生物質(zhì)資源是豐富的可再生能源之一。我國農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)量約6億t，其中一半可作為能源利用。但是，目前大多數(shù)秸稈作為民用燃料被直接燃燒，熱效率僅為6%～10%，部分地區(qū)還有秸稈就地焚燒現(xiàn)象，造成了資源的浪費和環(huán)境的污染。用氫氧化鈉溶液水解小麥桔桿，制備的復(fù)合型生物質(zhì)型煤粘結(jié)劑，不僅充分利用了豐富的生物資源，降低了粘結(jié)劑成本，而且還解決了環(huán)境污染問題。
農(nóng)作物秸稈其實也是一種很好的資源，如果可以其中回收經(jīng)
秸稈粉碎機粉碎然后再經(jīng)過
秸稈壓塊機、
秸稈顆粒機、飼料顆粒機壓制成生物質(zhì)燃料飼料供燃燒和牲畜食用不是也是一個兩全其美的方法么，而且，如果拿到外面銷售老百姓也可以增加收入。
1、實驗部分
小麥秸稈來自臨潼農(nóng)村，經(jīng)秸稈粉碎機粉碎后，用3 mm的篩子分選，取篩下產(chǎn)物作為秸稈原料；煤樣為采自橫山縣石馬凹的煙煤，原煤破碎成3 mm以下煤粉；氫氧化鈉、碳酸鈣、氧化鈣等均為化學(xué)純試劑。
1.1 型煤粘結(jié)劑和型煤的制備
將一定量的小麥秸稈用溫水洗滌干凈，干燥后用粉碎機粉碎成粒度小于3 mm的粉末。將小麥秸稈與一定濃度氫氧化鈉溶液加入到反應(yīng)器中加熱水解一定時間，得型煤粘結(jié)劑。
將一定量的原煤和粘結(jié)劑充分混合，再加入不同類型的固硫劑，放入模具中加壓成型。
1.2型煤性能測試與分析
型煤抗壓強度的測定：按照MT/T748 - 2007工業(yè)型煤冷壓強度的測定方法進行測定。
硫含量的測定：按照GB/T214 -1996煤中全餾分測定方法進行測定。
煤樣的工業(yè)分析：按照GB/T 212 - 2001煤的工業(yè)分析方法進行測定。
2、結(jié)果與討論
2.1煤樣工業(yè)分析
所選煤樣具有高氧、低炭、低氫的特征。選用該區(qū)域的石馬凹礦煤樣作型煤實驗。煤樣的工業(yè)分析結(jié)果見下表。
|
煤樣 |
St，ad/% |
Mad |
Aad |
Vad |
Qnet，ar/MJ·kg-1 |
|
石馬凹 |
0.88 |
3.65 |
5.26 |
29.37 |
28.00 |
由表1可見，該煤樣的工業(yè)分析及發(fā)熱量指標(biāo)呈現(xiàn)出揮發(fā)分含量高、灰分含量低、水分含量低、發(fā)熱量高等特征。
2.2型煤粘結(jié)劑制備條件的優(yōu)化
2. 2.1 氫氧化鈉濃度對型煤抗壓強度的影響
在反應(yīng)溫度80℃，反應(yīng)時間2h時，改變NaOH濃度制得型煤粘結(jié)劑，再將其制成型煤，測定型煤的抗壓強度，考察氫氧化鈉濃度對型煤抗壓強度的影響。實驗結(jié)果見下表。
|
NaOH濃度/g·L-1 |
0.05 |
0.1 |
0.2 |
0.3 |
|
型煤抗壓強度/N |
32.09 |
108.02 |
130.17 |
112.45 |
從表2可以看出，隨NaOH濃度的增加，抗壓強度先增加后降低，NaOH濃度達到0.2g／L時，抗壓強度最好。這是因為秸稈和堿液的反應(yīng)程度隨堿液濃度增加而加深，木質(zhì)素被分解，纖維素和液體粘合劑濃度增加，致使型煤強度隨堿濃度增加。但是，隨著堿濃度進一步增加，纖維素和半纖維素被進一步分解為小分子的碳水化合物，從而造成型煤抗壓強度的下降。
2. 2.2反應(yīng)時間對型煤抗壓強度的影響
在反應(yīng)溫度80℃，NaOH濃度0.2 g/L時，改變反應(yīng)時間制得型煤粘結(jié)劑，再將其制成型煤，測定型煤的抗壓強度，考察反應(yīng)時間對型煤抗壓強度的影響。實驗結(jié)果見下表。
|
反應(yīng)時間/h |
1 |
1.5 |
