必威 必威betway必威 必威betway导航：X技术最新专利石油,煤气及炼焦工业设备的制造及其应用技术
1.本技术涉及一种固态生物质燃料的生产方法，以及由该方法生产的固态生物质燃料。此外，本技术涉及一种燃烧方法，包括燃烧该固态生物质燃料以产生能量。
2.燃煤发电用于世界各地的发电厂和工业过程。煤炭和其他化石燃料是不可再生能源。在过去的几十年里，存在呼吁减少燃煤发电站的煤炭消耗，转而使用可再生资源作为能源。
3.源自生物质的燃料是可用于替代或至少部分替代煤炭的可再生能源的一个例子。生物质提取的燃料可以在燃烧过程中在发电厂中存在氧气的情况下燃烧以产生能量。生物质提取的燃料可以在最初设计用于燃煤的传统发电厂中燃烧，或者生物质提取的燃料可以在专门为生物质燃烧而建造的发电厂中燃烧。某些形式的生物质可以与煤混合并在发电厂内的同一燃烧过程中燃烧。这样的过程被称为生物质与煤共烧。为了适合与煤共烧，生物质提取的燃料通常必须具有某些特性，例如在特性方面具有一定水平的质量和均匀性。例如，由具有均匀尺寸、密度、水分含量等的颗粒组成的生物质燃料在共烧过程中是特别理想的。此外也期待生物质燃料包含低灰分水平。生物质提取的燃料中的灰分含量通常高于煤炭中的灰分含量。
4.存在各种已知的从生物质源生产固态生物质燃料的方法。wo2014/087949公开了一种生产固态生物质燃料的方法，其中生物质源在被模制成生物质块之前被蒸汽爆破，然后被加热以形成生物质燃料。该方法的目的是生产在储存期间具有足够的可处理性并在储存期间降低排放水中的化学需氧量(chemical oxygen demand，cod)的生物质燃料。该过程中使用的生物质来源是棕榈仁壳。
5.wo2016/056608以wo2014/07949的技术启示为基础，公开了一种固态生物质燃料的制造方法，其中不需要蒸汽爆破步骤来生产燃料。该方法包括成型化处理步骤，其中生物质源在被压缩并模制成生物质块之前被压碎，然后生物质块被加热。该方法公开的所使用的生物质源是树木，例如花旗松、铁杉、雪松、柏树、欧洲红松、杏仁老树、杏仁壳、金合欢木质部部分、金合欢树皮、核桃壳、西米棕榈、空果串、柳桉和橡胶。
6.wo2017/175733公开了一种类似的方法，包括成型化处理步骤，其中生物质源在被压缩并模制成生物质块之前被压碎，然后生物质块被加热。wo2017/175733的方法旨在提供生物质燃料，其在暴露于雨水时表现出低分解并在排放水中实现降低的cod。用于该方法的生物质来源选自橡胶树、金合欢、柳桉、桉树、柚木以及落叶松、云杉和桦树的混合物。
7.wo2019/069849旨在提供一种易于运输和储存并且在储存过程中抗自燃的生物质燃料。生物质燃料通过包括成型处理步骤的方法制造，其中生物质源在被压缩和模制成生物质块之前被压碎，然后生物质块被加热。生产燃料的生物质来源选自橡胶树、金合欢树、辐射松、落叶松、云杉和桦树的混合物；还有云杉、松树和冷杉。
8.wo2019/069860公开了一种用于生产生物质固态燃料的设备。该装置包括用于碳
化成型化处理过的生物质产品以获得生物质固态燃料的碳化炉。该装置还包括产量计算单元、温度测量单元和控制单元。控制单元基于生物质燃料的自燃特性控制施加到碳化炉的热量。该成型化处理过的生物质产品是将生物质源经过粉碎化处理成颗粒，再将所述颗粒成型化处理成成型化处理的生物质产品。生物质来源选自橡胶树、金合欢、龙脑香、辐射松、落叶松、云杉和桦树的混合物或云杉、松树和冷杉的混合物。
9.wo2018/181919公开了一种与上述不同的用于生产固态生物质燃料的方法。该方法涉及生物质的水热碳化步骤，其中生物质源在热水中加压以碳化生物质。该方法据报道以高产量和造成本提供具有高可磨性的生物质燃料。生物质的来源选自果壳、棕榈仁壳、椰子、竹子、空果串、杏和茄子。
10.wo2017/175737公开了一种用于冷却碳化生物质的冷却装置。该装置提高了半碳化模制生物质的冷却效率。该装置通过在生物质上喷水来冷却生物质。冷却器包括振动平板和用于在平板上喷水的喷水段。生物质燃料通过与上述相同的方法生产。生产生物质燃料的生物质来源为花旗松、铁杉、雪松、柏树、欧洲红松、杏仁老树、杏仁壳、金合欢木质部部分、金合欢树皮、核桃壳、西米棕榈、空果串、柳桉等橡胶树。
11.最后，wo2014/050964公开了一种改进生物质的可研磨性以使其可以与煤一起研磨的方法。该过程包括将磨碎的木材生物质的水分含量提高到10％到50％之间；在对生物质进行烘焙之前，将生物质致密化至具有0.55克/立方厘米或更高的密度。生物质的来源包括木屑、树皮、刨花和锯末。
12.本技术的发明人认识到，上述文献中讨论的固态生物质燃料及其制备方法具有与其相关的各种问题。例如，上述文献中描述的生物质来源都是通常仅天然存在的植物和树木，并且不容易以商业化规模种植和收获。发明人已经认识到，具有可以容易地生长和收获或以商业化规模获得的生物质来源将是有利的。具有可以生长和收获的生物质来源以使得可以控制生物质来源的质量和具体特性也是有利的。具有不需要大面积砍伐森林以提供足够量的生物质源用作燃料的替代生物质源也是有利的。
13.此外，本发明人发现，上述文献中所描述的全部由木材和类似材料构成的生物质，在经过本领域已知的常规粉碎化处理技术时，形成具有低均匀度的颗粒。此外，由于木材和类木材料难以粉碎的性质，对生物质资源进行粉碎化处理是昂贵的。本技术的发明人已经认识到，具有更容易通过本领域已知的常规化粉碎化处理技术粉碎并且在粉碎时形成更均匀尺寸的颗粒的生物质来源将是有利的。
14.此外，发明人发现，固态生物质燃料由上述文献中讨论的生物质来源制备并通过上述文献中的工艺制备的固态生物质燃料不具有足够的防水特性。防水特性对于固态生物质燃料很重要，因为它们在燃烧过程中(单独使用或与煤共同燃烧)时需要干燥(或至少足够干燥)。生物质燃料在储存或运输过程中经常暴露在潮湿环境中(例如雨水)。因此，具有增加的防水能力的生物质燃料是合乎需要的。
15.本发明人还认识到，上述文献中描述的生物质燃料生产工艺不能提供具有足够质量和均匀性的燃料。特别是，上述方法在成型化处理步骤期间没有提供对生物质密度的充分控制。
16.本技术解决了上面提及的与现有技术中的各种方法有关的技术难题。本技术发明人发现个别生物质来源在提供固态生物质燃料上有用，能以商业化规模种植和收获。这样做，可以在生长周期中提供用于生产燃料的固定和恒定的生物质来源。此外，以商业化规模种植和收获这样的生物质来源使得能控制生物质来源的质量和均匀性，例如通过栽培育种技术。
17.此外，本技术发明人还发现，作为农业废物产品的某些生物质来源可用于生产固态生物质燃料。
