文档介绍：该【生物质炭的应用 】是由【春天的小花】上传分享，文档一共【9】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【生物质炭的应用 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。生物质炭的应用
——昆明理工大学
生物质能源是由植物的光合作用固定于地球上的太阳能,最有可能成为21世纪主要的能源之一。据预计,植物每年储存的能量大概为世界主要燃料耗费的10倍;而生物质能作
为能源的利用量还不到总能源耗费的1%。这些未加以利用的生物质绝大多半经过自然腐解和碳素开释的方式回到自然界之中。事实上,生物质能源是人类利用最早、最多、最直接
的能源,到现在,世界上仍有15亿以上的人口以生物质作为生活能源。生物质焚烧是传统的利用方式,不单热效率低下,并且劳动强度大,污染严重。经过生物质能源变换技术能够高效地利用生物质能源,生产各样洁净燃料,代替煤炭,石油和天然气等燃料,从而减少对矿物能源的依靠,保护国家能源资源,减少能源花费对环境造成的污染。
我国政府提出坚持“非粮为主、不与民争粮、不与粮争地”的生物质能源发展的基本
原则。农林荒弃生物质原料包含植物类荒弃物(农林生产过程中产生的节余物)、动物类荒弃物(牧、渔业生产过程中产生的节余物)、加工类荒弃物(农林牧渔加工过程中产生的残
余物)和乡村城镇生活垃圾等四大类。云南丘北是我国着名的辣椒之乡,以辣椒秆,秸秆等
为代表的农林生物质原料产量丰富(部分农林生物质资源如图1所示)。经过炭化(干馏)
的方式对丘北县八道哨的农林生物质原料进行热解,并对热解气体和生物质炭产品进行加工办理,不单能够实现生物质能源的高效利用,并且还可以够改良该地的生态环境。
图1农林生物质原料(核桃壳、甘蔗渣、玉米芯、松子壳、秸秆、辣椒秆)
生物质热解气化可将生物质原料转变为以CO和H2为主的气体燃料,可直接变换实现
燃气、热能和电能的供应。同时燃气能够经过甲烷化反响,从而制备高质量生物质合整天
然气(Bio—SNG),是生物质能开发的重要技术门路,别的,生物质热解以后产生的生物质
炭是一种洁净环保的产品,经过加工办理,能够将生物质炭制备为各样高性能,适用的产
品。生物质热解流程及装置如图2所示,生物质炭如图3所示。
图2生物质热解流化床装置图
图3生物质炭(核桃壳炭、玉米芯炭、椰子壳炭、稻壳炭、秸秆炭)
昆明理工大学冶金与能源工程学院经过多年研究,在生物质炭的应用方面获得了必定
成就,能够将生物质炭应用于以下方面:
一、制备高性能体制炭
二、制备过滤炭砖
三、制备拥有吸附功能的炭工艺品
四、制备环保无烟香
一、高性能生物质体制炭的制备
长久以来,木炭向来被宽泛地用作生活燃料,如取暖、烧烤、火锅燃料,木炭是将木
材在缺氧的条件下焚烧或热解而制取的,生产木炭需要耗费大批的丛林资源,严重损坏了
生态环境,我国丛林覆盖面积不到领土的10%,丛林的形成需要必定的生长周期,大批的
丛林砍伐不切合保护生态环境、创立低炭社会、发展循环经济的要求。土窑制炭工艺拥有密封性差、生产周期长、产量低、成本高等弊端。生物质是典型的可重生能源,其拥有来
源宽泛,储量丰富,生长周期短等长处。地球上每年生产的生物质总量约为
1400~1800亿
