專利名稱：：加拿大一枝黃花成型燃料加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種生物植株成型燃料加工方法，尤其涉及加拿大一枝黃花成型燃料的加工方法。
背景技術(shù)：
：加拿大一枝黃花(SolidagoCanadensisL.)，是原產(chǎn)于北美的一種菊科多年生草本植物，20世紀30年代開始進入我國，現(xiàn)在這種植物已成為我國大部分境內(nèi)迅速擴散傳播的惡性雜草。但作為一種植物，一枝黃花的生物成分和材料成分若能得到及時開發(fā)和應(yīng)用，則這種瘋長的植物也是一種可以迅速再生的寶貴資源。目前，國內(nèi)外的很多研究者已經(jīng)利用各種方法從加拿大一枝黃花中提取出了倍半萜烯類、氨基酸、醇類等化學(xué)物質(zhì)，對其生物性能進行了研究，并且對于控制這種植物的生長提出了各種解決方案。同時，加拿大一枝黃花已經(jīng)在提煉精油、醫(yī)學(xué)制藥等方面得到廣泛的應(yīng)用。加拿大一枝黃花的秸桿高大，能達到3米，農(nóng)民將其割下，直接作為一個燃料來生火。然而，對加拿大一枝黃花作為生物可燃性的研究文獻較少，也沒有專門針對加拿大一枝黃花的生物成型燃料加工方法的報道，究其原因，主要是加拿大一枝黃花莖稈內(nèi)海綿體物質(zhì)較多，含水率高、不利于加工成型，另外，收割后果實易于擴散。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述的技術(shù)現(xiàn)狀而提供一種加拿大一枝黃花成型燃料的加工方法，該方法所得成品是一種清潔、無污染的環(huán)保型燃料。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種加拿大一枝黃花成型燃料的加工方法，其特征在于包括如下步驟①原料收集，于植株生長茁壯，花蕾出現(xiàn)之前，收割加拿大一枝黃花植株；②原料曬干，晾曬12周，使植株含水率達到3035%;(D原料粉碎和儲存，至含水率為22%以下；④液壓成型，采用液壓擠出成型設(shè)備，成型溫度為15018(TC，成型壓力1518Mpa，成型后成品密度大于等于0.8克/立方厘米。理想的收割時間應(yīng)以植株生長茁壯，花蕾出現(xiàn)之前為宜，此時的植株已基本定型，不大可能繼續(xù)長高，莖干內(nèi)的海綿體物質(zhì)也較少，纖維質(zhì)較多。若此時進行收割，不但可以有效地遏制其利用氣流傳播擴散的途徑，而且時間正值夏末初秋，氣溫高且干燥，有利于收割后的自然干燥。另一方面，此時便于將加拿大一枝黃花的收割期與農(nóng)作物(稻、棉)秸稈的收獲期錯開，也會有利于生物質(zhì)成型燃料的均衡生產(chǎn)。如果采用成熟的植株，收割時的植株外表皮已呈枯黃色，花絮已完全綻開。通過收割過程我們注意到，在這種狀況下收割時，由于植株的果實已經(jīng)完全成熟，收割和運輸?shù)倪^程將會造成植株果實的進一步擴散，同時也不利于收割和破碎。另一方面，隨著植株的成熟，加拿大一枝黃花莖干內(nèi)的海綿體物質(zhì)增多，也不利于加工和成型。所有的生物質(zhì)成型燃料的加工流程都存在對原料粒徑的要求問題，而對原料粒徑的要求對成型燃料的加工成本也有著重要的影響。由于生物質(zhì)原料的密度較低，因此，若以整棵(捆)植株運輸?shù)姆绞绞占?，會大大提高收集成本。同時，處于基本干燥狀態(tài)的植株在運輸時易產(chǎn)生枯萎的葉子、花蕾等散落物，給道路運輸帶來麻煩。因此，我們認為宜采用就地粉碎后裝袋或采用箱式貨車進行運輸為宜。根據(jù)實際測試，粉碎后的運輸量僅為整棵(捆)植株運輸方式的1/61/8。加拿大一枝黃花的植株收割后，在自然環(huán)境中若長時間反復(fù)受到雨淋和日曬，會產(chǎn)生霉變和局部腐爛，加工成為成型燃料后也會影響其燃燒質(zhì)量。因此應(yīng)該在晾曬到適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)后就及時粉碎儲存，根據(jù)我們的試驗，及時儲存后的原料在放置了8個月后仍然具有良好的成型性和燃燒特性，反之，在野外放置的原料經(jīng)過約2個月的日曬雨淋后，無論是加工性還是可燃性都大為下降。在規(guī)模生產(chǎn)的工藝中，由于原料在成型加工前通常都會儲存一段時間，因此，若粉碎后的原料含有較高的水分時，容易在堆積的過程中產(chǎn)生發(fā)熱和霉變等問題，根據(jù)我們經(jīng)驗，堆積起來的原料必須做好防雨工作，只要不被淋濕，其水分可逐漸自然降低。大多數(shù)生物質(zhì)成型燃料都要求原料的含水率在18%以下，采用的液壓成型技術(shù)允許原料的含水率在22%以下。作為優(yōu)選，步驟③中原料粉碎后長度為小于等于5cm。作為最佳，步驟③中原料粉碎后長度為35cm。