18.除了上述之外，本技术发明人还发现，可以通过改进该方法的粉碎化处理、成型化处理和/或加热处理步骤来提供具有改进的防水特性的生物质燃料。还发现对本技术的方法的粉碎化处理、成型化处理和加热处理步骤的调整和控制可以提高固态生物质燃料产品的质量和均匀性，并赋予其某些非常适合在燃烧过程中使用的物理特性。此外，已发现成型化处理和加处理热步骤的调整性提高了固态生物质燃料的产量，并赋予燃料更易于运输和储存的特性。发明人已经发现，生物质源的性质以及粉碎化处理、成型化处理和加热处理步骤的具体特征共同作用以提供优于本领域已知的用于燃烧过程的生物质燃料产品。
19.此外，根据本技术的第一种实施方式，提供了一种生产固态生物燃料的方法。所述方法包括：
20.步骤(1)提供平均粒径(d50)在30000微米到60000微米的一个或者多个生物质来源；
21.步骤(2)粉碎化处理所述一个或者多个生物质来源以提供平均粒径(d50)在1000微米到10000微米的粉碎化处理过的生物质粉末；
22.步骤(3)干燥化处理所述粉碎化处理过的生物质粉末从而提供干燥化处理过的且粉碎化处理过的生物质粉末；
23.步骤(4)成型化处理所述干燥化处理过的且粉碎化处理过的生物质粉末从而提供成型化处理过的生物质产品；
24.步骤(5)加热处理所述成型化处理过的生物质产品至160摄氏度至420摄氏度的温度且持续0.25小时至5小时从而提供固态生物燃料；和
26.其中，所述一个或者多个生物质来源包括以下中的一项或者多项的组合：甘蔗渣、向日葵茎、小麦茎、玉米茎、高粱茎、大豆茎、花生茎、棉茎、油菜茎、椰子壳、棕榈壳、海藻、花生壳。
27.优选地，所述一个或者多个生物质来源主要组成为或者组成为以下中的一项或者多项的组合：甘蔗渣、向日葵茎、小麦茎、玉米茎、高粱茎、大豆茎、花生茎、棉茎、油菜茎、椰子壳、棕榈壳、海藻、花生壳。
28.示例性地，所述步骤(1)提供平均粒径(d50)在30000微米到60000微米的所述一个或者多个生物质来源，包括：切割化处理述一个或者多个生物质来源从而使得平均粒径(d50)在30000微米到60000微米。
29.在一个实施例中，所述步骤(2)粉碎化处理所述一个或者多个生物质来源以提供平均粒径(d50)在1000微米到10000微米的粉碎化处理过的生物质粉末，包括：在涉及负压
气力输送装置的使用的过程中压碎化处理所述一个或者多个生物质来源，其中所述一个或者多个生物质来源的水分含量为重量的百分之二十或者更少。
30.示例性地，所述步骤(3)干燥化处理所述粉碎化处理过的生物质粉末从而提供干燥化处理过的且粉碎化处理过的生物质粉末，包括：在干燥筒里干燥化处理所述粉碎化处理过的生物质。
31.在一些实施例中，所述粉碎化处理过的生物质粉末的水分含量是重量的百分之二十或者更多，并且所述方法包括在多个干燥筒里干燥化处理所述粉碎化处理过的生物质。
32.在一些实施例中，所述步骤(3)干燥化处理所述粉碎化处理过的生物质粉末从而提供干燥化处理过的且粉碎化处理过的生物质粉末，包括：在干燥化处理同时混合所述粉碎化处理过的生物质。
33.示例性地，所述步骤(4)成型化处理所述干燥化处理过的且粉碎化处理过的生物质粉末从而提供成型化处理过的生物质产品，包括：调整所述成型化处理步骤以便使得所述成型化处理过的生物质产品的密度可控，其中调整所述成型化处理步骤以便使得所述成型化处理过的生物质产品的密度可控包括控制用于所述成型化处理步骤的模具的压缩比。
34.示例性地，在所述步骤(4)成型化处理所述干燥化处理过且压缩过的生物质粉末之前，添加添加剂到所述干燥化处理过的且粉碎化处理过的生物质粉末。优选地，所述干燥剂增加所述成型化处理过的生物质产品的产量。
35.示例性地，所述步骤(5)加热处理所述成型化处理过的生物质产品持续0.4小时至2.5小时的时间段，和/或所述加热处理所述成型化处理过的生物质产品的步骤包括加热处理所述成型化处理过的生物质产品至180摄氏度至350摄氏度的温度，可选的210摄氏度至280摄氏度。优选地，所述步骤(5)加热处理所述成型化处理过的生物质产品包括在条件下加热处理所述成型化处理过的生物质产品从而诱导所述成型化处理过的生物质产品的烘焙。
36.示例性地，所述步骤(5)加热处理所述成型化处理过的生物质产品被调整以控制所述固态生物质燃料的均匀性，可选地其中调整所述步骤(5)以控制所述固态生物质燃料的均匀性包括在所述成型化处理过的生物质产品被旋转同时加热的装置中进行所述步骤(5)，可选地其中调整所述步骤(5)以控制所述固态生物质燃料的均匀性包括控制所述成型化处理过的生物质产品的旋转的速度或者方向，可选地其中所述成型化处理过的生物质产品在该装置中以逆时针和顺时针旋转。
37.优选地，所述方法还包括在所述步骤(5)加热处理之后和所述步骤(6)从所述固态生物燃料移除灰尘颗粒之前的冷却所述固态生物燃料的步骤。
38.示例性地，所述步骤(6)从所述固态生物燃料移除灰尘颗粒包括用筛网移除所述固态生物质燃料中的灰尘颗粒。示例性地，所述筛网具有2毫米至8毫米的孔径，优选其中所述筛网具有2毫米至5毫米的孔径，更优选其中所述筛网具有2毫米至3毫米的孔径。在一些实施例中，使用滚筒筛作为筛网装置以从所述固态生物质燃料中移除灰尘颗粒，优选地其中所述滚筒筛包括旋转滚筒筛。
39.可替代地或者附加地，所述步骤(6)从所述固态生物燃料移除灰尘颗粒包括使得所述固态生物质燃料经受振动、旋转、滚动或它们的任何组合。在一些实施例中，所述步骤(6)从所述固态生物燃料移除灰尘颗粒包括使用振动筛网，其中所述振动筛网的孔径为2毫
米至8毫米，优选其中所述振动筛网的孔径为2毫米至5毫米，更优选其中所述振动筛网的孔径为2毫米到3毫米。
40.示例性地，根据din en 15103测定的所述固态生物质燃料的堆积密度为0.55千克/升至0.8千克/升，优选地0.60千克/升至0.75千克/升，更优选0.60至0.70千克/升。
41.示例性地，根据din en 15210-1测定的所述固态生物质燃料的机械耐久性为90％或更多、93％或更多、或95％或更多。
42.在该方法的一些实施例中，该一个或者多个生物质来源，和固态生物质燃料如下：
43.(1)所述一种或多种生物质来源包括或者主要组成为甘蔗渣，并且其中所述固态生物质燃料具有0.60千克/升至0.65千克/升的堆积密度，并且其中所述固态生物质燃料的机械耐久性为95％或更高；
44.(2)所述一种或多种生物质来源包括或者主要组成为向日葵茎，并且其中所述固态生物质燃料具有0.60千克/升至0.65千克/升的堆积密度，并且其中所述固态生物质燃料的机械耐久性为95％或更高；
45.(3)所述一种或多种生物质来源包括或者主要组成为小麦茎，并且其中所述固态生物质燃料具有0.58千克/升至0.65千克/升的堆积密度，并且其中所述固态生物质燃料的机械耐久性为95％或更高；
