本發(fā)明涉及一種燃料，尤其是型煤鍋爐用生物質(zhì)燃料及其制造方法。
背景技術：
經(jīng)濟的快速發(fā)展離不開能源，而傳統(tǒng)化石能源石油、天然氣和煤炭的緊缺問題日益嚴重。生物質(zhì)能作為第四大能源，以其可再生、零碳排放等特點，成為新能源中發(fā)展?jié)摿^大的一種能源。
生物質(zhì)固體燃料是生物質(zhì)能的一種利用方式，其生產(chǎn)原料是林業(yè)“三剩物”(木材加工剩余物、森林采伐剩余物、造材剩余物)、各種木質(zhì)下腳料、木質(zhì)廢棄物、農(nóng)作物秸稈、以及灌木等。生產(chǎn)過程是將質(zhì)地疏松、能力密度小的生物質(zhì)原料，經(jīng)過粉碎、干燥等工序，然后經(jīng)環(huán)模壓輥擠壓成型方式加工成生物質(zhì)固體顆粒燃料。生物質(zhì)顆粒燃料的粒度均勻，單位密度可達到1～1.4g/cm3，強度增加，運輸和儲存方便，燃燒性能明顯改善，燃燒后能源利用率可提高80％以上，幾乎沒有二氧化硫排放，燃燒后的爐灰還是優(yōu)質(zhì)的有機肥料。
植物原料主要有纖維素、半纖維素、木素組成。由于木素屬于非晶體，為一種熱塑性高分子物質(zhì)，無確定熔點，但具有較高的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度。當溫度為70-110℃時木素軟化且具有黏性，可將植物原料中的半纖維素、纖維素在壓力下壓縮粘結(jié)成顆粒燃料，木素可起到一種粘結(jié)劑的作用。不同種類的植物原料，其木素、纖維素、半纖維素含量不同。一般地，木材中木素的含量為27-32％(絕干原料)，禾草類植物中木素含量為14-25％。在加工過程中通常被丟棄的花生殼、稻殼、木屑等都可作為生物質(zhì)顆粒燃 料的原料，進一步經(jīng)過壓制，成為高效碳源。但目前的生物質(zhì)顆粒燃料存在熱值低、燃燒結(jié)渣高的缺陷，不利于推廣和利用。
型煤鍋爐主要用于民用取暖和洗浴，是為了解決原煤散燒環(huán)保不達標而替換散煤鍋爐的一種新型環(huán)保鍋爐，是利用自然風，低溫循環(huán)燃燒，無需使用鼓風機和引風機，也不用安裝脫硫除塵器。型煤鍋爐原設計是燃料在爐膛中低溫燃燒，釋放的煙氣溫度低，只要煙氣溫度低于120度二氧化硫、一氧化氮等就不會大量排出，而固化在爐渣中，從而達到降低污染物排放的目的，因此它的燃燒無需很高的發(fā)熱量。
型煤鍋爐約十年前開始在國內(nèi)推廣，但由于是一種新型鍋爐，在推廣中經(jīng)常產(chǎn)生爐、煤不配套的現(xiàn)象導致燃燒過程中熱效率達不到設計能力，污染物排放嚴重超標。市場上的型煤大部分是全部使用原煤制作，型煤的外表面由于人為加工的因素，在成型壓制過程中使之密度加大，燃燒時外表面不易剝落，而是形成外層灰的包裹效應，使內(nèi)層燃煤不易與空氣接觸，燃燒速度慢，導致爐膛和排煙溫度過低，蒸汽產(chǎn)生慢，不能滿足使用要求。排煙溫度過低，煙氣中所含的灰貼在管壁上，影響受熱面?zhèn)鳠?，也會引起煙氣流量減少，導致燃燒速度更慢，熱效率更差。煙氣溫度過低，還導致二氧化硫、一氧化氮大量排出，不能固化在爐渣中，污染增大。
由于本技術中使用的是低質(zhì)煤炭和秸稈混合后制成的生物質(zhì)型燃料為3600-3800大卡，發(fā)熱量不高。因此燃燒時爐膛溫度不高（一般不超過900℃）。在爐膛中又是循環(huán)燃燒，熱量得到了充分利用，煙氣溫度也不會很高（80℃左右）。此時SO2和NO就不會大量排出，而固化在爐渣中。
技術實現(xiàn)要素：