從對加拿大一枝黃花不同長度的原料成型的試驗來看，主要有以下幾個特點-當(dāng)植株的直徑小于lcm時，原料的長度對成型的質(zhì)量沒有明顯的影響；當(dāng)植株的直徑大于3cm時，原料的長度對成型的質(zhì)量有明顯的影響，呈現(xiàn)出隨長度的增長而成型密度下降的趨勢；當(dāng)原料的長度增長時，要得到相同密度的成型燃料時，則要求原料的含水率更低；當(dāng)原料的長度小于lcm時，較為容易得到較高密度的產(chǎn)品，但粉碎的工作量會增加。由于加拿大一枝黃花植株的根部較粗，有相當(dāng)部分為3cm左右，因此，我們根據(jù)作為直燃用成型燃料的特點，采用原料長度為3cm5cm的粉碎工藝，可保證成型產(chǎn)品的密度均在0.8克/立方厘米以上。作為優(yōu)選，步驟③原料粉碎和儲存后，液壓成型前原料的含水率為18%以下。作為最佳，步驟③原料粉碎和儲存后，液壓成型前原料的含水率為14~15%。步驟②中的晾曬為就地晾曬。，充分利用自然條件降低植株的水分。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:將惡性雜草加工成型為清潔環(huán)保型燃料能源，可以代替部分常用能源，變廢為寶；加工成型方法簡單，原料易得，成本低廉，容易推廣，給加拿大一枝黃花提供了一種新的應(yīng)用方向，開辟了新的應(yīng)用領(lǐng)域。具體實施例方式以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。加拿大一枝黃花成型燃料的加工方法，包括如下步驟①原料收集，于植株生長茁壯，花蕾出現(xiàn)之前，收割加拿大一枝黃花植株；理想的收割時間應(yīng)以植株生長茁壯，花蕾出現(xiàn)之前為宜，此時的植株已基本定型，不大可能繼續(xù)長高，莖干內(nèi)的海綿體物質(zhì)也較少，纖維質(zhì)較多。若此時進行收割，不但可以有效地遏制其利用氣流傳播擴散的途徑，而且時間正值夏末初秋，氣溫高且干燥，有利于收割后的自然干燥。另一方面，此時便于將加拿大一枝黃花的收割期與農(nóng)作物(稻、棉)秸稈的收獲期錯開，也會有利于生物質(zhì)成型燃料的均衡生產(chǎn)。如果采用成熟的植株，收割時的植株外表皮已呈枯黃色，花絮己完全綻開。通過收割過程我們注意到，在這種狀況下收割時，由于植株的果實已經(jīng)完全成熟，收割和運輸?shù)倪^程將會造成植株果實的進一步擴散，同時也不利于收割和破碎。另一方面，隨著植株的成熟，加拿大一枝黃花莖干內(nèi)的海綿體物質(zhì)增多，也不利于加工和成型。②原料曬干，就地晾曬1~2周，充分利用自然條件降低植株的水分，使植株含水率達到30~35%;③原料粉碎，原料粉碎后長度為35cm，儲存至含水率為22%以下。宜采用常規(guī)的鍘切式粉碎機就地粉碎后裝袋或采用箱式貨車進行運輸為宜。根據(jù)實際測試，粉碎后的運輸量僅為整棵(捆)植株運輸方式的1/61/8?？蛇x擇植株含水率在30%35%時進行粉碎和儲存，儲存時不宜堆積過高(一般為2m以下為宜)。液壓成型，采用液壓擠出成型設(shè)備，液壓成型前原料的含水率為14~15%，成型溫度為150~180°C，成型壓力1518Mpa，成型后成品密度大于等于0.8克/立方厘米。由于生物質(zhì)成型燃料的原料來自于各種各樣的生物質(zhì)，因此，在成型過程中的溫度控制和相應(yīng)的壓力控制就會隨不同生物質(zhì)的特性而產(chǎn)生較大的差異。從生物質(zhì)成型燃料應(yīng)用的角度出發(fā)，提高生物質(zhì)成型燃料的成型密度，將會有利于生物質(zhì)成型燃料的儲運，這對于今后生物質(zhì)成型燃料的規(guī)?；a(chǎn)和大范圍的普及應(yīng)用是十分重要的。另一方面，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用中，高致密度的生物質(zhì)成型燃料在燃燒狀態(tài)的控制和燃燒的持久力等方面也有著明顯的優(yōu)勢。在對"一枝黃花"的成型工藝試驗中，我們也就如何采用控制成型溫度和成型壓力來提高成型密度的問題做了相關(guān)的摸索。通過實驗，我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)原料的含水率一定時，成型物的密度與成型溫度和成型壓力的關(guān)系呈現(xiàn)如下特點成型物的成型工藝溫度及成型工藝壓力具有區(qū)間性；在成型溫度區(qū)間內(nèi)，成型密度與成型溫度成反比，與成型壓力成正比；成型工藝的區(qū)間隨含水率的變化而變化。所得成品不低于0.8克/立方厘米。④成品包裝。加拿大一枝黃花成品的成型燃料的基本特性作了相關(guān)項目的檢測。檢測結(jié)果見下表，為了便于對成品的檢測結(jié)果進行分析，我們將煤和其他生物質(zhì)成型燃料的相關(guān)數(shù)據(jù)分別列表對比如下<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>煤炭揮發(fā)分的分級:<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>煤炭硫分的分級:<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>根據(jù)檢測數(shù)據(jù)，可以得到下列結(jié)論1.