申请日2018.01.25
公开(公告)日2018.07.06
IPC分类号C10L5/44; C10L5/46
摘要
本发明公开了一种农业废弃物和污泥混合制备绿能燃料的方法，是以农业废弃物和污泥为原料，经过粉碎、干燥、混合、筛分等过程，制备得到最终的绿能燃料。制备得到的绿能燃料在燃烧过程中，污泥组分经高温作用转化为碳氢化合物，可以作为优异的辅助燃料，提供一定的燃烧热量;农业废弃物组分具有优异的燃烧性能，燃烧过程中释放大量的热量;并且其燃烧后残渣可以直接作为土壤改良剂及肥料，无需堆肥处理，从而避免对环境造成破坏。
权利要求书
1.一种农业废弃物和污泥混合制备绿能燃料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)先对农业废弃物进行粉碎处理，再将粉碎后物料筛分，取筛分后的农业废弃物;
(2)再对污泥进行无害化处理，使其向稳定化无机材料转化;
(3)将上述农业废弃物与污泥按照质量比为70∶33-27混合，然后进行粉碎处理，对粉碎后物料筛分，取筛分后的混合物料;
(4)对上述混合物料进行机械干燥处理，得到干燥后的锭料;
(5)将上述锭料压制成型，得到绿能燃料。
2.根据权利要求1所述的一种农业废弃物和污泥混合制备绿能燃料的方法，其特征在于，所述步骤(1)中筛分后的农业废弃物的粒径小于50目。
3.根据权利要求1所述的一种农业废弃物和污泥混合制备绿能燃料的方法，其特征在于，所述步骤(2)中具体为使用含生石灰和硫酸铁铝的双组分发热剂，对污泥进行干燥、脱水、改性处理，使其向稳定化无机材料转化。
4.根据权利要求1所述的一种农业废弃物和污泥混合制备绿能燃料的方法，其特征在于，所述步骤(3)中筛分后的混合物料的粒径小于80目。
5.根据权利要求1所述的一种农业废弃物和污泥混合制备绿能燃料的方法，其特征在于，所述步骤(4)中包括干燥后的锭料含水率小于20%。
6.根据权利要求1所述的一种农业废弃物和污泥混合制备绿能燃料的方法，其特征在于，所述步骤(5)中压制成型的绿能燃料含水率小于10%。
7.根据权利要求1-5所述的一种农业废弃物和污泥混合制备绿能燃料的方法，其特征在于，所述农业废弃物包括木质纤维物或可燃性植物其中的一种或两种。
8.根据权利要求1所述的一种农业废弃物和污泥混合制备绿能燃料的方法，其特征在于，所述步骤(3)中还包括将筛分得到的混合物料加入储存筒暂存。
9.根据权利要求1所述的一种农业废弃物和污泥混合制备绿能燃料的方法，其特征在于，所述步骤(4)中还包括将干燥后的锭料加入储存筒暂存。
10.根据权利要求1所述的一种农业废弃物和污泥混合制备绿能燃料的方法，其特征在于，所述步骤(5)中还包括将压制得到的绿能燃料加入储存筒暂存。
说明书
一种农业废弃物和污泥混合制备绿能燃料的方法
技术领域
本发明涉及再生能源技术领域，更具体的说是涉及一种农业废弃物和污泥混合制备绿能燃料的方法。
背景技术
农业废弃物泛指木质纤维物或可燃性植物，菌农丢弃的太空包填充物，绿化修剪后的树枝、树叶，灾后清理之断枝、残木，木工厂产出之下角料、木屑，农收后的稻谷、稻杆、玉米杆、花生壳及甘庶渣等。农业废弃物数量大且有季节性，无法通过焚烧或掩埋的方式处理。目前已知最佳处理方式是回收制作堆肥。但是，制作堆肥需长时间的生物反应才能生成，会造成土地、设备轮转率低以及处理成本高等问题。并且制作堆肥过程中会产生大量的二氧化碳及沼气，会对环境造成危害，造成严重的温室效应。
此外，在工业生产过程中会产生大量的工业废水，而这些工业废水需经过污水处理后才能进行排放。在污水处理过程中，则会产生大量的污泥，这些污泥在后续处理上也存在一定的难题。目前污泥的处理方式主要是用于制备步道砖、填海消波块或控制性低强度回填材料(CLSM)等。但是，制备过程复杂，处理成本高，且需要进行严格的监管。
