專利名稱：一種秸稈用于生物質(zhì)發(fā)電與鍋爐燃燒的成型燃料制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于秸稈高值化利用領(lǐng)域，特別涉及一種秸稈用于生物質(zhì)發(fā)電與鍋爐燃燒
的成型燃料制備方法。
背景技術(shù)：
隨著各國政府對節(jié)能減排的高度重視及一系列措施的出臺，秸稈燃燒發(fā)電技術(shù)逐 漸產(chǎn)業(yè)化，在我國，國家電網(wǎng)公司旗下的國能生物發(fā)電集團(tuán)有限公司在2006年率先實(shí)現(xiàn)了 產(chǎn)業(yè)化，現(xiàn)已在全國各地建立的幾十個秸稈發(fā)電廠，國電龍源電力技術(shù)工程有限責(zé)任公司 也已經(jīng)建立了 3個秸稈發(fā)電廠。由于秸稈直接燃燒發(fā)電存在灰熔點(diǎn)低，造成易結(jié)焦和腐蝕 等問題，即鍋爐燃燒室溫度可達(dá)100(TC以上，此時秸稈灰分軟化(熔化)形成各級受熱面積 灰、受熱面結(jié)渣、沾污，嚴(yán)重影響使用壽命和傳熱性能。 目前只能使用昂貴的進(jìn)口鍋爐才能進(jìn)行正常的生產(chǎn)。這就大大增加了發(fā)電設(shè)備和 設(shè)備維護(hù)成本，導(dǎo)致秸稈直接燃燒發(fā)電很難產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，只能在國家補(bǔ)貼的情況下勉強(qiáng) 維持。 秸稈中較高的K、Na(共1%左右)含量是造成其灰熔點(diǎn)低的主要原因。在高溫時 生成KC1和NaCl腐蝕鍋爐和管道的金屬表面。去除秸稈中的K、 Na和Cl能提高秸稈燃燒 灰熔點(diǎn)，減少結(jié)焦和對鍋爐的腐蝕。"黃色"秸稈放置于農(nóng)田一段時間經(jīng)雨淋后，其中的腐蝕 性物質(zhì)(氯化物和鉀)含量會降低，秸稈變成"灰色"，這種"灰色"秸稈更適合作為鍋爐燃 料，且熱值也有所提高。大麥秸稈浸泡經(jīng)驗(yàn)表明降雨量達(dá)到15mm時，氯化物含量從0. 49% 下降至O. 05%以下，鉀元素含量從1. 18%下降至0. 22%，灰熔點(diǎn)可提高到950-1 IO(TC。雨 淋的方法雖然有一定的效果，但品質(zhì)難以控制，不能適應(yīng)工業(yè)化生產(chǎn)。必須尋經(jīng)濟(jì)實(shí)用的秸 稈制備固體成型燃料的方法。 本發(fā)明將秸稈汽爆或稀酸水解和酶解處理，去除秸稈中的鉀離子、鈉離子和氯離 子，減少秸稈中纖維素和半纖維素的含量，提高木質(zhì)素含量，提高熱值和灰熔點(diǎn)，減少了燃 燒過程結(jié)焦和對鍋爐的腐蝕，大大提高了秸稈的燃燒性能。本方法制備的秸稈成型燃料可 用作普通國產(chǎn)鍋爐的燃料用于發(fā)電或供熱。本發(fā)明中酶解產(chǎn)生的糖可用作大宗發(fā)酵品的發(fā) 酵碳源，因此，提高了秸稈的綜合利用價值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的本發(fā)明的目的是針對秸稈直接燃燒灰熔點(diǎn)低，造成易結(jié)焦和腐蝕
等問題，提供一種秸稈用于生物質(zhì)發(fā)電與鍋爐燃燒的成型燃料制備方法。技術(shù)方案本發(fā)明提供的一種秸稈用于生物質(zhì)發(fā)電與鍋爐燃燒的成型燃料制備
