本发明涉及一种玉米秸秆与煤混合制备的复合煤颗粒及其制备方法，属于能源清洁利用领域。
背景技术：
生物质是一种分布广泛的可再生能源，具有CO2零排放的优点。生物质的平均含硫量仅有3.8‰，含氮量也很低。生物质能因具有减轻全球变暖及作为燃料的双重功能而变得越来越重要。我国具有相当于50亿吨标准煤的生物质资源量，其中以农作物秸秆的应用最为成熟，每年资源量约合3.6亿吨标准煤，除1/6作为轻工业的原料，其余5/6可作为能源来使用。
生物质能源的利用也有一定的限制因素，主要为：效率低、运输、储存费用高、受季节影响、受区域限制比较大、扶持措施相对缺乏、生物质燃料生产设备昂贵。除此之外，生物质的热值只有1.64×107J/kg，而无烟煤可以达到3.4×107J/kg，低热值的特点限制了生物质燃料的利用。生物质燃烧速度快，燃烧过程中需要添加更多的燃料，使燃烧操作繁杂，所以目前用生物质燃料完全取代煤并不符合实际。
在煤的开采过程中会产生大量的煤粉，煤粉需要经济合理的利用渠道。而将玉米秸秆与煤粉混合制备复合颗粒可为沼渣资源化处理、煤粉的利用、减煤打开新思路。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种玉米秸秆与煤混合制备的复合煤颗粒及其制备方法，本发明能有效利用玉米秸秆，并在保证复合颗粒结构强度前提下，提高颗粒的抗碎性，提高颗粒的抗吸水性，提高燃料的燃烧的火力强度和燃烧效率，且降低了CO、NO、PM2.5的排放。
本发明所提供的复合颗粒的制备方法，包括如下步骤：
经粉碎后的散煤与玉米秸秆混合得到混合物；调节所述混合物的质量含水率后，进行挤压成型即得到所述复合煤颗粒。
上述的制备方法中，所述散煤的质量与所述玉米秸秆的干重的质量比为1：3～10，如1：4～9、1：4或1：9。
上述的制备方法中，所述散煤粉碎为粒径为0～3mm的颗粒，但不为零；
所述玉米秸秆粉碎后的纤维长度小于8mm；
所述玉米秸秆的主要成分为植物纤维；
可采用国藩农业机械厂生产的粉碎机进行粉碎。
上述的制备方法中，可在自然状态下放置一段时间，使所述玉米秸秆的质量含水率为5％以下。
上述的制备方法中，所述散煤可为无烟煤，如陕西神木县的无烟煤，粉碎之前的粒径小于4cm。
上述的制备方法中，调节所述混合物的质量含水率为10％～15％，如12％。
上述的制备方法中，加入水调节所述混合物的质量含水率后，混合均匀，标准是直到混合物没有明显色差。
可采用广州平民机械设备生产的35型生物质颗粒机进行挤压成型。
本发明方法所制备的复合煤颗粒有效利用了玉米秸秆，并在保证复合颗粒结构强度前提下，提高颗粒的抗碎性，提高颗粒的抗吸水性，提高燃料燃烧的火力强度和燃烧效率，且降低了CO、NO、PM2.5的排放，具有很好的市场前景。
本发明取得如下有益效果：
1)使玉米秸秆得到了充分的利用；
2)有效利用了无烟煤粉；
3)提高颗粒的抗碎性；
4)提高颗粒的抗吸水性；
5)提高燃料的燃烧的火力强度和燃烧效率；
6)降低了CO、NO、PM2.5的排放。
附图说明
图1是制备复合煤颗粒的原料无烟煤的实物图。
图2是制备复合煤颗粒的原料玉米秸秆的实物图。
图3是本发明制备的颗粒燃料的实物图，其中，图3(a)为纯生物质颗粒，图3(b)为煤粉含量为10％的复合颗粒，图3(c)为煤粉含量为20％的复合颗粒。
图4是颗粒燃料燃烧试验过程。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
下述实施例中，粉碎机选用国藩农业机械厂生产的粉碎机。
下述实施例中，挤压成型选用广州平民机械设备生产的35型生物质颗粒机。
实施例1、
1、玉米秸秆获取
玉米秸秆具体可选在自然状态下放置一段时间的玉米秸秆，玉米秸秆的含水率应控制在5％以下。
2、复合颗粒制备
(1)原料准备
选取陕西神木县的无烟煤，若煤块的粒径过大，进行适当预处理减小粒径至4cm以下，而后进行粉碎，获得粒径为0～3mm的颗粒；选取质量含水率在5％以下的玉米秸秆，加入粉碎机进行粉碎，粉碎后纤维长度小于8mm。