46.(4)所述一种或多种生物质来源包括或者主要组成为玉米茎，并且其中所述固态生物质燃料具有0.61千克/升至0.66千克/升的堆积密度，并且其中所述固态生物质燃料的机械耐久性为96％或更高；
47.(5)所述一种或多种生物质来源包括或者主要组成为高粱茎，并且其中所述固态生物质燃料具有0.62千克/升至0.66千克/升的堆积密度，并且其中所述固态生物质燃料的机械耐久性为97％或更高；
48.(6)所述一种或多种生物质来源包括或者主要组成为大豆茎，并且其中所述固态生物质燃料具有0.61千克/升至0.66千克/升的堆积密度，并且其中所述固态生物质燃料的机械耐久性为96％或更高；
49.(7)所述一种或多种生物质来源包括或者主要组成为花生茎，并且其中所述固态生物质燃料具有0.62千克/升至0.68千克/升的堆积密度，并且其中所述固态生物质燃料的机械耐久性为97％或更高；
50.(8)所述一种或多种生物质来源包括或者主要组成为棉茎，并且其中所述固态生物质燃料具有0.62千克/升至0.68千克/升的堆积密度，并且其中所述固态生物质燃料的机械耐久性为98％或更高；
51.(9)所述一种或多种生物质来源包括或者主要组成为油菜茎，并且其中所述固态生物质燃料具有0.58千克/升至0.65千克/升的堆积密度，并且其中所述固态生物质燃料的机械耐久性为98％或更高；
52.(10)所述一种或多种生物质来源包括或者主要组成为椰子壳，并且其中所述固态生物质燃料具有0.62千克/升至0.72千克/升的堆积密度，并且其中所述固态生物质燃料的机械耐久性为98％或更高；
53.(11)所述一种或多种生物质来源包括或者主要组成为椰子壳，并且其中所述固态生物质燃料具有0.62千克/升至0.72千克/升的堆积密度，并且其中所述固态生物质燃料的
54.(12)所述一种或多种生物质来源包括或者主要组成为棕榈壳，并且其中所述固态生物质燃料具有0.62千克/升至0.70千克/升的堆积密度，并且其中所述固态生物质燃料的机械耐久性为98％或更高；
55.(13)所述一种或多种生物质来源包括或者主要组成为海藻，并且其中所述固态生物质燃料具有0.61千克/升至0.66千克/升的堆积密度，并且其中所述固态生物质燃料的机械耐久性为96％或更高；
56.(14)所述一种或多种生物质来源包括或者主要组成为花生壳，并且其中所述固态生物质燃料具有0.61千克/升至0.66千克/升的堆积密度，并且其中所述固态生物质燃料的机械耐久性为97％或更高；
57.其中所述体积密度根据din en 15103测定，并且其中所述机械耐久性根据din en 15210-1测定。
58.示例性地，所述生物质固态燃料的总干硫含量为0.5质量百分比或更低，优选0.45质量百分比或更低，最优选0.40质量百分比或更低，其中总干硫含量根据din en 15289测定。
59.示例性地，所述生物质固态燃料的总干氢含量为3质量百分比或更多，优选5质量百分比至10质量百分比，更优选5质量百分比至7质量百分比，其中总干氢含量根据din en 15104测定。
60.示例性地，所述生物质固态燃料的总干氧含量为20质量百分比或更多，优选25质量百分比至42质量百分比，更优选28质量百分比至40质量百分比，其中总干氧含量根据din en 15296测定。
61.示例性地，生物质固态燃料的总干碳含量为40质量百分比或更多，优选45质量百分比至65质量百分比，更优选50质量百分比至60质量百分比，其中总干碳含量根据din en 15104测定。
62.示例性地，生物质固态燃料的总干氮含量小于5.0质量百分比，优选小于3.0质量百分比，更优选小于2.5质量百分比，其中总干氮含量根据din en15104测定。
63.示例性地，所述固态生物质燃料浸入水中时的化学需氧量(cod)为5000百万分比浓度以下，优选4000百万分比浓度以下，最优选3200百万分比浓度以下，其中化学需氧量按照gb/11914-89测定。
64.示例性地，所述固态生物质燃料的固定碳含量为20质量百分比或更多，优选25质量百分比至45质量百分比，其中固定碳含量根据din en 51734测定。
65.示例性地，所述固态生物质燃料的灰分含量小于20质量百分比，优选小于18质量百分比，更优选小于10质量百分比，其中灰分含量根据en 14775在550摄氏度下测定。
66.示例性地，所述固态生物质燃料的挥发物含量为35质量百分比至80质量百分比，更优选40质量百分比至80质量百分比，最优选50质量百分比至80质量百分比，其中挥发物含量根据din en 15148测定。
67.示例性地，所述固态生物质燃料的内部水分含量小于8质量百分比，优选小于6质量百分比，更优选小于5质量百分比，其中内部水分含量根据din en 14774测定。
68.示例性地，所述生物质固态燃料具有4300千卡/千克至6500千卡/千克，优选4800
千卡/千克至5800千卡/千克的热值，其中热值根据din en 14918测定。
69.示例性地，所述生物质固态燃料具有小于10质量百分比，优选小于8质量百分比，更优选地小于6质量百分比的基础水分含量，基础水分含量根据gb/t211-2017测定。
71.示例性地，所述固态生物质燃料燃烧时的焦炭残渣为1到4，优选为2到3。
72.示例性地，所述固态生物质燃料防水长达20天，优选长达30天，更优选长达40天。
73.示例性地，所述固态生物质燃料燃烧时pm1.0排放小于175毫克/千克，优选小于150毫克/千克。
74.示例性地，所述成型化处理过的生物质产品的堆积密度是a，所述生物质固态燃料的堆积密度是b，其中b/a是0.55到1，所述堆积密度根据din en 15103测定。
75.示例性地，从生物质提取的材料在所述固态生物质燃料中以所述固态生物质燃料的总燃料含量的质量的至少95％的量存在。
76.根据本技术的第二种实施方式，提供了一种固态生物质燃料，根据上述任一种方法可获得或者获得。
77.根据本技术的第三种实施方式，提供了一种固态生物质燃料，从一个或者多个生物质来源提取，其中所述一个或者多个生物质来源：
91.优选地，本技术的第二种实施方式和第三种实施方式中的一个或者多个生物质来源或者固态生物质燃料根据本技术的第一种实施方式定义。
92.根据本技术的第四种实施方式，提供了一种燃烧方法，包括燃烧根据本技术第二种实施方式或者第三种实施方式所述的固态生物质燃料以产生能量的步骤。
94.优选地，所述方法的pm1.0排放小于175毫克/千克，优选小于150毫克/千克。
95.优选地，所述固态生物质燃料燃烧时的焦炭残渣为1到4，优选为2到3。