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種燃燒快、熱效率高、低污染的型煤鍋爐使用的燃料，具體技術方案為：
型煤鍋爐用生物質(zhì)燃料，由以下物質(zhì)按重量份數(shù)配比制備所得：10-15份草本植物秸稈，80-90份低硫原煤粉，2-5份熟石灰粉，0.5-1.5份助燃劑，5-15份水；所述草本植物秸稈60-70%質(zhì)量比為秸稈粉，30-40%為秸稈段。
優(yōu)選地，12份草本植物秸稈，88份低硫原煤粉，3份熟石灰粉，1份助燃劑，10份水；所述草本植物秸稈70%為秸稈粉，30%為秸稈段。
所述秸稈粉的粒度為2mm；所述秸稈段長為80mm。
所述低硫原煤粉的粒度為3mm，發(fā)熱量為3800大卡。
型煤鍋爐用生物質(zhì)燃料發(fā)熱量在3600～3800大卡，形狀為方形蜂窩狀。
型煤鍋爐用生物質(zhì)燃料的制造方法，包括以下步驟：
（1）將草本植物秸稈分別加工成粒度為2mm的秸稈粉和80mm的秸稈段；
（2）將低硫原煤加工成粒度為3mm的低硫原煤粉；
（3）將秸稈粉、秸稈段、低硫原煤粉、熟石灰粉、助燃劑和水攪拌均勻，再靜置4個小時，即成生物質(zhì)復合型燃料；
（4）將生物質(zhì)復合型燃料沖壓成方形蜂窩狀；
（5）將成型的生物質(zhì)燃料曬干，得到型煤鍋爐用生物質(zhì)燃料。
其中，所述的助燃劑為：異丙醇、異丁醇、異戊醇、正丁醇或有機硝酸脂化合物中的一種或者幾種混合，其中，優(yōu)選地，還添加有：蓖麻油或生物柴油，添加比例為助燃劑的重量的10-20%。
其中，優(yōu)選地，粉碎秸稈的處理方法：
將粉碎好的秸稈與稀無機酸水溶液（優(yōu)選1-10%的無機酸溶液），按一定比例（優(yōu)選1比0.5-2）加入水解釜，在溫度為100℃的條件下回流水解３小時，過濾，得到過濾后的固態(tài)物質(zhì)，備用；
再按照如下重量比例配比：過濾后的固態(tài)物質(zhì)20-50（含水量低于10%）、酚或多元醇類化合物5～10、酸性催化劑0.5～2；
其中，所述酚類化合物為：苯酚、鄰甲基酚、間甲基酚、鄰氯苯酚、鄰硝基苯酚、間苯二酚或?qū)Ρ蕉?；所述多元醇類化合物為：乙二醇、聚乙二醇或丙三醇，其中聚乙二醇的分子量?00～1000；
所述酸性催化劑為無機酸或有機酸，無機酸為鹽酸、硝酸、硫酸、磷酸中的一種；有機酸為苯磺酸、草酸、丙烯酸、水楊酸、甲酸、乙酸、丙酸中的一種，酸性催化劑使用的濃度為３0～９8％；
工藝步驟：按配比將混合物加入到反應器中，攪拌混合均勻后在80～200℃溫度下預熱10～３0分鐘后，加入酸催化劑在此溫度下反應30～240分鐘，反應完畢進行洗滌、中和、過濾和干燥而得呈淡黃色-黃色-淺褐色至深褐色固體，即得到本發(fā)明的處理好的秸稈。
其中，纖維素含量64.0～70.0％，木質(zhì)素含量4.1～7.6％；
所述洗滌為用有機溶劑：甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇、丙酮或乙酸乙酯洗出低粘度的溶液樣的物質(zhì)；
所述中和是用氫氧化鈉、氫氧化鎂、氫氧化鈣的甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇、丙酮或乙酸乙酯溶液中和至中性。