(2)原料混合
选取无烟煤粉与玉米秸秆粉末的质量比为1：9，进行混合，加入适量水，使得混合物的质量含水率为12％，充分混匀直至混合物没有明显的色差。
(3)燃料成型
将混合物在生物质颗粒机中进一步混匀，而后压缩成型制成复合煤颗粒。
实施例2、
1、玉米秸秆获取
玉米秸秆具体可选在自然状态下放置一段时间的玉米秸秆，玉米秸秆的含水率应控制在5％以下。
3、复合颗粒制备
(1)原料准备
选取陕西神木县的无烟煤，若煤块的粒径过大，进行适当预处理减小粒径至4cm以下，而后进行粉碎，获得粒径为0～3mm的颗粒；选取质量含水率在5％以下的玉米秸秆，加入粉碎机进行粉碎，粉碎后纤维长度小于8mm。
(2)原料混合
选取无烟煤粉与玉米秸秆粉末的质量比为1：4，进行混合，加入适量水，使得混合物的质量含水率为12％，充分混匀直至混合物没有明显的色差。
(3)燃料成型
将混合物在生物质颗粒机中进一步混匀，而后压缩成型制成复合煤颗粒。
对比例1、
1、颗粒制备
(1)原料准备
选取质量含水率在5％以下的玉米秸秆，加入粉碎机进行粉碎，在玉米秸秆粉末中加入适量水使得质量含水率为15％。
(2)燃料成型
将玉米秸秆粉加入颗粒机中，而后压缩成型制成颗粒。
抗碎性测试：实施例1为98.2％，实施例2为98.8％，对比例1为96.8％，可知本发明复合煤颗粒提高了颗粒的抗碎性。
吸水率测试：实施例1为0.71％，实施例2为1.43％，对比例1为3.17％，可知本发明复合煤颗粒提高了颗粒的抗吸水性。
污染气体排放测试：实施例1的CO、NO、PM2.5的排放率分别为133mg/MJ、36mg/MJ、1.38mg/MJ，实施例2的CO、NO、PM2.5的排放率分别为87mg/MJ、12mg/MJ、0.88mg/MJ，对比例1的CO、NO、PM2.5的排放率分别为265mg/MJ、45mg/MJ、460mg/MJ，可知本发明复合煤颗粒降低了CO、NO、PM2.5的排放。
技术特征：
1.一种复合煤颗粒的制备方法，包括如下步骤：
经粉碎后的散煤与玉米秸秆混合得到混合物；调节所述混合物的质量含水率后，进行成型即得到所述复合煤颗粒。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述散煤的质量与所述玉米秸秆的干重的质量比为1：3～10。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述散煤粉碎为粒径为0～3mm的颗粒，但不为零；
所述玉米秸秆粉碎后的纤维长度小于8mm。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述玉米秸秆的质量含水率为5％以下。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述散煤为无烟煤。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的制备方法，其特征在于：调节所述混合物的质量含水率为10％～15％。
7.权利要求1-6中任一项所述方法制备得到的复合颗粒。
技术总结
本发明公开了一种玉米秸秆与煤混合制备的复合煤颗粒及其制备方法。所述复合煤颗粒的制备方法包括如下步骤：经粉碎后的散煤与玉米秸秆混合得到混合物；调节所述混合物的质量含水率后，进行挤压成型即得到所述复合煤颗粒；所述散煤的质量与所述玉米秸秆的干重的质量比为1：3～10。本发明方法所制备的复合煤颗粒有效利用了玉米秸秆，并在保证复合颗粒结构强度前提下，提高颗粒的抗碎性，提高颗粒的抗吸水性，提高燃料燃烧的火力强度和燃烧效率，且降低了CO、NO、PM2.5的排放，具有很好的市场前景。
技术研发人员：周宇光;陈德颖;李欢;董仁杰;赵楠;余杏
受保护的技术使用者：中国农业大学
技术研发日：.07.16
技术公布日：.10.22
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