96.根据本技术的第五种实施方式，根据本技术第二种实施方式或者第三种实施方式所述的固态物质燃料作为燃烧过程中的燃料的用途，可选地其中所述用途包括在根据本技术第四种实施方式所述的方法中使用所述固态生物质燃料，可选地其中燃烧过程包括将所
97.优选地，所述燃烧过程的pm1.0排放小于175毫克/千克，优选小于150毫克/千克。
98.优选地，所述固态生物质燃料燃烧时的焦炭残渣为1到4，优选为2到3。
99.根据本技术的第六种实施方式，提供了利用一种或者多种生物质来源以生产固态生物质燃料。其中所述一个或者多个生物质来源：(1)包括、组成为或者主要组成为甘蔗渣；(2)包括、组成为或者主要组成为向日葵茎；(3)包括、组成为或者主要组成为小麦茎；(4)包括、组成为或者主要组成为玉米茎；(5)包括、组成为或者主要组成为高粱茎；(6)包括、组成为或者主要组成为大豆茎；(7)包括、组成为或者主要组成为花生茎；(8)包括、组成为或者主要组成为棉茎；(9)包括、组成为或者主要组成为油菜茎；(10)包括、组成为或者主要组成为椰子壳；(11)包括、组成为或者主要组成为棕榈壳；或者(12)包括、组成为或者主要组成为海藻；或者(13)包括、组成为或者主要组成为花生壳。
100.优选地，所述用途包括在根据本技术第一种实施方式所述的方法中利用所述一个或者多个生物质来源，和/或其中所述固态生物质燃料根据本技术第二种实施方式或者第三种实施方式定义。
101.根据本技术的第七种实施方式，提供了一种预处理方法，用于预处理用于固态生物质燃料的生产的一个或者多个生物质来源。所述预处理方法包括以下步骤：
102.步骤(1)提供平均粒径(d50)在30000微米到60000微米的一个或者多个生物质来源；
103.步骤(2)粉碎化处理所述一个或者多个生物质来源以提供平均粒径(d50)在1000微米到10000微米的粉碎化处理过的生物质粉末；
104.步骤(3)干燥化处理所述粉碎化处理过的生物质粉末从而提供干燥化处理过的且粉碎化处理过的生物质粉末；
105.其中，所述一个或者多个生物质来源包括以下中的一项或者多项的组合：甘蔗渣、向日葵茎、小麦茎、玉米茎、高粱茎、大豆茎、花生茎、棉茎、油菜茎、椰子壳、棕榈壳、海藻、花生壳。
106.示例性地，所述步骤(1)提供平均粒径(d50)在30000微米到60000微米的所述一个或者多个生物质来源，包括：切割化处理述一个或者多个生物质来源从而使得平均粒径(d50)在30000微米到60000微米。
107.示例性地，所述步骤(2)粉碎化处理所述一个或者多个生物质来源以提供平均粒径(d50)在1000微米到10000微米的粉碎化处理过的生物质粉末，包括：在涉及负压气力输送装置的使用的过程中压碎化处理所述一个或者多个生物质来源，其中所述一个或者多个生物质来源的水分含量为重量的百分之二十或者更少。
108.示例性地，所述步骤(3)干燥化处理所述粉碎化处理过的生物质粉末从而提供干燥化处理过的且粉碎化处理过的生物质粉末，包括：在干燥筒里干燥化处理所述粉碎化处理过的生物质。示例性地，所述粉碎化处理过的生物质粉末的水分含量是重量的百分之二十或者更少，并且所述方法包括在单个干燥筒里干燥化处理所述粉碎化处理过的生物质。示例性地，所述粉碎化处理过的生物质粉末的水分含量是重量的百分之二十或者更多，并且所述方法包括在多个干燥筒里干燥化处理所述粉碎化处理过的生物质。
109.示例性地，所述步骤(3)干燥化处理所述粉碎化处理过的生物质粉末从而提供干
燥化处理过的且粉碎化处理过的生物质粉末，包括：在干燥化处理同时混合所述粉碎化处理过的生物质。
110.优选地，所述一个或者多个生物质来源根据本技术第一种实施方式限定。
111.示例性地，所述预处理方法在生产所述固态生物质燃料的方法之前执行，其中所述生产所述固态生物质燃料的方法包括一个或者多个生物来源的成型化处理步骤或者加热处理步骤，可选地其中所述方法根据本技术第一种实施方式限定。
112.根据本技术的第八种实施方式，提供了一种后处理方法用于后处理固态生物质燃料。所述后处理方法包括从所述固态生物燃料移除灰尘颗粒的步骤，其中所述固态生物质燃料从一个或者多个生物质来源提取，所述一个或者多个生物质来源包括以下中的一项或者多项的组合：甘蔗渣、向日葵茎、小麦茎、玉米茎、高粱茎、大豆茎、花生茎、棉茎、油菜茎、椰子壳、棕榈壳、海藻、花生壳。
113.优选地，所述从所述固态生物燃料移除灰尘颗粒的步骤包括用筛网移除所述固态生物质燃料中的灰尘颗粒。优选地，所述筛网具有2毫米至8毫米的孔径，优选其中所述筛网具有2毫米至5毫米的孔径，更优选其中所述筛网具有2毫米至3毫米的孔径。
114.优选地，使用滚筒筛作为筛网装置以从所述固态生物质燃料中移除灰尘颗粒，优选地其中所述滚筒筛包括旋转滚筒筛。
115.附加地或者可替代地，所述从所述固态生物燃料移除灰尘颗粒的步骤包括使得所述固态生物质燃料经受振动、旋转、滚动或它们的任何组合。在一些实施例中，所述从所述固态生物燃料移除灰尘颗粒的步骤包括使用振动筛网，其中所述振动筛网的孔径为2毫米至8毫米，优选其中所述振动筛网的孔径为2毫米至5毫米，更优选其中所述振动筛网的孔径为2毫米到3毫米。
116.示例性地，所述后处理方法在生产固态生物质燃料的方法之后执行，其中生产固态生物质燃料的方法包括一个或者多个生物来源的成型化处理步骤或者加热处理步骤，可选地其中所述方法根据本技术第一种实施方式限定。
117.为了说明本技术实施例或背景技术中的技术方案，下面将对本技术实施例或背景技术中所需要使用的附图进行说明。
118.图1示出了本技术实施例提供的根据din en iso 17828测定的各种固态生物质燃料的堆积密度。
119.图2示出了本技术实施例提供的根据din en 15210-1测定的各种固态生物质燃料的机械耐久性。
120.图3示出了本技术实施例提供的根据din en 15289测定的各种生物质燃料的硫含量。
121.图4示出了本技术实施例提供的根据din en 15104测定的各种生物质燃料的干氢含量。
122.图5示出了本技术实施例提供的根据din en 15296测定的各种生物质燃料的干氧含量。
123.图6示出了本技术实施例提供的根据din en 15104测定的各种生物质燃料的干碳
124.图7示出了本技术实施例提供的根据din en 15104测定的各种生物质燃料的干氮含量。
125.图8示出了本技术实施例提供的根据gb11914-89测定的各种生物质燃料的化学需氧量(cod)。
126.图9示出了本技术实施例提供的根据din en 51734测定的各种生物质燃料的固定碳含量。
127.图10示出了本技术实施例提供的根据din en 14775在550摄氏度测定的各种生物质燃料的灰分含量。