2 |
2.5 |
|
型煤抗壓強度/N |
95.38 |
130.10 |
138.32 |
125.52 |
從表3可以看出，粘結(jié)劑制備反應(yīng)時間對抗壓強度有重要的影響。反應(yīng)時間為1h時抗壓強度平均值達到95.3 N，隨時間增加，抗壓強度逐漸增加；反應(yīng)時間為2h時，抗壓強度達到最大值138. 32 N，隨后又有下降的趨勢。這與纖維素和半纖維素進一步分解有關(guān)，所以反應(yīng)時間選擇2h最佳。
2.2.3反應(yīng)溫度對型煤抗壓強度的影響
在反應(yīng)時間2h，NaOH濃度0.2 g/L時，改變反應(yīng)溫度制得型煤粘結(jié)劑，再將其制成型煤，測定型煤的抗壓強度，考察反應(yīng)溫度對型煤抗壓強度的影響。實驗結(jié)果如圖1所示。從圖1可以看出，隨反應(yīng)溫度的增加，型煤抗壓強度隨之先增加后減小。當(dāng)反應(yīng)溫度達到80℃時，型煤抗壓強度較大；當(dāng)反應(yīng)溫度繼續(xù)增加到90℃以上時，型煤抗壓強度增加較慢；當(dāng)反應(yīng)溫度繼續(xù)升高時，型煤的強度迅速降低。這表明溫度超過80℃以后，秸稈的水解程度過深，粘結(jié)性下降。因此，綜合考慮，反應(yīng)溫度選擇80℃最佳。
2.3 Ca/S比對型煤固硫率的影響
在NaOH濃度0.2 g/L，反應(yīng)時間2h，反應(yīng)溫度80℃制備的粘結(jié)劑中加入不同量的Ca0制成樣品，取不同樣品作為型煤粘結(jié)劑，按照10%的添加量制備型煤，考察Ca/S比（樣品中Ca與S的質(zhì)量比）對型煤固硫率的影響。實驗結(jié)果如圖2所示。
從圖2可以看出，當(dāng)Ca/S比為1.3時，型煤固硫率達到70_1%；Ca/S比小于1.3或大于1.3時，固硫率基本維持在50%左右；而當(dāng)Ca/S比繼續(xù)增大至2.29時，型煤固硫率可高達86. 83%�？梢�，Ca0的添加對型煤的固硫率是有影響的。
2.4粘結(jié)劑用量對型煤抗壓強度的影響
將在NaOH濃度0.2g/L，加熱時間2h，反應(yīng)溫度80℃制備的型煤粘結(jié)劑，取不同量制成型煤，考察粘結(jié)劑用量對型煤抗壓強度的影響。實驗結(jié)果見表4。
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粘結(jié)劑用量wB/% |
5 |
10 |
15 |
20 |
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型煤抗壓強度/N |
96.46 |
148.54 |
123.54 |
104.37 |
從表4可以看出，隨粘結(jié)劑用量的增加，抗壓強度呈先增大后降低的趨勢。粘結(jié)劑用量達到10%時，抗壓強度最好，為148.54 N；繼續(xù)增大粘結(jié)劑用量，抗壓強度反而減小，粘結(jié)劑加入量確定為10%左右。
3、結(jié)論
1)本實驗以小麥秸稈為原料制備了復(fù)合型生物質(zhì)型煤粘結(jié)劑，確定的制備粘結(jié)劑的最優(yōu)工藝條件為：NaOH濃度0.2 g/L，反應(yīng)時間2h，反應(yīng)溫度80℃。
2) Ca0的添加對型煤的固硫率是有影響的。當(dāng)Ca/S的質(zhì)量比為
2. 29，型煤粘結(jié)劑添加量為10%時，型煤固硫率可高達86. 83%。
總之，利用生物質(zhì)水解技術(shù)生產(chǎn)的型煤粘結(jié)劑不僅原料來源廣泛，降低了粘結(jié)劑成本，而且具備良好的粘結(jié)性能，具有一定的經(jīng)濟效益和社會效益。
三門峽富通新能源生產(chǎn)銷售
顆粒機、飼料顆粒機、
秸稈壓塊機等生物質(zhì)燃料飼料成型機械設(shè)備。
