一种生物质燃料及其制备方法与流程

本发明涉及生物能源，更具体地说，涉及一种生物质燃料及其制备方法。

背景技术：

1、海南省地处热带，热带生物质资源丰富，其中，热带农林废弃物作为一大类生物质资源，因诸多因素制约，并未充分利用，造成了严重的资源浪费。工业锅炉燃料与民用厨具燃料多以液化石油气及普通的石油产品为主。石化产品多依赖进口，并受诸多的国际因素影响而产生十分不稳定的现状。因此，以生物质燃料部分取代了传统的石化燃料迫在眉睫。

2、各种生物质杂碎料、农田枯草、柴禾、秸秆、地表蔓藤等垃圾；各类林业树枝落叶、城市生活弃物报刊、纸箱、旧衣服、旧鞋子、碳氢垃圾和有机生活废弃垃圾、工业废弃沥青、轮胎、渣油等等，自然界统称垃圾"有机回收资源"，共三万多种等有机物质，都可以作为环保低碳(秸秆草木)发酵裂解生物质有机混合物的原料资源，经过国家能源一级权威部门检测的测定结果，表明该生物质有机混合物的原料资源可替代石油、煤焦油等能源资源。

3、高性能生物质液体燃料可应用于工业锅炉、民用燃料，且有明显的优势，与传统的石化类产品相比，更环保、更安全、更廉价。高性能生物质燃料可普遍替代传统的天然气、煤炭和石化产品用于锅炉和民用灶具燃料；利用热带废弃生物质制备生物质燃料不仅有效利用热带农林废弃物，变废为宝，且绿色可行。然而，目前还没有一种方法，可以将有机回收资源制成高燃烧热值的燃料。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种生物质燃料及其制备方法，通过本发明的制备方法制得的生物质燃料，燃烧热值高且结渣率低。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种生物质燃料的制备方法，包括：

4、(1)在50～60℃的条件下，将生物质炭源与水混合，得到混合液；

5、(2)对混合液进行酶解处理；所述酶解处理包括：将混合液与复合酶混合；所述复合酶包括纤维素酶、半纤维素酶和漆酶；

6、(3)将步骤(2)得到的体系固液分离，取滤液，干燥，得到干燥料；

7、(4)将步骤(3)得到的干燥料、氮化硼、氯化铵和草酸镁按照质量比为100:(2～4):(1～2):(3～5)的比例混合，挤压成型，得到生物质燃料。

8、优选的，所述生物质炭源与水的料液比为(1～3):10g/ml，优选为1：10g/ml；所述生物质炭源与水混合时间优选为1～2h。

9、优选的，所述步骤(1)还包括：对生物质炭源进行预处理；所述预处理包括：清洗、粉碎；所述粉碎后优选过80目筛。

10、优选的，所述生物质炭源包括果壳、秸秆、木屑中的一种或多种；秸秆包括玉米秸秆、小麦秸秆、大豆秸秆、水稻秸秆、棉花秸秆中的一种或多种，优选为水稻秸秆。

11、秸秆主要由植物的纤维素、半纤维素和木质素等有机物质组成，这些有机物质在秸秆中起着重要的结构支撑和营养贮藏的作用。纤维素是秸秆中最主要的有机物质之一，也是植物细胞壁的主要成分。纤维素是由葡萄糖分子通过β-1,4-糖苷键连接而成的多糖，具有良好的机械强度和稳定性，为植物提供了结构支撑。半纤维素是另一种在秸秆中常见的多糖类有机物质，与纤维素一样，也是植物细胞壁的主要组成部分之一。半纤维素主要由各种单糖单元如葡萄糖、木糖、甘露糖等组成，具有较强的结合性和支撑作用。木质素是一种含有芳香环结构的聚合物，是植物细胞壁中的重要成分之一。木质素具有很强的耐腐蚀性和抗生物降解性，可以增加细胞壁的硬度和防护性。

12、优选的，所述复合酶中，纤维素酶、半纤维素酶和漆酶的质量比为6:(4～5):(1～2)，优选为6：5：2。

13、纤维素酶主要作用于秸秆中的纤维素，可将纤维素水解为葡萄糖单体。纤维素酶的适宜ph在4.8到5.5之间，而适宜温度通常在50℃到60℃之间。这个ph范围和温度范围可以使纤维素酶达到最佳的催化效果，促进纤维素的有效水解反应。