吨,我国每年荒弃的秸秆高达60亿多吨,资源化潜力巨大。所以研发一种根源宽泛、绿色环保、成本便宜、工艺简单的生物质体制炭制取方法对减少丛林资源的损坏以及知足生产生活对燃料的需求拥有十分重要的现实意义。
能够利用生物质热解后剩下的生物质炭制备一种含碳量高、焚烧时间长、脱灰成效
好、无烟无味切合环保要求的生物质体制炭。该制备过程是以根源丰富、价钱便宜、可重生且易于粉碎的生物质为碳源,拥有大规模生产价钱低、收率高、热值高、孔隙率高、广
受市场欢迎的生物质体制炭的潜能。生物质体制炭的制备流程如图4所示:
图4生物质体制炭制备流程图
详细步骤和工艺以下所述:
⑴收取核桃壳、松子壳、椰子壳、玉米芯、甘蔗渣、糠醛渣、咖啡壳、花生壳等农林生物
质原料;
⑵炭化:将粉碎后的生物质原料放入流化床中于400℃~900℃下热解制炭,将热解过程中
产生的生物质气体进一步办理后用作燃气;
⑶制棒:将生物质炭粉碎后与必定比率的粘结剂,助燃剂,发泡剂,水混淆均匀,将混淆
均匀的物料放入制棒机中经过螺杆的压力和高速旋转的离心力将原料压制成带有中心孔的
炭棒,以后将体制炭棒烘干即可获得高性能生物质体制炭。各组分物料配比方表
1所示:
表
1
生物质体制炭各组分派料量(
wt.%)
生物质炭
粘结剂
发泡剂
水分
70~80
5~15
1~5
5~10
本发明的有利成效为:体制炭的固定炭含量
≥80%,灰分≤5%,热值≥35MJ/Kg,焚烧时
最高温度能够达到430℃;且该体制炭的生产方法简易,脱灰成效好,孔隙率高,与传统的
先成型后在土窑中炭化的体制炭制备方法对比,该方法采纳先炭化后成型工艺,炭化过程
中密封成效好且热解烟气获得充分利用,大幅度地提升了生物质炭产率,有效地缩短了生
产周期,降低了生产成本;该生物质体制炭的生产成本为1800元/吨,比传统生产方法降低了600元/吨;该生物质体制炭市场售价为3500元/吨,比传统生产方法均匀市场售价降低了500元/吨;且该方法制备的体制炭均匀产量高达50吨/月,比传统制备方法的均匀产量提升了20吨/月。
图5生物质体制炭实物图
图6生物质体制炭焚烧及脱灰成效图
二、过滤炭砖的制备
此刻房子的地面最常有的为现浇混泥土,或是在混泥土中加入石粒而磨成水磨石地
面,也有铺设瓷砖或大理石的,这种地面或地面装饰品都有一个缺点,即不可以吸水,致使搞卫生时用水擦洗地面此后水分久久不可以消去,下雨天鞋子上所带的泥水将地面弄得泥泞
不雅,并且在春节的南风时节地面也特别湿润,既不卫生也不利于寄存物品。80年月中期
从前,虽实用黏土烧制的红地砖,它有防潮作用,但因为其硬度差,简单磨损而渐渐不为人们所使用。利用农林生物质原料热解后的生物质炭能够制备一种过滤地面炭砖,这种地面炭砖能快速地将砖体表面的水分吸干而保持砖面干爽,同时砖体硬度不受所吸水分的影响,砖体所汲取的水分能很快地向下注入地下或向上挥发于空气中。
本技术所制备的过滤地面炭砖主要由水泥、生物质炭末、骨料和发泡剂构成,水泥为粘结剂,水泥能够用一般水泥、白水泥或其余颜色的水泥,能够只用一种水泥,也能够两种或几种水泥混淆使用。骨料主要由微硅粉、砂、石粒、石粉、烧制的黏土砖碎块以及建筑垃圾等原料来充任,能够只用此中一种骨料,也可两种或数种骨料混淆使用。此中生物质炭末为农林生物质原料(核桃壳、松子壳、辣椒秆、秸秆、烟秆、花生壳,咖啡壳、椰子壳、玉米芯、甘蔗渣、糠醛渣等)经热解(干馏)后节余的生物质炭。发泡剂的作用是使炭砖在成型的过程中发酵并产生大批孔隙,孔隙的存在有利于对水分的汲取和过滤。