因此，提供一种农业废弃物和污泥混合制备绿能燃料的方法，以增加农业废弃物和污泥的处理途径，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种农业废弃物和污泥混合制备绿能燃料的方法，其能够对农业废弃物和污泥进行加工处理和再利用，处理成本低，且不会对环境造成危害。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种农业废弃物和污泥混合制备绿能燃料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)先对农业废弃物进行粉碎处理，再将粉碎后物料筛分，取筛分后的农业废弃物;
(2)再对污泥进行无害化处理，使其向稳定化无机材料转化;
(3)将上述农业废弃物与污泥按照质量比为70∶33-27混合，然后进行粉碎处理，对粉碎后物料筛分，取筛分后的混合物料;
(4)对上述混合物料进行机械干燥处理，得到干燥后的锭料;
(5)将上述锭料压制成型，得到绿能燃料。
本发明以农业废弃物和污泥为原料制备得到一种绿能燃料，一方面增加了农业废弃物和污泥的处理途径，避免农业废弃物处理过程对环境造成大量的破坏，同时降低污泥处理成本;另一方面得到的绿能燃料作为燃烧的原料使用性能优异，可以提供大量的热量，能够有效缓解石油、天然气等资源短缺的问题。
优选的，所述步骤(1)中筛分后的农业废弃物的粒径小于50目。
本发明先将农业废弃物粉碎、筛分后得到粒径小于50目的原料，由于粒径小于50目可以更加快速有效的实现农业废弃物与污泥的混合，使得制备得到的混合物料能够混合的更均匀，从而使最终制备得到的绿能燃料燃烧性能、储存性能均一稳定。
优选的，所述步骤(2)中具体为使用含生石灰和硫酸铁铝的双组分发热剂，对污泥进行干燥、脱水、改性处理，使其向稳定化无机材料转化。
本发明使用双组份发热剂替代国外现行的“石灰法”单组分污泥处理工艺，可以降低污泥无害化处理成本。适量添加双组份发热剂，可使污泥迅速升温至100℃以上，短时间内有大量水蒸汽蒸发，达到干燥、脱水、改性及杀菌的目的。通过酸碱双组分配合比例可调整污泥处理物的酸碱度，而且使用的发热剂增加的元素为钙、铁、铝等元素，不具有放射性，都能被一般建材制品所接受。相比于使单组份发热剂，本发明使用的双组分发热剂能够使产生的热量增加30%以上。
优选的，所述步骤(2)中使用的发热剂包含碱性组分和酸性组分，其中发热剂碱性组分是活性生石灰，主要反应为：
CaO+H2O=Ca(OH)2，该反应属于水化反应会放出大量的热。
Ca(OH)2+A=B+NH3↑，其中A代表污泥中的有机物，B代表有机钙盐，通过本反应能够将污泥中的有机物向无机物转化。
发热剂酸性组分为硫酸铁铝盐，还可以采用钢厂酸洗硫酸铁盐晒干的渣或其它化工除铁渣，主要反应可简化描述为：
Fe2(SO4)3+6H2O=2Fe(OH)3+3H2SO4，该反应属于水化反应，能够放出大量的热，使污泥的温度瞬间提高;
Al2(SO4)3+6H2O=2Al(OH)3+3H2SO4+水化放热，该反应属于水化反应，能够放出大量的热，使污泥的温度瞬间提高;
发热剂的酸、两组分之间会发生化学反应，具体表示为：
Ca(OH)2+H2SO4=CaSO4+2H2O，该反应属于酸碱中和反应，反应能够放出大量的热量。
优选的，所述步骤(3)中筛分后的混合物料的粒径小于80目。
本发明将农业废弃物和污泥混合后粉碎、筛分得到粒径小于80目的混合物料，当混合物料粒径小于80目时能够提高干燥的效率，使得混合物料干燥的更加充分。
优选的，所述步骤(3)中农业废弃物和污泥的质量比为7∶3。
在燃烧过程中，污泥和农业废弃物通过相互配合得到优异的燃烧性能，高温下污泥会转化为碳氢化合物，能够辅助农业废弃物燃烧提供大量的热;且发明人发现将农业废弃物和污泥的质量比控制在7∶3时，农业废弃物和污泥的配合效果最为优异。
优选的，所述步骤(4)中包括干燥后的锭料含水率小于20%。
本发明将干燥后的锭料含水率控制在小于20%的范围内，既能保证除去一部分水分，又能保证不影响锭料在压制过程中的成型性能。