128.图11示出了本技术实施例提供的根据din en 14774-2测定的各种生物质燃料的内部水分含量。
129.图12示出了本技术实施例提供的根据din en 15148测定的各种生物质燃料的挥发物含量。
130.图13示出了本技术实施例提供的根据德国ecn检测机构标准方法测定的各种生物质燃料的pm 1.0排放。
131.图14示出了本技术实施例提供的根据din en 14918测定各种生物质燃料的热值。
132.图15示出了本技术实施例提供的根据gb/t 211-2017测定各种生物质燃料的基础水分含量。
133.图16示出了本技术实施例提供的根据din en 18847测定各种生物质燃料的颗粒密度。
134.图17示出了本技术实施例提供的根据gb/t7702.16-1997测定各种生物质燃料的ph值。
135.图18示出了本技术实施例提供的根据gb/t212-2008测定各种生物质燃料的焦渣特性。
136.图19示出了本技术实施例提供的在水中浸泡20天后根据gb/t211-2017测定各种生物质燃料的水分含量。
142.图25和图26示出了本技术实施例提供的可用于振动、滚动或旋转生物质固态燃料产品的设备。
144.本技术提及的一种或多种生物质来源可以是上述任何一种。示例性地，一种或多种生物质来源包括农业废弃物。上述根据本技术使用的许多生物质来源可以是农业废弃物。如本文所用，术语“农业废弃物”通常是指作为农业经营的副产品产生的植物性废物产
品。例如，农业废弃物可能包括收获的剩余植物基产品，或收获的植物基产品的不需要的成分。
145.本技术提及的生物质来源可以作为农业废弃物作为农业运作的副产品产生。或者，这些生物质来源可以专门种植，作为制备生物质固态燃料的原料。玉米秸秆是可以作为农业废弃物生产的材料的一个具体例子。例如，可以种植和收获玉米供人类食用。当加工供人类食用的玉米植物时，该过程可能涉及从不可食用的玉米芯中去除可食用的玉米。因此，玉米芯和秸秆是农业废弃物。在一些实施例中，一个或者多个生物质来源包括，组成为，或者主要组成为以下中的一项或者多项的组合：甘蔗渣、向日葵茎、小麦茎、玉米茎、高粱茎、大豆茎、花生茎、棉茎、油菜茎、椰子壳、棕榈壳、海藻、花生壳。在示例性实施例中，一个或者多个生物质来源主要组成为或者组成为以下中的一项或者多项的组合：甘蔗渣、向日葵茎、小麦茎、玉米茎、高粱茎、大豆茎、花生茎、棉茎、油菜茎、椰子壳、棕榈壳、海藻、花生壳。
146.上述一种或多种生物质来源中的每一种都可以通过本领域已知的常规方法获得或收获。
147.如本文所用，术语“包括”用于表示可以存在任何其他未定义的组分。如本文所用，术语“组成为”用于表示除了具体列出的那些之外，不能存在其他组分。如本文所用，术语“主要组成为”用于表示可能存在其他未定义的组分，但那些组分不会实质性地影响组合物的基本特征。
148.如上所述，已经发现本技术中使用的一种或多种生物质来源可以以商业化规模生长和收获，与现有技术中使用的材料相比，提供了对生物质来源的质量和特定特性的更好控制。使用所述材料还避免了与使用树木相关的环境破坏，例如必要的森林砍伐。
149.此外，已经发现使用本技术中使用的一种或多种生物质来源比所述先前使用的材料如木材更容易研磨。这降低了研磨过程的成本。
150.使用本技术的材料，当研磨时，还提供比所述先前使用的材料更均匀的粒径混合。不受理论限制，据信这赋予最终固态燃料产品有利的性质，例如生物质燃料产品的更大的均匀性和连续性。出于多种原因，这在燃烧过程中是合乎需要的。
152.如上所述，本技术实施例的方法包括一个步骤提供平均粒径(d50)在30000微米到60000微米的一个或者多个生物质来源。
153.该一个或者多个生物质来源可以通过已知技术来降低尺寸。生物质可以降低尺寸以便该生物质的平均粒径(d50)在30000微米到60000微米，例如平均粒径在40000微米到50000微米。
154.在一些实施例中，该一个或多个生物质来源通过被引入常规的切片设备中以具有上述范围内的尺寸的颗粒的形式提供，尽管这将取决于生物质的具体来源。例如，如果生物质来源是天然存在的具有上述范围大小的颗粒，则不需要切片。因此，在一些实施例中，本技术的方法可以包括对一个或多个生物质来源进行切割化处理，以使平均粒径(d50)为30000微米至60000微米。
155.在一些实施例中，提供平均粒径(d50)在30000微米到60000微米的一个或者多个生物质来源的步骤可以包括用常规组合收获一个或多个生物质来源。组合过程包括将一个或多个生物质来源切割化处理和打碎成所需尺寸的颗粒。
156.提供平均粒径(d50)在30000微米到60000微米的一个或者多个生物质来源的步骤可以附加地包括将生物质的水含量降低到小于50质量百分比。这样的步骤可以包括压缩一个或多个生物质来源。该压缩步骤通常从一个或多个生物质来源中挤出水分，使得一个或多个生物质来源的水分含量降低至小于50质量百分比。因此，在一些实施例中，提供具有上述颗粒尺寸的生物质来源的步骤包括压缩一个或多个水分含量大于70质量百分比的生物质来源，使得在压缩之后，一个或多个生物质来源的水分含量少于50质量百分比。
157.在一些实施方案中，提供具有上述颗粒尺寸的生物质的步骤包括压缩生物质的步骤和切割化处理生物质的步骤。
158.切割化处理步骤和压缩步骤(如果包括)可以使用单独的设备进行。可替代地，这些步骤可以在单个设备中进行，该设备被配置用于切碎和压缩生物质。例如，适用于压缩生物质的机动滚动装置可以放置在输送带上，其为传统的切片装置进料。因此，生物质来源在进入切片装置之前被压缩。适用于对一个或多个生物质来源进行压缩和切碎步骤的设备是已知的。图20示出了用于切片的装置的例子。如图20所示的切片装置的工作原理是将材料通过传送系统如传送带进入切片装置，传送带将材料通过进料口进料。然后通过高速旋转的刀片(未显示)和安装在机器底座上的刀片(未显示)将材料切成碎片。所述结构和类似切片机制的功能是已知的。
160.如上所述，在一些实施例中，诸如图21中所示的滚动装置可以定位在传送带上以在所述源材料进入如图20中所示的切片装置之前压缩源材料。
161.在一些实施例中，提供一个或者多个生物质来源的步骤不包括压缩一个或者多个生物质来源，和/或不包括降低一个或者多个生物质来源的水分含量。
163.步骤(2)粉碎化处理所述一个或者多个生物质来源以提供平均粒径(d50)在1000微米到10000微米的粉碎化处理过的生物质粉末。