为便于砖体内水分向下注入地下,同时阻挡地下的水分浸润砖体,砖体下边可有支撑砖体的柱脚。
本技术所制备的过滤地面炭砖有以下长处:1,所用的植物炭性质稳固,拥有很好的吸水性,能够采集、过滤雨水,其吸水后不影响自己的性能和硬度,且很快地将水分别发。
混泥土砖体里面有分别的生物质炭末,且经过发泡剂发酵以后生物质炭末的孔隙大幅度提
升,砖体的吸水性能优秀,从而能够保持砖面干爽;2,砖体吸入水分此后也不影响砖体的
硬度,砖体所汲取的水分能够较快地向下注入地下或向上挥发于空气中;3,生物质炭主要由农林生物质原料(核桃壳、松子壳、辣椒秆、秸秆、烟秆、、花生壳,咖啡壳、椰子壳、
玉米芯、甘蔗渣、糠醛渣等)热解(干馏)而得,充分利用了植物废料,变废为宝,并且热
解过程中产生的气体能够用作生活燃气,实现了一举多得的有利成效;4,炭砖中所增添的微硅粉为工业硅生产公司难办理废料,炭砖的大规模生产和应用将有效地解决硅厂微硅粉
堆放难办理的问题,变废为宝;5,该技术所制备的过滤地面炭砖可部分代替地面砖、瓷砖,节俭自然资源。下边联合详细实行步骤和附图对本适用新式技术作进一步说明:制备过滤炭砖的流程图以下所示:
图7过滤炭砖制备流程图
详细实行步骤:
⑴收取辣椒秆、烟杆、核桃壳、松子壳、椰子壳、玉米芯、甘蔗渣、糠醛渣、咖啡壳、花生壳等农林生物质原料;
⑵炭化:将粉碎后的生物质原料放入流化床中于400℃~900℃下热解制炭,将热解过程中产生的生物质气体进一步办理后用作燃气;
⑶配料:将生物质炭粉碎后与必定比率的水泥,发泡剂,水和骨混淆均匀,水泥为粘结剂,生物质炭末为吸水剂,发泡剂主要作用是使生物质炭末与其余配料在模具中成型过程
中发酵产生大批孔隙,从而达到拥有高浸透性和吸水性的目标。个组分派料比方表2所示。此中水泥能够用一般水泥、白水泥或其余颜色的水泥,能够只用一种水泥,也能够两
种或几种水泥混淆使用。骨料主要由微硅粉、砂、石粒、石粉、烧制的黏土砖碎块以及建筑垃圾等原料来充任,能够只用此中一种骨料,也可两种或数种骨料混淆使用。
⑷将上述各组分混淆并搅拌均匀,注入模具中挤压或振动压实成型,此中模具能够设计为不一样形状,模具的内上层表面能够设计为花纹状,从而使炭砖上表面拥有各样花纹或其余形状,以知足顾客的需求。注模以后静置,固化后脱模,保养,最后除掉砖体向上一面表皮的水泥浆层,磨的同时加水冲刷,去除水泥,即得成品。
表2过滤炭砖各组分派料量(wt.%)
骨料生物质炭末发泡剂水泥水分
50~6015~201~510~155~10
如图8所示,砖体内含有分别的植物炭末,在模具中成型的过程中植物炭末与发泡剂
反响产生发达的孔隙,从而使炭砖拥有很强的吸水浸透性能。
图8过滤炭砖剖视构造图
如图9和图10所示,炭砖下边设计了长条状和立柱状柱脚,该外形便于水分向下注入地下,同时阻挡地下水
分浸润砖体。
图9柱脚为长条状的适用新式构造表示图
图10柱脚为立柱状的适用新式构造表示图
三、拥有吸附功能的炭工艺品的制备
生物质炭工艺品是以生物质炭为资料经过有关技术和艺术加工而成的新式工艺品,它不只艺术形式多姿多彩、内容题材宽泛、造型优美文雅,还保存了生物质炭的超强吸附能
力,兼具净化性和雅观性,主要有炭雕、炭画、炭+瓷(金属)等艺术形式。是现代工艺品大家族中新兴的产品,日趋遇到人们的喜爱。
