機(jī)粘結(jié)劑、無(wú)機(jī)粘結(jié)劑或其組合。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的成型固態(tài)燃料的制造方法，其特征在于所述的含油植物的 含油量在20%以上，且發(fā)熱量(熱值)在每千克4000大卡以上。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的成型固態(tài)燃料的制造方法，其特征在于所述的粘結(jié)劑是 羧甲基纖維素、聚乙烯醇、腐植酸鈉、粘土、硅酸鈉、糖漿、糊精、木質(zhì)素、磷酸鋁中的一種或 兩種以上的組合。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的成型固態(tài)燃料的制造方法，其特征在于更包含在加入煤之 前將煤碎裂成粒徑為50mm以下的步驟。
14.一種劣質(zhì)煤的優(yōu)化方法，其特征在于使用含油量在20%以上且發(fā)熱量(熱值)在 每千克4000大卡以上的含油植物。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的劣質(zhì)煤的優(yōu)化方法，其特征在于所述的含油植物是木本 植物、草本植物或藻類(lèi)植物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種成型固態(tài)體燃料及其制備方法，尤其涉及以含油植物為主要原料的成型固態(tài)燃料及其制備方法。具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的成型固態(tài)燃料包含下述重量配比的原料和占原料總量不多于45％的水含油植物5～100份；和/或煤5～95份；和粘結(jié)劑0.01wt％～5wt％(以原料總重計(jì))。而前述的成型固態(tài)燃料的制備方法，包括以下步驟將含油植物打碎至一適當(dāng)?shù)牧?，再加入粘結(jié)劑和/或煤；加入適量的水，并攪拌均勻；經(jīng)過(guò)壓制成形得成品，干燥后即可使用。
文檔編號(hào)C10L9/10GK101824346SQ20091000466
公開(kāi)日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2009年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月2日
發(fā)明者黃貴明 申請(qǐng)人:黃貴明