其中，優(yōu)選地，煤粉的處理方法如下：將小塊煤處理成煤粉；按質(zhì)量比為煤粉:乳化煤焦油:水:水溶性粘合劑:潤滑劑為（30-50）:（25-28）:（5-30）:（2-5）:（2-３），將其加入捏合機中攪拌均勻，制成可塑性的煤泥；可塑性煤泥經(jīng)過真空練泥機或擠出成型機處理，使煤泥混合均勻，然后在成型機中用60至100目的絲網(wǎng)過濾除去大顆粒物質(zhì)；濕的蜂窩體干燥至水分低于2％；以惰性氣體作為保護氣，按升溫速度３-5℃／分鐘加熱到600-800℃，并且在此溫度下炭化2-３小時；然后按升溫速度5-15℃／分鐘升溫到750-850℃，用水蒸氣活化３-15小時，處理后得到煤粉。
型煤鍋爐用生物質(zhì)燃料，采用了生物質(zhì)，密度相對低、揮發(fā)分高，燃燒時間短且易于著火。生物質(zhì)的快速燃盡使型煤內(nèi)部形成微孔隙，這些孔隙有利于氧氣和氣態(tài)生成物和熱量的輸送，有一定的助燃作用，由于燃燒較快保證了爐內(nèi)穩(wěn)定的溫度，避免了爐內(nèi)溫度過低，提高了熱效率，蒸汽產(chǎn)生快。同時不結(jié)焦，降低爐渣含量。
通過將秸稈粉和低硫原煤粉加工到適當?shù)牧６缺ＷC了燃料在爐膛中的透氣性，提高燃燒率和熱效率。
由于爐內(nèi)溫度不超過900度即可，可以選擇低硫、低質(zhì)原煤，減少了污染物排放，同時減少了優(yōu)質(zhì)煤的使用量，降低了成本。
采用生物質(zhì)不僅降低了成本，還方便在生物質(zhì)較多的地區(qū)生產(chǎn)該型煤鍋爐用生物質(zhì)燃料。
本發(fā)明提供的型煤鍋爐用生物質(zhì)燃料及其制造方法，成本低、加工簡單，燃燒效果好、熱效率高，并且污染低。本發(fā)明的有益效果是：將生物質(zhì)能源和礦物燃料有機結(jié)合，所生產(chǎn)出的生物質(zhì)燃料粘結(jié)度好，燃燒值高，燃燒污染小，幾乎不產(chǎn)生二氧化硫和飛灰，利于生態(tài)環(huán)境的建設；其外表面包裹的生物質(zhì)聚酯使得該燃料儲存運輸方便，顆粒不易碎裂。另外，由于使用了促燃劑，可以提高熱效率大約10％，降低爐渣殘?zhí)剂看蠹s10％，使煙氣中二氧化硫的濃度降低50-60％，煙氣中一氧化碳濃度降低40％左右。
具體實施方式
結(jié)合實施例說明本發(fā)明的具體實施方式。
實施例1
型煤鍋爐用生物質(zhì)燃料，按重量份數(shù)配比：12份草本植物秸稈，88份低硫原煤粉，3份熟石灰粉，1份助燃劑，10份水；所述草本植物秸稈70%為秸稈粉，30%為秸稈段。
所述秸稈粉的粒度為2mm；所述秸稈段長為80mm。
所述低硫原煤粉的粒度為3mm，發(fā)熱量為3800大卡。
型煤鍋爐使用的生物質(zhì)復合型方形燃料發(fā)熱量在3600～3800大卡，形狀為方形蜂窩狀。
型煤鍋爐用生物質(zhì)燃料的制造方法，包括以下步驟：
（1）將草本植物秸稈分別加工成粒度為2mm的秸稈粉和80mm的秸稈段；
（2）將低硫原煤加工成粒度為3mm的低硫原煤粉；
（3）將秸稈粉、秸稈段、低硫原煤粉、熟石灰粉、助燃劑和水攪拌均勻，再靜置4個小時，即成生物質(zhì)復合型燃料；
（4）將生物質(zhì)復合型燃料沖壓成方形蜂窩狀；
（5）將成型的生物質(zhì)燃料曬干，得到型煤鍋爐用生物質(zhì)燃料。
型煤鍋爐用生物質(zhì)燃料是方形蜂窩狀，規(guī)格可以制成長寬高分別為150mm × 150mm × 90mm、180mm × 180mm × 90mm、200mm × 200mm × 90mm等。型煤鍋爐用生物質(zhì)燃料是以爐膛寬度和長度為依據(jù)而選擇以不同大小型燃料整齊碼放進爐膛，然后再根據(jù)爐膛高度決定碼放幾層，一般不超過5層。蜂窩孔是上下對齊以利于通風，蜂窩孔以16mm × 16mm、25mm × 25mm規(guī)格排列。
其中，優(yōu)選地，粉碎秸稈的處理方法：