164.可通过已知的标准技术将生物质源粉碎成生物质粉末。生物质来源可以被粉碎使得生物质粉末具有1000微米至10000微米的平均粒径(d50)。优选地，将一种或多种生物质源粉碎至具有1000微米至8000微米，更优选1000微米至5000微米的平均粒径。如上所述，粉碎化处理用于本技术的特定生物质来源被发现其所提供的生物质粉末具有比通过研磨已知的生物质来源所提供的有利的更小的颗粒尺寸分布。
165.进一步发现，粉碎化处理过的生物质粉末的颗粒越小，生物质固态燃料产品的质量和性能特征就越好。不受理论限制，这被认为是由于最终固态生物质燃料产品的更大的均匀性和同质性。最终燃料产品的较小粉末颗粒尺寸和较大的均匀性和同质性与燃料在燃烧时的概念金的性能特性有关，也与固态燃料产品的改进的防水特性有关。
166.在粉碎之前，平均粒径(d50)为30000微米至60000微米的一个或者多个生物质来源通常包含小于50质量百分比的水分。
167.对于具有不同水分含量的不同来生物质来源可以优先考虑不同的粉碎方法。例如，当一个或多个生物质来源的水分含量为20质量百分比或更少时，优选地，粉碎化处理该生物质的步骤包括负压气力输送装置的使用。这种负压气力输送装置是已知的。
168.当一个或者多个生物质来源的水分含量是20质量百分比或者更多时，该一个或者
169.在粉碎化处理所述一个或者多个生物质来源以提供平均粒径(d50)在1000微米到10000微米的粉碎化处理过的生物质粉末的步骤之后，在一些实施例中，本技术实施例的方法可以包括在下面进一步说明的干燥化处理的步骤之前压缩该生物质粉末的步骤。例如，在粉碎之后压缩该生物质可能是有利的，如果该生物质粉末具有的水分含量高于30质量百分比，但是压缩也可以对具有更低的水分含量的生物质粉末进行。
170.压缩步骤可涉及使用已知的合适设备压缩生物质粉末。这种设备的一个例子如图22所示。这种设备通过用液压压缩装置压缩生物质粉末来操作。可以将材料插入图22所示的网状容器中。然后可以使用液压压缩装置对材料进行液压压缩，从而使水通过网孔离开网状容器。
171.可用于压缩生物质粉末的另一种设备是图23中所示的设备，其是一种螺旋挤水机。待压缩的材料被引入螺旋挤压容器。材料中的水分通过电动螺旋螺杆的旋转通过筛网筛出来。
172.已发现，在如上所述的粉碎生物质之后进行压缩步骤，提供了具有甚至更低的水含量的压缩生物质粉末。通常，压缩生物质粉末的水分含量小于30质量百分比，例如小于25质量百分比或小于20质量百分比。可能期望在压缩步骤期间生物质的水分减少，以使生物质在随后的干燥化处理步骤开始时具有较低的水分含量。因为需要从生物质中除去较少水分，所以加快了干燥化处理步骤。然而，如上所述，应当理解的是，粉碎化处理过的生物质粉末在干燥化处理之前被压缩不是必需的。
173.在其他一些实施例中，本技术实施例的方法可以不包括压缩粉碎化处理过的生物质粉末的步骤，和/或，不包括降低粉碎化处理过的生物质粉末的水分含量。
174.因此，在一些实施例中，本技术实施例的方法不包括任何压缩步骤。有利的是，已发现在从一个或者多个生物质来源来形成固态生物质燃料期间不是必须执行压缩步骤。其中一个或者多个生物质来源如上定义。这与可用于生产生物质固态燃料(例如草)的其他生物质来源形成对比，这些生物质通常需要压缩以在加工成固态生物质燃料时降低其水分含量。
176.可选地，在粉碎化处理步骤将一个或多个生物质来源变成碎化处理过的生物质粉末之后，可以洗涤粉碎化处理过的生物质粉末。可以使用任何合适的洗涤液。洗涤液的实例包括水性洗涤液如水。发明人已经发现洗涤步骤是有利的，因为它从生物质中去除矿物质，例如钾、钠、氯、钙和磷的盐。在生物质粉末中含有较少的矿物质便于下文描述的加热处理(烘焙)过程，并且还使得固态生物质燃料一旦形成更容易燃烧。可以使用的洗涤步骤的例子包括在wo2013/162355中公开的预洗涤步骤。
178.生物质在步骤(3)中燥化处理。步骤(3)干燥化处理所述粉碎化处理过的生物质粉末从而提供干燥化处理过的且粉碎化处理过的生物质粉末，示例性地包括干燥化处理所述粉碎化处理过的生物质粉末以便干燥化处理过的且粉碎化处理过的生物质粉末具有水分含量在10质量百分比到18质量百分比，优选地12质量百分比到15质量百分比。但是，应当理解的是，干燥化处理过的且粉碎化处理过的生物质粉末的水分含量不是必须在这个区
179.干燥化处理生物质粉末的步骤还可以包括混合粉碎粉碎化处理过的生物质粉末。如果在该过程中使用一种生物质来源，则可以混合这种单一来源的生物质。可替代地，如果在该过程中使用多于一种生物质来源，则干燥化处理步骤可包括将粉碎化处理过的生物质粉末与一种或多种额外的生物质来源混合。例如，当一种或多种生物质来源包括至少两种生物质来源，而两种或多种生物质来源可以在本技术方法的任何步骤期间混合时，优选在本技术方法的干燥化处理步骤中混合一种或多种生物质来源。在一些实施例中，将粉碎化处理过的生物质粉末与另外的生物质来源混合，该另外的生物质来源也是使用本文所述的工艺步骤制备的粉碎化处理过的生物质粉末。在其他实施例中，一种或多种额外的生物质来源不如本文所述进行加工。例如，如本文所述制备的粉碎化处理过的生物质粉末可以与一种或多种以不同方式制备的额外生物质来源混合。
180.粉碎化处理过的生物质粉末可以使用任何合适的方法进行干燥，例如使用已知的标准干燥筒。例如，在一些实施例中，干燥化处理步骤在包括旋转干燥滚筒的干燥设备中进行。如上所述，旋转干燥滚筒的旋转可用于将粉碎化处理过的生物质粉末与一种或多种额外的生物质来源混合。通常，旋转干燥滚筒包括提升板。提升板在干燥筒旋转的同时不断抬起物料。本技术的发明人发现，使用具有提升板的旋转干燥筒导致一种或多种生物质粉末的混合得到改善，其中一种或多种生物质粉末与附加材料一起燥，或混合两种或多种生物质粉末。
181.在粉碎化处理过的生物质粉末具有小于20质量百分比的水分含量的实施例中，通常，粉碎化处理过的生物质粉末在单个干燥筒中干燥。因此，在这些实施例中，本技术的方法包括在仅一个干燥筒中干燥粉碎化处理过的生物质粉末。
182.在粉碎化处理过的生物质粉末具有大于20质量百分比的水分含量的实施例中，粉碎化处理过的生物质粉末通常在多个干燥筒中干燥。因此，在这些实施例中，本技术的方法包括在多于一个干燥筒中干燥化处理粉碎化处理过的生物质粉末。例如，该方法可以包括在两个或更多个、三个或更多个、四个或更多个、或者五个或更多个干燥筒中干燥化处理粉碎化处理过的生物质粉末。
184.所述干燥化处理过的且粉碎化处理过的生物质粉末被成型化处理以提供成型化处理过的生物质产品。成型化处理步骤可以通过任意已知的成型化处理装置执行并且采用任意已知的生物质成型化处理技术，还可以包括挤出系统。优选地，成型化处理步骤在压缩模具中进行。优选地，压缩模具包括模具产品出口孔。可以使用如cn105435708中描述的设备来进行成型化处理步骤。
