一種廢物復(fù)合高熱生物質(zhì)燃料及其超聲微波輔助制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新能源，具體是一種廢物復(fù)合高熱生物質(zhì)燃料及其超聲微波輔助制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]農(nóng)林廢棄物是農(nóng)林作物收獲和加工過(guò)程中產(chǎn)生大量的廢棄物，例如，農(nóng)作物收獲時(shí)殘留在農(nóng)田里的秸桿，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中剩余的稻殼、糠皮，林業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中殘留的樹枝、樹葉、木肩和木材加工的邊角料等，以及食品加工工業(yè)排出的殘?jiān)?。我?guó)農(nóng)林廢棄物資源豐富，目前，農(nóng)林廢棄物松散地分散在大面積范圍內(nèi)，除少部分的農(nóng)作物秸桿用于家畜飼料、做飯和取暖外，大部分被作為廢棄物棄之于田野。農(nóng)林廢棄物的利用方式有很多，其中農(nóng)林廢棄物的直接燃燒是應(yīng)用最多的利用方式。然而，長(zhǎng)期以來(lái)由于農(nóng)林廢棄物直接燃燒能源利用效率低，燃燒溫度低，限制了其應(yīng)用范圍。工業(yè)生產(chǎn)中的各種窯爐加熱需要大量能源，是一個(gè)巨大的利用市場(chǎng)，然而對(duì)燃料的燃燒溫度要求1100°c以上，而采用傳統(tǒng)燃燒方法的溫度只有600-700°C，農(nóng)林廢棄物的成型燃料的燃燒溫度也難以超過(guò)1000°C，不能適應(yīng)工業(yè)燃料品質(zhì)的要求；對(duì)農(nóng)林廢棄物常規(guī)的氣化和液化燃料成本高，不能適應(yīng)工業(yè)燃料經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的要求。所以，我國(guó)每年產(chǎn)生的7億噸秸桿和2億噸林業(yè)廢料，不能進(jìn)入工業(yè)窯爐燃料這個(gè)正適合生物質(zhì)分散性特點(diǎn)的市場(chǎng)。大多數(shù)秸桿在田野被焚燒，造成污染和事故，枯枝落葉和雜草更是任其腐爛。
[0003]隨著經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速增長(zhǎng)、城鎮(zhèn)化程度的加快和人們生活水平的提高，生活垃圾產(chǎn)量迅速增加。歷年累計(jì)堆存的生活垃圾總量多達(dá)80億噸，占用土地5億立方米、嚴(yán)重污染大氣和地下水資源，更有氣體爆炸事故的發(fā)生。生活垃圾既是土地、水體和大氣的污染源，又是可再生利用的資源。隨著人們生活水平的提高，生活垃圾中無(wú)機(jī)物含量降低、有機(jī)可燃物含量增多，這為生活垃圾的資源化利用提供了方便。如何實(shí)現(xiàn)生活垃圾的資源化處理與利用己成為世界各國(guó)所面臨的共同問(wèn)題。目前，生活垃圾的處理技術(shù)主要有填埋、焚燒和堆月巴。但各種處理技術(shù)都有不容忽視的弊端，例如，填埋占地面積大、產(chǎn)生沼氣和滲濾液，孽生蚊蠅；焚燒產(chǎn)生劇毒物質(zhì)、Cd、Hg、Pb等重金屬以及HCl、SO2等酸性氣體；堆肥處理時(shí)間長(zhǎng)、產(chǎn)品中玻璃等雜質(zhì)影響堆肥質(zhì)量，肥效不高。
[0004]此外，城市下水道污泥也是城市環(huán)境污染之一，不僅破壞城市生態(tài)，損害投資環(huán)境，阻礙城市化進(jìn)程，影響經(jīng)濟(jì)建設(shè)可持續(xù)發(fā)展，而且嚴(yán)重危害著城市周圍的大氣和水質(zhì)，威脅著城市居民的生活質(zhì)量和安全?？茖W(xué)有效的處理好城市下水道污泥，己成為我國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題。而城市下水道污泥的無(wú)害化、減量化、資源化、資源化處理，正是當(dāng)今環(huán)保行業(yè)突破的方向。