优选的，所述步骤(5)中压制成型的绿能燃料含水率小于10%。
本发明将压制成型的绿能燃料的含水率控制在小于10%，能够有效的去除绿能燃料中的水分，避免水分影响绿能燃料的燃烧性能和储存性能。
优选的，所述农业废弃物包括木质纤维物或可燃性植物其中的一种或两种。
本发明使用的农业废弃物包括木质纤维物或可燃性植物其中的一种或两种，具有优异的燃烧性能，使得制备得到的绿能燃料具有优异的使用性能。
优选的，所述农业废弃物包括树枝、树叶、花木枝、太空包填充物、木屑、稻杆、玉米杆、花生壳或甘蔗渣其中的一种或多种。
本发明使用的树枝、树叶、太空包填充物、木屑、稻壳、玉米杆、花生壳、甘蔗渣均属于农业废弃物，本发明提供了一种新型的农业废弃物处理手段，能够避免在处理过程中对环境造成严重的危害。
优选的，所述步骤(3)中还包括将筛分得到的混合物料加入储存筒暂存。
优选的，所述步骤(4)中还包括将干燥后的锭料加入储存筒暂存。
优选的，所述步骤(5)中还包括将压制得到的绿能燃料加入储存筒暂存。
本发明可以增加混合物料、锭料、绿能燃料增加储存时间，同时避免影响物质的储存性能，通过延长储存时间可以实现缓冲市场与产能需求。
优选的，所述步骤(5)中还包括将绿能燃料进行分袋包装。
本发明将绿能燃料进行分袋包装可以方便进行运输和储存。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种农业废弃物和污泥混合制备绿能燃料的方法，其以农业废弃物和污泥为原料制备得到绿能燃料。在燃烧过程中，污泥组分高温作用转化为碳氢化合物，可以作为优异的辅助燃料，提供一定的燃烧热量;农业废弃物组分具有优异的燃烧性能，燃烧过程中释放大量的热量。并且制备得到的绿能燃料燃烧后残渣可以直接作为土壤改良剂及肥料，无需堆肥步骤，从而避免对环境造成破坏。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例公开了一种农业废弃物和污泥混合制备绿能燃料的方法，具体包括如下步骤：
(1)将木屑加入粉碎机进行粉碎处理，再使用50目筛网对粉碎后物料进行筛分，取通过筛网的物料即为粒径小于50目的农业废弃物;
(2)使用含生石灰和硫酸铁铝的双组分发热剂，对污泥进行干燥、脱水、改性处理，使其向稳定化无机材料转化;
(3)按照质量比为70∶33分别称取上述筛分后的农业废弃物和污泥，然后加入粉碎机中进行混合和粉碎，再使用80目筛网对粉碎后物料进行筛分，取通过筛网的混合物料物料即为粒径小于80目的混合物料;
(4)将上述混合物料加入烘干机中进行干燥处理，得到含水率小于20%的锭料;
(5)将上述锭料加入挤型设备进行挤压成型，得到含水率小于10%的绿能燃料。
为了进一步优化技术方案，步骤(2)中还包括将筛分得到的混合物料加入储存筒暂存。
为了进一步优化技术方案，步骤(3)中还包括将干燥后的锭料加入储存筒暂存。
为了进一步优化技术方案，步骤(4)中还包括将压制得到的绿能燃料加入储存筒暂存。
为了进一步优化技术方案，步骤(4)中使用的烘干机为滚筒烘干机。
为了进一步优化技术方案，步骤(5)中还包括将绿能燃料进行分袋包装。
为了进一步优化技术方案，步骤(5)中使用的挤型设备为螺旋式挤压成型设备，在挤压成型过程中，使用的原料粒度8mm左右、原料含水率8-20%、原料密度0.06-0.15g/m3、原料滚压厚度50mm、成型棒料密度0.8-1.2g/m3、辊子转速75r/min。
使用螺旋式挤压成型设备进行挤压成型过程中，供料区内的原料在重力作用下紧贴在平膜上，当辊子向前转动，其进入变形区挤压;在变形区原料受到挤压不断进入粒子之间的间隙，间隙中的空气被排出，随着辊子的继续转动，被压实的原料进入挤压成型区;在挤压成型区残余力贮存于成型的原料内部，造成粒子结合牢固但不稳定;成型的原料继续在挤压下进入模块保型段，模块保型段不利于形状保持的残余应力被消除，物料定型，从而得到最终的绿能燃料锭。
实施例2