加拿大一枝黃花的成型燃料是一種典型的生物質(zhì)成型燃料，作為煤的替代物使用時，相當(dāng)于低灰份的中熱值煤，由于其中全硫的含量很低，因此作為燃料使用時，是一種清潔的、無污染的環(huán)保型燃料。2.由于生物質(zhì)燃料具有高揮發(fā)分、低碳的特點，因此在燃燒時應(yīng)按照相應(yīng)的工藝操作。3.為了說明生物質(zhì)燃料的環(huán)保特性，下面給出了兩種生物質(zhì)成型燃料在半氣化燃燒狀態(tài)下的有關(guān)實測參數(shù)(數(shù)據(jù)引自中國生物質(zhì)能利用技術(shù)評價)作為參考。稻草秸稈半氣化燃燒時的實測參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>玉米秸稈半氣化燃燒時的實測參數(shù):<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>液壓擠出成型"工藝具有如下優(yōu)點:(1)適合于我國資源豐富的各種農(nóng)作物秸桿，大塊型的設(shè)計使得原料粉碎工藝比較簡單，對原料前期的預(yù)處理采用了避繁從簡的措施，只需一次簡單粉碎處理，對原料的長度要求可放寬到15cm以下，而環(huán)模壓輥式的成型設(shè)備，對原料的需求則在0.5cm以下，螺桿擠壓式的要在2cm以下。因此大大的降低了秸稈前期預(yù)處理的能耗。(2)放寬了成型過程中對原料含水率的要求。螺旋式成型一般要求原料的含水率小于12%，通常必須進行烘干。我們采用活塞套筒往復(fù)機構(gòu)，原料的含水率在18%左右，也能正常成型，原料不需要烘千，減少了原料烘干的能耗及不成型現(xiàn)象；(3)采用液壓驅(qū)動成型方式，顯著提高了磨損件的使用壽命，活塞沖桿與原料之間沒有相對運動，解決了能耗高和易損件壽命短問題。(4)運行穩(wěn)定，生產(chǎn)率可達500kg/h，噸能耗降為80kWh左右。附表生物質(zhì)固體成型燃料常用的三種成型方式的比較表<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>權(quán)利要求1、一種加拿大一枝黃花成型燃料的加工方法，其特征在于包括如下步驟①原料收集，于植株生長茁壯，花蕾出現(xiàn)之前，收割加拿大一枝黃花植株；②原料曬干，晾曬1～2周，使植株含水率達到30～35％；③原料粉碎和儲存，粉碎后存儲至含水率為22％以下；④液壓成型，采用液壓擠出成型設(shè)備，成型溫度為150～180℃，成型壓力15～18Mpa，成型后成品密度大于等于0.8克/立方厘米。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的加拿大一枝黃花成型燃料的加工方法，其特征在于步驟③中原料粉碎后長度為小于等于5cm。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的加拿大一枝黃花成型燃料的加工方法，其特征在于步驟③中原料粉碎后長度為3~5cm。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的加拿大一枝黃花成型燃料的加工方法，其特征在于步驟③原料粉碎和儲存后，液壓成型前原料的含水率為18%以下。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的加拿大一枝黃花成型燃料的加工方法，其特征在于步驟③原料粉碎和儲存后，液壓成型前原料的含水率為14~15%。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的加拿大一枝黃花成型燃料的加工方法，其特征在于步驟②中的晾曬為就地晾曬。全文摘要一種加拿大一枝黃花成型燃料的加工方法，其特征在于包括如下步驟①原料收集，于植株生長茁壯，花蕾出現(xiàn)之前，收割加拿大一枝黃花植株；②原料曬干，晾曬1～2周，使植株含水率達到30～35％；③原料粉碎和儲存，粉碎后存儲至含水率為22％以下；④液壓成型，采用液壓擠出成型設(shè)備，成型溫度為150～180℃，成型壓力15～18MPa，成型后成品密度大于等于0.8克/立方厘米。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于將惡性雜草加工成型為清潔環(huán)保型燃料能源，可以代替部分常用能源，變廢為寶；加工成型方法簡單，原料易得，成本低廉，容易推廣。文檔編號C10L5/44GK101597531SQ20091009792公開日2009年12月9日申請日期2009年4月23日優(yōu)先權(quán)日2009年4月23日發(fā)明者浩劉,吳降星,周志峰申請人:寧波市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站