方法，包括如下步驟 (1)秸稈預(yù)處理將秸稈切成l-10cm，在汽爆壓強(qiáng)為0. 5-2. 5MPa，維壓時間為 2-10min條件下蒸汽爆破處理或稀酸處理，或用0.05-5% (W/W)的鹽酸或硫酸處理，處理溫 度為100-15(TC、時間為l-3h、固液比(W/W)為l : 4-1 : 40 ;對汽爆或稀酸處理后的秸稈在30-55t:、加水調(diào)節(jié)固液比(W/W)為l : 5-1 : 30、纖維素酶用量為5-50FPA/g干底物的 條件下酶解l-5d，酶解產(chǎn)生的糖可用于生產(chǎn)乙醇、丁醇等大宗發(fā)酵產(chǎn)品，酶解秸稈渣用于壓 縮成型制備固體燃料； (2)壓縮成型采用螺旋擠壓機(jī)、活塞沖壓機(jī)等機(jī)械壓縮機(jī)將酶解后的秸稈渣或
酶解秸稈渣與煤以ioo : i-i : 5(w/w)比例混合壓縮成型，制備固體成型燃料；技術(shù)特點(diǎn)本專利的核心是將秸稈預(yù)處理和酶解，去除秸稈中的纖維素和半纖維
素基本，提高物料木質(zhì)素含量，從而提高熱值，同時除去秸稈中的鉀離子、鈉離子和氯離子， 提高了秸稈的灰熔點(diǎn)、減少了燃燒過程結(jié)焦和對鍋爐的腐蝕，大大提高了秸稈的燃燒性能。 秸稈經(jīng)過預(yù)處理和酶解后呈泥巴樣狀態(tài)，易于成型，可單獨(dú)成型也可與煤混合成型。本方法 制備的秸稈固態(tài)燃料可用作普通國產(chǎn)發(fā)電鍋爐的燃料。本發(fā)明中酶解產(chǎn)生的糖可用作大宗 發(fā)酵品的發(fā)酵碳源，因此，本方法可以將發(fā)電與酶解發(fā)酵耦合提高秸稈的綜合利用價值。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例l: (1)秸稈預(yù)處理將秸稈切成l-10cm，在汽爆壓強(qiáng)為0. 5MPa，維壓時間為6min條 件下蒸汽爆破處理；對汽爆處理后的秸稈在35t:、加水調(diào)節(jié)固液比(W/W)為l : 8、纖維素 酶用量為15FPA/g干底物的條件下酶解2d，酶解秸稈渣用于壓縮成型制備固體燃料；
(2)壓縮成型采用螺旋擠壓機(jī)將酶解后的秸稈渣壓縮成型，形成熱值為19. 2MJ/ kg，含水量為8X，灰熔點(diǎn)為1105t:成型燃料。
實(shí)施例2: (1)秸稈預(yù)處理將秸稈切成4-6cm長，用0. 1 % (W/W)的硫酸處理，處理溫度為 11(TC、時間為3h、固液比(W/W)為l : 7 ;對稀酸處理后的秸稈在45t:、加水調(diào)節(jié)固液比(W/ W)為l : 10、纖維素酶用量為10FPA/g干底物的條件下酶解3d，酶解秸稈渣用于壓縮成型 制備固體燃料； (2)壓縮成型采用活塞沖壓機(jī)將酶解后的秸稈渣壓縮成型，制備固體燃料，所制 備的固體成型燃料熱值為18. 6MJ/kg，含水量為5%，灰熔點(diǎn)為IIO(TC。
實(shí)施例3: (1)秸稈預(yù)處理將秸稈切成3-8cm，在汽爆壓強(qiáng)為1. 5MPa，維壓時間為5min條件 下蒸汽爆破處理；對汽爆處理后的秸稈在5(TC、加水調(diào)節(jié)固液比(W/W)為1 : 10、纖維素酶 用量為20FPA/g干底物的條件下酶解2d，酶解秸稈渣用于壓縮成型制備固體燃料；
(2)壓縮成型采用螺旋擠壓機(jī)將酶解后酶解秸稈渣與煤炭以5 : 1(W/W)比例混 合壓縮成型，形成熱值為22. lMJ/kg，含水量為10%，灰熔點(diǎn)為1145t:固體成型燃料。