本实施例公开了一种农业废弃物和污泥混合制备绿能燃料的方法，具体包括如下步骤：
(1)将太空包填充料加入粉碎机进行粉碎处理，再使用50目筛网对粉碎后物料进行筛分，取通过筛网的物料即为粒径小于50目的农业废弃物;
(2)使用含生石灰和硫酸铁铝的双组分发热剂，对污泥进行干燥、脱水、改性处理，使其向稳定化无机材料转化;
(3)按照质量比为70∶27分别称取上述筛分后的农业废弃物和污泥，然后加入粉碎机中进行混合和粉碎，再使用80目筛网对粉碎后物料进行筛分，取通过筛网的混合物料物料即为粒径小于80目的混合物料;
(4)将上述混合物料加入烘干机中进行干燥处理，得到含水率小于20%的锭料;
(5)将上述锭料加入挤型设备进行挤压成型，得到含水率小于10%的绿能燃料。
为了进一步优化技术方案，步骤(3)中还包括将筛分得到的混合物料加入储存筒暂存。
为了进一步优化技术方案，步骤(4)中还包括将干燥后的锭料加入储存筒暂存。
为了进一步优化技术方案，步骤(4)中使用的烘干机为滚筒烘干机。
为了进一步优化技术方案，步骤(5)中还包括将压制得到的绿能燃料加入储存筒暂存。
为了进一步优化技术方案，步骤(5)中还包括将绿能燃料进行分袋包装。
为了进一步优化技术方案，步骤(5)中使用的挤型设备为螺旋式挤压成型设备，在挤压成型过程中，使用的原料粒度8mm左右、原料含水率8-20%、原料密度0.06-0.15g/m3、原料滚压厚度50mm、成型棒料密度0.8-1.2g/m3、辊子转速75r/min。
使用螺旋式挤压成型设备进行挤压成型过程中，供料区内的原料在重力作用下紧贴在平膜上，当辊子向前转动，其进入变形区挤压;在变形区原料受到挤压不断进入粒子之间的间隙，间隙中的空气被排出，随着辊子的继续转动，被压实的原料进入挤压成型区;在挤压成型区残余力贮存于成型的原料内部，造成粒子结合牢固但不稳定;成型的原料继续在挤压下进入模块保型段，模块保型段不利于形状保持的残余应力被消除，物料定型，从而得到最终的绿能燃料锭。
实施例3
本实施例公开了一种农业废弃物和污泥混合制备绿能燃料的方法，具体包括如下步骤：
(1)将稻壳加入粉碎机进行粉碎处理，再使用50目筛网对粉碎后物料进行筛分，取通过筛网的物料即为粒径小于50目的农业废弃物;
(2)使用含生石灰和硫酸铁铝的双组分发热剂，对污泥进行干燥、脱水、改性处理，使其向稳定化无机材料转化;
(3)按照质量比为7∶3分别称取上述筛分后的农业废弃物和污泥，然后加入粉碎机中进行混合和粉碎，再使用80目筛网对粉碎后物料进行筛分，取通过筛网的混合物料物料即为粒径小于80目的混合物料;
(4)将上述混合物料加入烘干机中进行干燥处理，得到含水率小于20%的锭料;
(5)将上述锭料加入挤型设备进行挤压成型，得到含水率小于10%的绿能燃料。
为了进一步优化技术方案，步骤(3)中还包括将筛分得到的混合物料加入储存筒暂存。
为了进一步优化技术方案，步骤(4)中还包括将干燥后的锭料加入储存筒暂存。
为了进一步优化技术方案，步骤(4)中使用的烘干机为滚筒烘干机。
为了进一步优化技术方案，步骤(5)中还包括将压制得到的绿能燃料加入储存筒暂存。
为了进一步优化技术方案，步骤(5)中还包括将绿能燃料进行分袋包装。
为了进一步优化技术方案，步骤(5)中使用的挤型设备为螺旋式挤压成型设备，在挤压成型过程中，使用的原料粒度8mm左右、原料含水率8-20%、原料密度0.06-0.15g/m3、原料滚压厚度50mm、成型棒料密度0.8-1.2g/m3、辊子转速75r/min。
使用螺旋式挤压成型设备进行挤压成型过程中，供料区内的原料在重力作用下紧贴在平膜上，当辊子向前转动，其进入变形区挤压;在变形区原料受到挤压不断进入粒子之间的间隙，间隙中的空气被排出，随着辊子的继续转动，被压实的原料进入挤压成型区;在挤压成型区残余力贮存于成型的原料内部，造成粒子结合牢固但不稳定;成型的原料继续在挤压下进入模块保型段，模块保型段不利于形状保持的残余应力被消除，物料定型，从而得到最终的绿能燃料锭。