跟着社会的进步,人们的生活水平不停改良,人们对生活的质量要求不停提升,拥有健康、舒坦、和睦、文雅的生活空间渐渐成为人们所神往的理想目标。为了提升生活环境的的风格品位,更好的表现人们的修养追求,人们常常会选择一些工艺品陈设摆放在家居、办公环境中或轿车以内,不只能够增添环境空间的装饰成效,还可以净化空气,改良办公环境空气质量,陶冶情操,缓解工作压力,提升工作效率。固然各样新式装饰资料给我们的生活空间带来了更丰富、更舒坦、更有风格的成效,但随之而来的环境污染也让人们防不胜防,于是各样风格,各样形式的,拥有高吸附性能的生物质炭工艺品就成了人们的首选目标。市场上的生物质炭工艺品题材宽泛,造型各异,艺术形式多样,生物质炭工艺品的艺术形式分类以下:
1、生物质炭工艺品的分类
生物质炭工艺品是将经发泡剂发酵后的生物质炭制备为成型资料,并用工具进行艺术
化的加工办理制成的工艺品。生物质炭工艺品按摆放环境分为壁挂、摆件;按制作技术和
工艺分为为炭雕、炭画、炭瓷(金属)联合等形式;详细有艺术花瓶、艺术笔筒、艺术圆
盘、祥瑞造型、祥瑞挂件等工艺品,此中雕琢是生物质炭进行艺术造型的主要手段,其次
有碳板绘画、粘贴,炭瓷(金属)联合的工艺等。
2、生物质炭工艺品的艺术形式
(一)炭雕
炭雕是制造生物质炭工艺品的主要工艺手段,因为生物质炭的资料硬度适中,合适雕
刻,此外成型的生物质炭能够制成各样大小、体量的雕琢胚件,也为炭雕工艺供应了条
件,所以市场上的生物质炭工艺品以炭雕的形式居多。差别于传统的木雕、玉雕等工艺品
的是炭雕产品多为摆件,原由是生物质炭多为黑色,硬度不强,触摸或放在手里不只会把
手弄黑,并且汗水等会快速进入物品内部,堵塞缝隙,阻碍了吸附净化成效,特别不合适
把玩、佩带。所以炭雕工艺品多半为“可远观而不行亵玩焉”的摆件。
炭雕从制造工艺手段分为机雕和手工雕琢两种形式,机雕的工艺品多半为浮雕,使用
现代化的雕琢机能够快速大范围的生产,所以市场上常有的生物质炭字画、壁挂、圆盘、
挂件多为机雕,雕琢内容以传统的祥瑞纹样、花卉、名人书法最为常有,如象征荣华的牡
丹、象征人品涵养的岁寒三友、象征生活富裕的莲年有鱼等,切合大众的审美与对生活幸福安康心理追求。
(二)炭板画
把生物质炭一次成型或将成型炭切割制成厚度各异的炭板,在炭板上使用颜料进行艺术绘画,就是炭板画。炭板画和传统绘画同样要进行起稿、上色、勾画等过程,为了环保,使用的颜料一定天然无毒,为了尽量保存生物质炭的吸附面积,颜料涂抹要尽量少占炭板的面积,所以我们看到的炭板画在构图中尽量大面积的留出炭板的空白面积。生物质炭板画题材丰富、颜色明丽、内容多样,也能够加框以装裱的形式悬挂,雅俗共赏。主要题材有花卉景色、人物动物;风格有国画形式、西画形式和版画形式,详细表现有古典的具象写实也有现代的简洁抽象。跟着科技水平提升和新资料的不停出现,炭版画的形式也不停革故鼎新,如利用传统的景泰蓝镶嵌工艺,以金黄色、银白色等彩色金属丝镶嵌在生物质炭炭板上,而后以各样颜色的宝石、玉石、彩石等颗粒为画面色彩填补到金属丝圈定的范围内,最后采纳特别资料将金丝、颜色等紧紧固定在生物质炭板上,最后形成的景泰蓝生物质炭板画,打破了传统炭板画的形式,拥有独到的艺术成效。此外还有在炭板上利用各样花色品种的布料进行拼贴造型的。
(三)炭瓷(金属)联合的工艺品