實(shí)施例4 : (1)秸稈預(yù)處理將秸稈切成3-10cm，在汽爆壓強(qiáng)為1. 8MPa，維壓時間為3min條 件下蒸汽爆破處理；對汽爆處理后的秸稈在35t:、加水調(diào)節(jié)固液比(W/W)為1 : 8、纖維素 酶用量為20FPA/g干底物的條件下接入1 % (V/V)釀酒酵母，同步酶解發(fā)酵3d，酶解秸稈渣 用于壓縮成型制備固體燃料； (2)壓縮成型采用螺旋擠壓機(jī)將酶解后酶解秸稈渣壓縮成型，形成熱值為 18. lMJ/kg，含水量為13%，灰熔點(diǎn)為1005t:固體成型燃料。
實(shí)施例5 : (1)秸稈預(yù)處理將秸稈切成l-3cm長，用0. 3 % (W/W)的鹽酸處理，處理溫度為 12(TC、時間為2h、固液比(W/W)為l : 10 ;對稀酸處理后的秸稈在4(TC、加水調(diào)節(jié)固液比 (W/W)為l : 12、纖維素酶用量為17FPA/g干底物的條件下酶解4d，酶解秸稈渣用于壓縮成 型制備固體燃料； (2)壓縮成型采用活塞沖壓機(jī)將酶解后的秸稈渣與煤炭以10 : 1(W/W)比例混 合壓縮成型，制備固體燃料，所制備的固態(tài)成型燃料熱值為19. 6MJ/kg，含水量為16%，灰 熔點(diǎn)為1150°C。
權(quán)利要求
一種秸稈用于生物質(zhì)發(fā)電與鍋爐燃燒的成型燃料制備方法，包括如下步驟(1)秸稈預(yù)處理將秸稈切成長度為1-10cm，用蒸汽爆破或稀酸處理后再用纖維素酶酶解處理；(2)壓縮成型采用機(jī)械擠壓的方法將酶解后的秸稈渣壓縮成型，制備固體燃料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征是步驟(1)所述的蒸汽爆破條件為 0. 5-2. 5MPa，維壓時間為2_10min ;所述的稀酸處理?xiàng)l件為用0. 05-5% (W/W)的鹽酸或硫 酸，處理溫度為100-15(TC，時間為l-3h，固液比(W/W)為1 : 4-1 : 40;所述的酶解條件 為在30-55t:、加水調(diào)節(jié)固液比(W/W)為1 : 5-1 : 30、纖維素酶用量為5-50FPA/g干底物 的條件下酶解l-5d。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是步驟(1)所述的酶解過程可與發(fā)酵過程耦 合利用酶解產(chǎn)生的糖生產(chǎn)大宗發(fā)酵產(chǎn)品。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是步驟(2)所述的壓縮成型過程可以將酶解后的秸稈渣直接壓縮成型或?qū)⒚附夂蟮慕斩捲c煤炭以ioo : i-i : 5(w/w)比例混合壓縮制備成型燃料。
全文摘要
針對秸稈直接燃燒灰熔點(diǎn)低、易結(jié)焦、對鍋爐腐蝕嚴(yán)重等問題，本發(fā)明將秸稈汽爆或稀酸預(yù)處理，然后用纖維素酶酶解，酶解后的殘渣壓縮成型用作生物質(zhì)發(fā)電或鍋爐燃燒燃料。秸稈經(jīng)過預(yù)處理和酶解后，不僅成型容易，而且秸稈中的纖維素和半纖維素基本去除，木質(zhì)素含量增高，熱值增大，同時秸稈中的鉀離子、鈉離子和氯離子被除去，從而提高了秸稈的灰熔點(diǎn)、減少了燃燒過程結(jié)焦和對鍋爐的腐蝕，大大提高了秸稈的燃燒性能。本方法制備的秸稈固態(tài)燃料可用作普通國產(chǎn)鍋爐的燃料。而酶解產(chǎn)生的糖可用作大宗發(fā)酵品的發(fā)酵碳源，提高了秸稈的綜合利用價值。
文檔編號C10L5/44GK101768494SQ20101012086
公開日2010年7月7日 申請日期2010年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月9日
發(fā)明者彭小偉, 陳洪章 申請人:中國科學(xué)院過程工程研究所