185.优选地，成型化处理步骤包括将干燥化处理过的且粉碎化处理过的生物质粉末成型化处理为颗粒。因此，在一个优选实施例中，成型化处理过的生物质产品和固态生物质燃料产品包括生物质颗粒。
186.虽然已知模制生物质粉末以生产成型化处理过的生物质产品，但本技术发明人发现，调整成型化处理步骤使得由所述步骤生产的成型化处理过的生物质产品的密度被控制在一定范围内，这样赋予最终固态生物质燃料产品某些有利的特性。具体而言，已发现控制成型化处理步骤使得成型化处理过的生物质产品的密度在1.0至1.35千克/升的范围内可
以赋予最终生物质燃料产品有利的特性。优选地，控制成型化处理步骤使得成型化处理过的生物质产品的密度为1.0千克/升至1.35千克/升。通常，上述密度是根据ny/t1881.7-2010测定的。因此，在一些实施例中，控制成型化处理步骤使得成型化处理过的生物质产品的密度的密度为1.0千克/升至1.35千克/升，其中密度根据ny/t 1881.7-2010测定。
187.成型化处理步骤可以在多种方面进行控制。成型化处理过程包括使用压缩模具的情况下，通常通过使用小于8、优选小于7、更优选小于6的压缩比来控制密度。在优选的实施例中，使用压缩比为3.8到6.5。通常，压缩比越小，成型化处理过的生物质产品的密度的密度越低。然而，压缩比越高，成型化处理过的生物质产品的密度的产量越低。
188.具有模具产品出口孔的压缩模具的压缩比可以定义为模具产品出口孔的长度与直径之比。
189.图24示出了本技术实施例公开的可用的压缩模具的示例。将干燥化处理过的且粉碎化处理过的生物质粉末插入模具内部，然后通过压力从模具内部挤出，使得其离开图中的模具产品出口孔。压缩比在图中表示为产品出孔长度与其直径的比值。
190.在本技术的方法中，优选地，步骤(4)成型化处理所述干燥化处理过的且粉碎化处理过的生物质粉末包括调整该成型化处理步骤以便成型化处理过的生物质产品的密度控制在从1.1千克/升到1.35千克/升的范围内。通常，其中密度根据ny/t 1881.7-2010测定。优选地，通过使用压缩模具并控制压缩模具的压缩比来控制密度。更优选地，压缩比为3.8至6.5。
191.在成型化处理步骤期间控制成型化处理过的生物质产品的密度，被发现提供了最终生物质燃料产品改进的防水性。优选地，由密度在1.1千克/升至1.35千克/升范围内的成型化处理过的生物质产品生产的固态生物质燃料产品足以防水长达20天，优选长达30天。
192.优选地，在步骤(4)成型化处理所述干燥化处理过的且粉碎化处理过的生物质粉末之前，将添加剂添加到干燥化处理过的且粉碎化处理过的生物质粉末中。所述添加剂被认为改进了成型化处理过程并增加了由成型化处理步骤产生的成型化处理过的生物质产品的产量。合适的添加剂是已知的并且包括但不限于淀粉或淀粉衍生物。
193.通常，除了如上面讨论的那些添加剂，在成型化处理步骤期间不向干燥化处理过的且粉碎化处理过的生物质粉末添加其他燃料源。因此，成型化处理步骤的成型化处理过的生物质产品通常仅包含源自生物质的材料作为固态生物质燃料中的燃料源。例如，当将干燥化处理过的且粉碎化处理过的生物质粉末模制成颗粒时，通常在成型化处理之前不向干燥的粉碎化处理过的生物质产品中添加其他燃料源，使得在该过程结束时产生的固态生物质燃料颗粒仅包含来源于生物质的燃料源。在优选的实施例中，固态生物质燃料因此占燃料的总燃料含量的至少50质量百分比，例如至少60质量百分比、至少70质量百分比、至少80质量百分比、至少90质量百分比，优选至少95质量百分比的源自生物质的材料。
194.在本文中使用术语固态燃料的总燃料含量的情况下，这是指固态燃料的组分，其是可燃材料，例如生物质提取的材料和煤。与固态燃料有关的术语燃料含量不旨在包括可能存在于固态燃料芯块中的添加剂，这些添加剂本身不燃烧以产生能量。
195.还发现成型化处理步骤可以提高最终生物质固态燃料产品的防水性能。在成型化处理步骤期间发生的密度增加意味着水更难渗透更致密的成型化处理过的生物质产品颗粒。
196.此外，随着产品的致密，更多的生物质会集中在成型化处理过的产品的内部，因此不会与水直接接触。
198.将成型化处理过的生物质产品加热以产生固态生物质燃料。加热处理在160摄氏度420摄氏度温度下进行0.25至5小时的时间段。优选地，加热处理成型化处理过的生物质产品的步骤进行0.4至2小时的时间段。优选地，加热处理成型化处理过的生物质产品的步骤包括将成型化处理过的生物质产品加热至180摄氏度350摄氏度的温度，更优选加热至210摄氏度至280摄氏度的温度。
199.优选地，加热处理成型化处理过的生物质产品的步骤(5)包括在一定条件下加热处理成型化处理过的生物质产品以引起成型化处理过的生物质产品的烘焙。烘焙是一种温和的热解过程，其中加热处理在低氧气氛中进行，例如氧含量低于10％的大气。合适的烘焙条件和工艺是已知的。因此，优选地，加热处理成型化处理过的生物质产品的步骤(5)包括烘焙。
200.加热处理步骤可以在已知的用于加热处理成型化处理过的生物质产品的任何合适设备中进行。例如，加热处理步骤可以在装置中进行并且使用如ep3287509a1中公开的工艺条件。
201.优选地，加热处理成型化处理过的生物质产品的步骤(5)以控制固态生物质燃料的均匀性。
202.可选地其中调整所述步骤(5)以控制所述固态生物质燃料的均匀性包括在所述成型化处理过的生物质产品被旋转同时加热的装置中进行所述步骤(5)，可选地其中调整所述步骤(5)以控制所述固态生物质燃料的均匀性包括控制所述成型化处理过的生物质产品的旋转的速度或者方向，可选地其中所述成型化处理过的生物质产品在该装置中以逆时针和顺时针旋转。固态生物质燃料的均匀性也通过上面讨论的加热温度和时间段进行了优化。
203.在一些实施例中，本技术的方法可以包括在加热处理之后冷却所述固态生物燃料的步骤。在本技术的方法包括在加热处理生物质的步骤之后的冷却步骤的情况下，冷却步骤可以包括旋转固态生物质燃料。生物质可以在合适的设备中旋转，例如在ep3287509a1中公开的那些设备。优选地，加热步骤(5)和冷却生物质的步骤都包括旋转生物质。当生物质在冷却步骤或加热步骤中旋转时，生物质可以在不同方向上旋转，例如在连续循环中顺时针和逆时针旋转。
204.固态生物质产品的“均匀性”这一术语用于指固态生物质燃料或成型化处理过的生物质产品在固态生物质燃料或成型化处理过的生物质产品的每个颗粒上以及在在固态生物质燃料产品或成型化处理过的生物质产品的大量样品中的多个颗粒上具有恒定或相似的性质。例如，但不限于，颗粒的密度、颗粒的易燃性、颗粒的化学成分以及颗粒的防水性能。对于用于燃烧过程的生物质燃料，均匀性是非常理想的特性。