因为生物质炭通体乌黑,视觉成效实在不好,于是能够借鉴传统金镶玉的艺术形式,
创立出生物质炭+陶瓷、生物质炭+金属的新式工艺品。这种工艺品第一要设计科学合理的
产品构造,利用镶嵌、粘合、套接等工艺手段,使生物质炭和瓷料零件、金属零件联合在
一同,形成崭新的艺术形式,拥有现代、文雅、多层次感和质感丰富的成效。此中摆放效
果最好的要数炭、瓷联合的工艺品。炭+金属组合的生物质炭工艺品,原理和技术工艺与炭
+瓷的近似,多使用质轻、柔韧性好、可塑性强的铝合金构件,也实用成效更强、造价更高
的铜、银制作构件。在金属构件长进行镂空、雕琢、压印,产生各式花纹图案,和生物质
炭构件组合以后,使整个工艺品充满了尊贵、华丽、玲珑的视觉感觉,整体成效突出,适
合做高端礼物之用。
生物质炭工艺品是一种鉴于高效低耗的环保资料——在发泡剂发酵后的高孔隙生物质
炭基础上,利用传统和现代的工艺手段制作成的新式工艺品。它的出现切合现代人们对生
活空间既要文雅雅观又要环保的物质和精神需要。跟着新资料和新工艺的不停推出,更高
雅更雅观的新式生物质炭工艺品会以更新的艺术形式出现,来不停知足人们的审美、精神
和健康需求。
下边联合技术背景、详细实行步骤和附图对本高效吸附性生物质炭工艺品制备技术作
进一步说明:
现代家居离不开装潢、摆设,室内装潢和摆设以及家具中不行防止地要使用油漆、粘
结剂、纤维板、胶合板、泡沫资料等,而这些资猜中常常含有苯、甲苯、二甲苯、甲醛等
有害物质,这些挥发性的有害物质会长久充满在室内从而对人体造成危害。发泡剂发酵以
后的生物质炭拥有发达的孔隙,是一种优秀的净化剂,能够长久有效地吸上述空气中的有
害物质和一氧化碳、二氧化碳等多种不良气体,且无二次污染,但因为其往常为粉墨状,
不便摆放在室内,且不雅观,所以它的使用遇到了限制。
为认识决上述问题,本课题组研制了一种能净化室内空气的适用新式生物质炭工艺
品。炭工艺品的制备流程图以下所示:
图11炭工艺品制备流程图
炭工艺品的制备的详细步骤以下:
⑴收取辣椒秆、烟杆、核桃壳、松子壳、椰子壳、玉米芯、甘蔗渣、糠醛渣、咖啡壳、花生壳等农林生物质原料;
⑵炭化:将粉碎后的生物质原料放入流化床中于400℃~900℃下热解制炭,将热解过程中
产生的生物质气体进一步办理后用作燃气;
⑶配料:将必定配比的生物质炭、粘结剂、发泡剂、水分混淆均匀,常温下搅拌15~25分
钟,搅拌速度为80~100转每分钟,制成均匀的混淆原料,配料比方表3所示。
⑷将步骤⑶中制备好的混淆原料倒入不一样形状的模具中,所采纳模具为特别设计的一种具
有电加热功能的金属模具,采纳电加热方法使金属模具升温,从而使炭粉在发泡剂的作用
下一边发酵一边固定成型,以后将模具放入真空机中排出浆猜中的空气;
⑸将模具从真空机中拿出,常温下在空气中搁置15~25小时后脱模;
⑹将脱模后的工艺品修胚和雕饰,而后再把工艺品搁置在恒温横湿箱中5~6天,拿出后常
温风干;
⑺在步骤⑹风干后的工艺品表面涂上相应的色彩,保证所涂抹色彩占有面积要尽量少以保证工艺品表面的炭颗粒孔隙不被拥塞,常温下晾干以后增添一些饰品线即可获得高吸附性能的炭工艺品。
表
3
炭工艺品各组分派料量(
wt.%)
生物炭
粘结剂
发泡剂
水分
70~80
5~10
1~5
5~10
图
12
炭工艺品模疆域
四、无烟香的制备
香是一种木材粉末和一些增添的香料、药剂、粘结剂做成的用于焚烧的粉末或焚烧