將粉碎好的秸稈與稀無機酸水溶液（優(yōu)選10%的無機酸溶液），按1比2加入水解釜，在溫度為100℃的條件下回流水解３小時，過濾，得到過濾后的固態(tài)物質(zhì)，備用；
再按照如下重量比例配比：過濾后的固態(tài)物質(zhì)50（含水量低于10%）、間甲基酚和乙二醇5、草酸性催化劑0.5；
工藝步驟：按配比將混合物加入到反應器中，攪拌混合均勻后在200℃溫度下預熱10分鐘后，加入酸催化劑在此溫度下反應240分鐘，反應完畢進行洗滌、中和、過濾和干燥而得呈淡黃色-黃色-淺褐色至深褐色固體，即得到本發(fā)明的處理好的秸稈。
所述洗滌為用有機溶劑：甲醇；
所述中和是用氫氧化鈉。
其中，優(yōu)選地，煤粉的處理方法如下：將小塊煤處理成煤粉；按質(zhì)量比為煤粉:乳化煤焦油:水:水溶性粘合劑:潤滑劑為50:28:5:2:３，將其加入捏合機中攪拌均勻，制成可塑性的煤泥；可塑性煤泥經(jīng)過真空練泥機或擠出成型機處理，使煤泥混合均勻，然后在成型機中用60至100目的絲網(wǎng)過濾除去大顆粒物質(zhì)；濕的蜂窩體干燥至水分低于2％；以惰性氣體作為保護氣，按升溫速度３-5℃／分鐘加熱到800℃，并且在此溫度下炭化2-３小時；然后按升溫速度5-15℃／分鐘升溫到850℃，用水蒸氣活化３小時，處理后得到煤粉。
實施例2
10份草本植物秸稈，80份低硫原煤粉，2份熟石灰粉，0.5份助燃劑，5份水；所述草本植物秸稈60%質(zhì)量比為秸稈粉，40%為秸稈段
所述秸稈粉的粒度為2mm；所述秸稈段長為80mm。
所述低硫原煤粉的粒度為3mm，發(fā)熱量為3800大卡。
型煤鍋爐使用的生物質(zhì)復合型方形燃料發(fā)熱量在3600～3800大卡，形狀為方形蜂窩狀。
型煤鍋爐用生物質(zhì)燃料的制造方法，包括以下步驟：
（1）將草本植物秸稈分別加工成粒度為2mm的秸稈粉和80mm的秸稈段；
（2）將低硫原煤加工成粒度為3mm的低硫原煤粉；
（3）將秸稈粉、秸稈段、低硫原煤粉、熟石灰粉、助燃劑和水攪拌均勻，再靜置4個小時，即成生物質(zhì)復合型燃料；
（4）將生物質(zhì)復合型燃料沖壓成方形蜂窩狀；
（5）將成型的生物質(zhì)燃料曬干，得到型煤鍋爐用生物質(zhì)燃料。
型煤鍋爐用生物質(zhì)燃料是方形蜂窩狀，規(guī)格可以制成長寬高分別為150mm × 150mm × 90mm、180mm × 180mm × 90mm、200mm × 200mm × 90mm等。型煤鍋爐用生物質(zhì)燃料是以爐膛寬度和長度為依據(jù)而選擇以不同大小型燃料整齊碼放進爐膛，然后再根據(jù)爐膛高度決定碼放幾層，一般不超過5層。蜂窩孔是上下對齊以利于通風，蜂窩孔以16mm × 16mm、25mm × 25mm規(guī)格排列。
其中，優(yōu)選地，粉碎秸稈的處理方法：
將粉碎好的秸稈與稀無機酸水溶液（優(yōu)選10%的無機酸溶液），按1比2加入水解釜，在溫度為100℃的條件下回流水解３小時，過濾，得到過濾后的固態(tài)物質(zhì)，備用；
再按照如下重量比例配比：過濾后的固態(tài)物質(zhì)50（含水量低于10%）、鄰甲基酚10、草酸性催化劑0.5；
工藝步驟：按配比將混合物加入到反應器中，攪拌混合均勻后在200℃溫度下預熱10分鐘后，加入酸催化劑在此溫度下反應240分鐘，反應完畢進行洗滌、中和、過濾和干燥而得呈淡黃色-黃色-淺褐色至深褐色固體，即得到本發(fā)明的處理好的秸稈。
所述洗滌為用有機溶劑：乙二醇；
所述中和是用氫氧化鈣。