[0005]如何有效回收利用各種垃圾和廢棄物，是當(dāng)下一種熱門的研宄課題，其中，以將各種生活垃圾和農(nóng)林廢棄物制備成生物質(zhì)燃料最為突出。
[0006]中國(guó)發(fā)明專利于2014年06月25日授權(quán)公告了一種復(fù)合致密型生物質(zhì)燃料及其制備方法，公告號(hào)為CN 102533382 B。所述的燃料按重量份計(jì)，由以下組分制備而成:生活垃圾25-35份、餐廚垃圾5-20份、排水污泥15-25份、人畜糞便15-25份、農(nóng)林廢棄物15-25份；所述的復(fù)合致密型生物質(zhì)燃料采用以下制備方法得到:(I)單獨(dú)收集各原料，將松樹皮、松樹枝干和松樹葉中的至少一種收集后粉碎，混合，加熱至115-170°C，將蒸出的高溫松脂蒸汽從收集池底部分別通入生活垃圾、餐廚垃圾、排水污泥和人畜糞便的收集池對(duì)其進(jìn)行除味滅菌處理，松樹皮、松樹枝和/或松樹葉的總用量為收集池內(nèi)含物重量的1/50-1/100，生活垃圾、餐廚垃圾、排水污泥和人畜糞便的處理時(shí)間分別24-28小時(shí)、32-36小時(shí)、32-42小時(shí)及42-48小時(shí)；(2)至少對(duì)生活垃圾和餐廚垃圾進(jìn)行分揀，除去塑料及剛性物質(zhì)；分揀后將各原料粉碎預(yù)處理；(3)將步驟(2)所得物料充分混合，取樣測(cè)硫，按脫硫劑:含硫量為1.2:1-1.8:1的量加入脫硫劑；(4)將加入脫硫劑后的物料加至搓揉裝置，對(duì)其進(jìn)行至少一次搓揉；(5)將搓揉后的物料加至成型設(shè)備，得復(fù)合致密型生物質(zhì)燃料粗樣，干燥，即得復(fù)合致密型生物質(zhì)燃料。
[0007]上述專利所得復(fù)合致密型生物質(zhì)燃料能夠同時(shí)處理生活垃圾、餐廚垃圾、農(nóng)林廢棄物、排水污泥及人畜糞便，并能以濕法常溫常壓大規(guī)模生產(chǎn)且不損失熱值。此外，該發(fā)明還提供了上述生物質(zhì)燃料的制備方法，所述方法簡(jiǎn)單可行，清潔環(huán)保、投資和運(yùn)營(yíng)成本低，有非常明顯的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。但是上述專利還存在以下不足之處:
(O該發(fā)明的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在步驟(I)中的除味滅菌方法，該方法比較環(huán)保；但是該處理方法是通過(guò)松脂蒸汽的味道掩蓋異味進(jìn)行除臭的，其除臭效果不徹底，得到產(chǎn)品不易長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存；其次，由于其采用熏蒸的方法，導(dǎo)致處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，最低為24小時(shí)，大大制約了生產(chǎn)效率；另外，我國(guó)松樹大多分布在山區(qū)或者人工種植，松樹生長(zhǎng)緩慢，山區(qū)一般也不允許在大量砍伐，且松樹皮、松樹枝干和松樹葉的采集和運(yùn)輸相對(duì)麻煩，人工種植的價(jià)格昂貴，大多作為景觀樹使用。
[0008](2)該發(fā)明制備的復(fù)合致密型生物質(zhì)燃料的燃燒溫度難以超過(guò)1000°C，工業(yè)生產(chǎn)中的各種窯爐對(duì)燃料的燃燒溫度要求1100 °c以上，不能適應(yīng)工業(yè)燃料品質(zhì)的要求。
[0009](3)該發(fā)明僅對(duì)燃料進(jìn)行了脫硫處理，未進(jìn)行脫硝處理，燃燒產(chǎn)生的氮氧化物會(huì)造成大氣污染；另外，該發(fā)明為提供采用什么樣的脫硫劑，導(dǎo)致其脫硫效果未知。