体。香是经过焚烧来发挥作用的,自古被应用在家居养生、陶冶情操上,起到怡神悦心、
参禅修炼、供神祭祀、养生去病等作用。人类对香的爱好,乃是与生俱来的本性。跟着经
济不停的发展和社会进步,香不单在宗教事物中被大批使用,并且在人们平时生活中被广
泛用于除臭和提神养气,人们所使用的香料主要有两种,一种是自然香木或香木粉经过燃
烧产生的香烟;另一种为经过木材合***工烟香条,而后经过焚烧人工香烟条而产生香
烟。因为前一种木材成本较高,只有少部分人有能力使用,大多半人选择使用后者。而市
场上大多半的人工烟香条香薰理疗成效不好,焚烧时会开释大批的烟雾,对环境造成污
染,且烟雾中含有致癌物质,用久了会令人有头晕、气腻的感觉。
世纪,向低碳经济转型是人类文明的必经之路。我国政府已将发展低碳经济,应付全世界天气危机视为重要国策。所谓低碳经济,是指在可连续发展理念指导下,经过技术创新、制度创新、家产转型、家产转型、新能源开发等多种手段,尽可能地减少煤炭石油等高碳能源耗费,减少温室气体排放,达到经济社会发展与生态环境保护共赢的一种经济发展形态。
传统香行业向低碳经济转型是历史发展进度的必定选择。环保无烟香的推行应用,有利于家庭用香、文明礼佛,减少环境污染,降低有害气体排放。但无烟香的主要原料是木
炭粉,传统木炭的生产原料取自于木材,木材的开采将于伤害环境为代价(一棵树生长60
年汲取1吨二氧化碳),开发利用传统木炭代替品,是实现环保制香行业可连续发展的必定
选择,是实现制香公司向低碳经济转型的必定选择。
生物质农林荒弃物原料是一种生长周期段,可重生的能源。农林荒弃物作为短生长周
期植物,跟着作物的成熟收获,作物自己已经死亡。假如任“农作物秸秆”在自然环境下
荒弃腐化,将产生大批的甲烷,甲烷造成的温室效应是二氧化碳的20多倍,产生严重环境
污染。别的,生物质秸秆的乱堆乱放不单有损地方的形象,也严重污染了当地的卫生环境。在低碳领域里,我国有关农林生物质荒弃物可重生能源有关政策、法例、补助、税收减免等优惠政策已经拟订,其意在导向推进我国公司向生农林生物质荒弃物能源化利用的低碳经济发展。所以,开发以低碳经济型农林生物质荒弃物为主要原料的新式无烟香是我们的必定选择。
针对上述背景,联合丘北县八道哨丰富的生物质炭资源,利用该地生物质炭化后的生物质炭为主要原料,制备一种环保、焚烧时不会开释出大批烟雾的室内关闭下可用的无烟香,既充分利用了该地丰富的生物质资源,又能起到环境保护的作用。该环保无烟香的制备流程如图13所示。
图13环保无烟香制备流程图
该无烟香的制备步骤以下:
⑴收取辣椒秆、烟杆、核桃壳、松子壳、椰子壳、玉米芯、甘蔗渣、糠醛渣、咖啡壳、花
生壳等农林生物质原料;
⑵炭化:将粉碎后的生物质原料放入流化床中于400℃~900℃下热解制炭,将热解过程中
产生的生物质气体进一步办理后用作燃气;
⑶将炭化后的农林生物质原料粉碎过筛(粉碎后的粒径为60~120目),与粘结剂,香精,
助燃剂,清水按必定配比混淆均匀。各组分原料配比方表
4所示:
⑷将混淆均匀的物料调成泥状,用模具成型,烘干以后即可成品环保无烟香。
表
4
无烟香各组分派料量(
wt.%
)
生物炭
粘结剂
香精
助燃剂(***钾)
清水
60~70
5~10
1~5
1~5
5~10
图14传统香(左)与环保无烟香(右)对照图