其中，優(yōu)選地，煤粉的處理方法如下：將小塊煤處理成煤粉；按質(zhì)量比為煤粉:乳化煤焦油:水:水溶性粘合劑:潤滑劑為40:26:15:3:2，將其加入捏合機中攪拌均勻，制成可塑性的煤泥；可塑性煤泥經(jīng)過真空練泥機或擠出成型機處理，使煤泥混合均勻，然后在成型機中用60至100目的絲網(wǎng)過濾除去大顆粒物質(zhì)；濕的蜂窩體干燥至水分低于2％；以惰性氣體作為保護氣，按升溫速度3℃／分鐘加熱到800℃，并且在此溫度下炭化2小時；然后按升溫速度15℃／分鐘升溫到750℃，用水蒸氣活化３小時，處理后得到煤粉。
實施例3
15份草本植物秸稈，90份低硫原煤粉，5份熟石灰粉，1.5份助燃劑，15份水；所述草本植物秸稈70%質(zhì)量比為秸稈粉，30%為秸稈段
所述秸稈粉的粒度為2mm；所述秸稈段長為80mm。
所述低硫原煤粉的粒度為3mm，發(fā)熱量為3800大卡。
型煤鍋爐使用的生物質(zhì)復合型方形燃料發(fā)熱量在3600～3800大卡，形狀為方形蜂窩狀。
型煤鍋爐用生物質(zhì)燃料的制造方法，包括以下步驟：
（1）將草本植物秸稈分別加工成粒度為2mm的秸稈粉和80mm的秸稈段；
（2）將低硫原煤加工成粒度為3mm的低硫原煤粉；
（3）將秸稈粉、秸稈段、低硫原煤粉、熟石灰粉、助燃劑和水攪拌均勻，再靜置4個小時，即成生物質(zhì)復合型燃料；
（4）將生物質(zhì)復合型燃料沖壓成方形蜂窩狀；
（5）將成型的生物質(zhì)燃料曬干，得到型煤鍋爐用生物質(zhì)燃料。
型煤鍋爐用生物質(zhì)燃料是方形蜂窩狀，規(guī)格可以制成長寬高分別為150mm × 150mm × 90mm、180mm × 180mm × 90mm、200mm × 200mm × 90mm等。型煤鍋爐用生物質(zhì)燃料是以爐膛寬度和長度為依據(jù)而選擇以不同大小型燃料整齊碼放進爐膛，然后再根據(jù)爐膛高度決定碼放幾層，一般不超過5層。蜂窩孔是上下對齊以利于通風，蜂窩孔以16mm × 16mm、25mm × 25mm規(guī)格排列。
其中，優(yōu)選地，粉碎秸稈的處理方法：
將粉碎好的秸稈與稀無機酸水溶液（優(yōu)選10%的無機酸溶液），按1比0.5加入水解釜，在溫度為100℃的條件下回流水解３小時，過濾，得到過濾后的固態(tài)物質(zhì)，備用；
再按照如下重量比例配比：過濾后的固態(tài)物質(zhì)20（含水量低于10%）、間甲基酚和乙二醇10、草酸性催化劑2；
工藝步驟：按配比將混合物加入到反應器中，攪拌混合均勻后在200℃溫度下預熱10分鐘后，加入酸催化劑在此溫度下反應240分鐘，反應完畢進行洗滌、中和、過濾和干燥而得呈淡黃色-黃色-淺褐色至深褐色固體，即得到本發(fā)明的處理好的秸稈。
所述洗滌為用有機溶劑：甲醇；所述中和是用氫氧化鈉。
其中，優(yōu)選地，煤粉的處理方法如下：將小塊煤處理成煤粉；按質(zhì)量比為煤粉:乳化煤焦油:水:水溶性粘合劑:潤滑劑為30:25:25:3:2，將其加入捏合機中攪拌均勻，制成可塑性的煤泥；可塑性煤泥經(jīng)過真空練泥機或擠出成型機處理，使煤泥混合均勻，然后在成型機中用60至100目的絲網(wǎng)過濾除去大顆粒物質(zhì)；濕的蜂窩體干燥至水分低于2％；以惰性氣體作為保護氣，按升溫速度３-5℃／分鐘加熱到800℃，并且在此溫度下炭化3小時；然后按升溫速度8℃／分鐘升溫到750℃，用水蒸氣活化３小時，處理后得到煤粉。
該型煤鍋爐用生物質(zhì)燃料能與鍋爐完美結(jié)合，達到最佳燃燒效果。經(jīng)實際測試，可降低煙塵濃度98%以上，SO2降低70%以上，NO降低50%以上，全部達到國標規(guī)定的排放標準。