[0010](4)該發(fā)明中餐廚垃圾，是居民飲食產(chǎn)生的生活垃圾，主要包括米和面粉、淀粉類食物殘余、蔬菜、動(dòng)植物油、肉、骨等。將餐廚垃圾制成生物質(zhì)燃料，雖然可以解決餐廚垃圾的處理問(wèn)題，但是也造成了資源浪費(fèi)，餐廚垃圾更適合做成動(dòng)物飼料。
[0011](5)該發(fā)明制備的復(fù)合致密型生物質(zhì)燃料為致密型結(jié)構(gòu)，不適合快速燃燒。
[0012](6)該發(fā)明制備的復(fù)合致密型生物質(zhì)燃料未添加助燃劑，導(dǎo)致了其存在著火點(diǎn)高、燃燒溫度不高、熱值較低等問(wèn)題。
[0013](7)該發(fā)明制備的復(fù)合致密型生物質(zhì)燃料的燃燒廢渣的營(yíng)養(yǎng)成分含量較低，做肥料的價(jià)值不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明的目的在于提供一種廢物復(fù)合高熱生物質(zhì)燃料及其超聲微波輔助制備方法，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問(wèn)題。
[0015]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
一種廢物復(fù)合高熱生物質(zhì)燃料，以干重計(jì)，按照重量份的組分為:農(nóng)林廢棄物25-35份、生活垃圾15-25份、污泥15-25份、糞便15-25份、煤粉15-25份、廢輪胎膠粒15-25份、助燃劑2-10份；所述助燃劑，按照重量份的組分為:白云石粉25-50份、黑色頁(yè)巖粉20-30份、蛇紋石粉15-25份、尿素15-25份、高氯酸鉀15-25份、赤泥15-25份、過(guò)氧化鈣25-50份、氧化錳15-25份、過(guò)氧化鍶5-10份、氧化鋅5-10份、氧化鈰5_10份、硼泥5_10份、二茂鐵5-10份。
[0016]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述廢物復(fù)合高熱生物質(zhì)燃料，以干重計(jì)，按照重量份的組分為:農(nóng)林廢棄物28-32份、生活垃圾18-22份、污泥18-22份、糞便18-22份、煤粉18-22份、廢輪胎膠粒18-22份、助燃劑5_8份；所述助燃劑，按照重量份的組分為:白云石粉35-40份、黑色頁(yè)巖粉24-26份、蛇紋石粉18-22份、尿素18-22份、高氯酸鉀18-22份、赤泥18-22份、過(guò)氧化釣35-40份、氧化猛18-22份、過(guò)氧化鎖7-8份、氧化鋅7-8份、氧化鈰7-8份、硼泥7-8份、二茂鐵7-8份。
[0017]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述污泥包括城市下水道污泥、河道污泥、污水處理產(chǎn)生的污泥和垃圾處理產(chǎn)生的污泥。
[0018]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述糞便包括人、家禽和牲畜產(chǎn)生的糞便。
[0019]一種廢物復(fù)合高熱生物質(zhì)燃料的超聲微波輔助制備方法，具體步驟為:
(1)首先，分別除去生活垃圾和城市下水道污泥中的塑料和剛性物質(zhì)；然后將生活垃圾進(jìn)行粗粉碎處理，得到粒徑均不大于2cm的垃圾碎料；同時(shí)，也對(duì)農(nóng)林廢棄物進(jìn)行粗粉碎處理，得到粒徑均不大于2cm的植物碎料；
(2)然后，將垃圾碎料、植物碎料、污泥、禽畜糞便、煤粉和廢輪胎膠粒一起混合均勻，得到含水率50%-80%的混合漿料；
(3)其次，將混合漿料在攪拌作用下，先超聲波處理10-30min，再與微波一起協(xié)同處理30-90min ;所述超聲波處理的功率為150-250W，頻率為20_40kHz ;所述微波處理的功率為0.8-1.2kW，頻率為 1200-3600MHz ；
(4)接著，將步驟(3)得到的混合漿料晾干，得到含水率