14、半纤维素酶作用于秸秆中的半纤维素，将其水解为各种单糖单体，如木糖、阿拉伯糖等。半纤维素酶的适宜ph在5.0到6.0之间，而适宜温度一般在50℃到60℃之间。

15、漆酶是一种木质素酶，作用于秸秆中的木质素，可将木质素降解为较小的分子，有助于提高秸秆的降解效率。漆酶的适宜ph在4.5到6.0之间，适宜温度通常在50℃到65℃之间。

16、在适宜的ph条件下，酶的活性和稳定性较高，有利于其与底物纤维素结合并发挥催化作用。而在适宜的温度范围内，酶活性也会得到提高，加快水解反应速率。

17、优选的，所述混合液与复合酶的质量比为100:(2～5)，优选为100：2.5、100：4.5或50：1。

18、优选的，所述酶解处理的ph为5.0～5.5，更优选为5.0；优选用有机酸调节ph。

19、优选的，所述酶解处理的温度为50～60℃，时间为10～15h。

20、优选的，所述酶解处理具体包括：用有机酸调节混合液的ph至5.0～5.5，随后，向混合液中加入复合酶，在50～60℃下反应10～15h；所述有机酸优选为乙酸。

21、优选的，所述步骤(3)中，所述干燥的温度为90～100℃，时间为1～2h。

22、优选的，所述挤压成型的压力为15～18mpa。

23、优选的，所述步骤(4)具体包括：将步骤(3)得到的干燥料、氮化硼、氯化铵和草酸镁按照质量比为100:(2～4):(1～2):(3～5)的比例混合，置于挤压成型机中，以15～18mpa的成型压力挤压成颗粒，在50～80℃下干燥0.5～1h，出料，得到生物质燃料。

24、本发明还提供了一种生物质燃料，由上述生物质燃料的制备方法制得。

25、优选的，所述生物质燃料为颗粒状。

26、与现有技术相比，本发明通过复合酶的酶解处理、过滤等工艺，降低无机盐含量，同时将生物质炭源的中的纤维素等大分子分解为小分子，随后，再与氮化硼、氯化铵和草酸镁混合，协同提高燃料的燃烧热值，并且在生物质燃料的燃烧过程中，显著降低结渣率。经过实施例证实，本发明的生物质燃料的热值≥57mj/kg，结渣率≤0.5％。

技术特征：

1.一种生物质燃料的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的生物质燃料的制备方法，其特征在于，所述复合酶中，纤维素酶、半纤维素酶和漆酶的质量比为6:(4～5):(1～2)。

3.根据权利要求1所述的生物质燃料的制备方法，其特征在于，所述混合液与复合酶的质量比为100:(2～5)。

4.根据权利要求1所述的生物质燃料的制备方法，其特征在于，所述酶解处理的ph为5.0～5.5。

5.根据权利要求1所述的生物质燃料的制备方法，其特征在于，所述酶解处理的温度为50～60℃，时间为10～15h。

6.根据权利要求1所述的生物质燃料的制备方法，其特征在于，所述挤压成型的压力为15～18mpa。

7.根据权利要求1所述的生物质燃料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述干燥的温度为90～100℃，时间为1～2h。

8.根据权利要求1所述的生物质燃料的制备方法，其特征在于，所述生物质炭源与水的料液比为(1～3):10g/ml。

9.根据权利要求1所述的生物质燃料的制备方法，其特征在于，所述生物质炭源包括果壳、秸秆、木屑中的一种或多种。

10.一种生物质燃料，其特征在于，由权利要求1-9任一项所述的生物质燃料的制备方法制得。

技术总结本发明涉及生物能源技术领域，具体提供了一种生物质燃料及其制备方法。该方法包括：(1)在50～60℃的条件下，将生物质炭源与水混合，得到混合液；(2)对混合液进行酶解处理；所述酶解处理包括：将混合液与复合酶混合；所述复合酶包括纤维素酶、半纤维素酶和漆酶；(3)将步骤(2)得到的体系固液分离，取滤液，干燥，得到干燥料；(4)将步骤(3)得到的干燥料、氮化硼、氯化铵和草酸镁混合，挤压成型，得到生物质燃料。与现有技术相比，通过本发明的制备方法制得的生物质燃料，燃烧热值高且结渣率低。技术研发人员：李振明,支世涛,李光栋,庞亚杰,王文文,王廷奇受保护的技术使用者：海南省工业研究所技术研发日：技术公布日：2024/5/12