205.还发现，以上述方式控制加热处理步骤还有助于提供与现有的生物质燃料相比具有增强的防水性能的固态生物质燃料产品。在加热处理步骤期间，存在于生物质粉末中的吸水的亲水化合物被降解。此外，加热处理步骤导致生物质粉末中存在的油迁移到生物质粉末颗粒的外部，从而增加颗粒的疏水性。
207.本技术的方法涉及从固态生物质燃料中去除灰尘颗粒的步骤。本技术的发明人发现，在已知的生物质固态燃料生产过程中，大量的灰尘附着在固态生物质燃料上。这种灰尘是有问题的，因为它可能在固态生物质燃料的运输和包装过程中污染空气。灰尘还可能污染当地环境。此外，在露天储存时，灰尘颗粒会形成霉菌，影响固态生物质燃料的性能和质量。因此，去除固态生物质燃料颗粒表面上的灰尘是有利的。
208.还发现生物质固态燃料颗粒表面的灰尘可以通过颗粒之间的摩擦来去除。例如，可以通过诸如振动或旋转固态生物质燃料颗粒的方式引起摩擦来去除粘附到颗粒上的灰尘。因此，从固态生物质颗粒去除灰尘的步骤(6)可以包括在固态生物质燃料颗粒之间引起摩擦。例如，从固态生物质颗粒去除灰尘的步骤(6)可以包括使颗粒经受振动、旋转、滚动或其任何组合。用于进行固态生物质燃料颗粒的滚动、旋转和振动的合适设备是已知的，并显示在图25和图26中。一种可用于从颗粒中去除灰尘的设备的示例是滚筒筛。
209.从固态生物质燃料中除去灰尘颗粒的步骤(6)可以包括用筛网从固态生物质燃料中除去灰尘颗粒。通常，所述筛网具有2毫米至10毫米的孔径，优选地2毫米至8毫米，优选地2毫米至5毫米，以及更优选地2毫米至3毫米。与固态生物质燃料颗粒混合的灰尘颗粒可以通过筛网从固态生物质燃料中分离出来。较大的固态生物质燃料颗粒不通过筛网，因此与灰尘颗粒分离。用于进行筛选步骤的合适设备和方法是已知的，并且可以使用任何所述合适设备。例如，采用筛选、滚动和旋转固态生物质燃料的设备可用于从固态生物质燃料中去除灰尘颗粒。在使用这种装置时，可以将固态生物质燃料放置在筛网上，并且可以通过电动机的操作来驱动筛网在其轴线上滚动和旋转。在筛网滚动/倾斜和旋转过程中，筛网筛面上的物料被翻转。一些材料通过筛网并与不通过筛网的材料分离。筛网的滚动和旋转使粘在筛网孔隙中的物料落下，从而防止了筛网孔隙的堵塞。可替代地，可以使用振动和筛分固态生物质燃料颗粒的设备。在这种情况下，可以使用电机振动筛网，这可能会导致物料在筛网表面上扬起。这个过程可能会导致附着在较大颗粒上的小颗粒松动，然后穿过筛网中的孔隙。采用筛网和振动将较大颗粒与较小颗粒分离的装置的示例是如cn201324717中公开的装置，其中较小颗粒可能附着或可能不附着到较大颗粒上。
210.因此，本技术的方法可以包括使固态生物质燃料颗粒经受滚动、旋转和振动中的一种或多种，以引起固态生物质燃料颗粒之间的摩擦，这导致粘附到所述固态生物质燃料颗粒上的灰尘颗粒从该颗粒中去除。然后该方法优选地包括使固态生物质燃料颗粒和灰尘颗粒的混合物经受如上所述的筛选步骤以从所述固态生物质燃料颗粒中除去所述灰尘颗粒。因此，去除步骤(6)是从所述固态生物质燃料颗粒去除灰尘的有效后处理。
212.上面讨论的成型化处理和加热处理以形成固态生物质燃料的步骤(4)和(5)通常可以被认为是将一种或多种生物质来源转化为固态生物质燃料的主要生产步骤。
213.相反，提供、粉碎化处理和干燥化处理生物质的步骤(1)至(3)可以被认为是在所述一种或多种生物质来源转化之前(作为干燥化处理过的且粉碎化处理过的生物质粉末的加工形式)预处理一种或多种生物质来源的方法，通过成型化处理和加热处理步骤制成固态生物质燃料。因此，本技术提供了一种如上所述的预处理方法。预处理方法包括提供、粉碎化处理和干燥化处理生物质的步骤(1)至(3)。这些步骤可以与以上在根据本技术的生产
214.本技术的预处理方法优选地在上述制备固态生物质燃料的方法的步骤(4)至(5)之前进行。然而，这不是必需的，并且本技术的预处理方法可以在将一种或多种生物质来源转化为固态生物质燃料的任何方法之前进行。优选地，预处理方法在用于生产固态生物质燃料的过程之前进行，该过程包括成型化处理、加热处理或成型化处理和加热处理两者的步骤。
215.如本文所用，术语“预处理”是指在用于将一种或多种生物质来源转化为固态生物质燃料的过程中调节初始材料而进行的过程。优选地，术语“预处理”是指在将生物质源转化为固态生物质燃料的过程之前处理生物质源初始材料，其中所述过程涉及成型化处理或加热处理步骤。
216.上面讨论的从固态生物质燃料中去除灰尘颗粒的步骤(6)可以被认为是固态生物质燃料的后处理步骤。因此，本技术提供了一种如上所述的后处理方法。
217.本技术的后处理方法优选地在上述制备固态生物质燃料的方法的步骤(4)至(5)或步骤(1)至(5)之后进行。然而，这不是必需的，并且本技术的后处理方法可以在将一种或多种生物质来源转化为固态生物质燃料的任何过程之后进行。优选地，后处理方法在包括成型化处理、加热处理或成型化处理和加热处理两者的步骤的用于生产固态生物质燃料的工艺之后进行。
218.如本文所用，术语“后处理”是指在固态生物质燃料已经从一种或多种生物质来源生产之后对固态生物质燃料进行的过程。优选地，术语“后处理”是指在将生物质源转化为所述固态生物质燃料的过程之后处理固态生物质燃料初始材料，其中所述过程涉及成型化处理或加热处理步骤。
221.如上所述，本技术的生物质固态燃料优选包含颗粒。颗粒可以是任何合适的尺寸。优选地，颗粒的直径为3毫米至100毫米，更优选地为5毫米至8毫米。优选地，颗粒的长度为20毫米至60毫米，更优选地为30毫米至50毫米。如上所述，已发现本技术的固态生物质燃料产品与通过已知方法制备的固态生物质燃料产品相比具有增强的防水特性。这被认为是由于控制如上所述的粉碎化处理、成型化处理和/或加热处理步骤。已经发现已知的生物质燃料防水仅长达10天。相对的，已发现本技术的固态生物质燃料产品足够防水长达20天，优选30天，更优选40天。
222.固态生物质燃料的防水性能可以根据荷兰能源研究中心(energy research centre of the netherlands，ecn)的标准测试来确定。
223.本技术的生物质固态燃料的水分含量也可以通过标准ecn测试方法来确定。本技术的固态生物质燃料的内部水分含量通常小于8质量百分比，优选小于6质量百分比，更优选小于5质量百分比，其中内部水分含量根据din en 14774测定。
224.生物质固态燃料的基础水分含量通常小于10质量百分比，优选小于8质量百分比，最优选小于6质量百分比，其中基础水分含量根据gb/t211-2017确定。
225.本技术的固态生物质燃料具有高机械耐久性。机械耐久性通常高于90％，优选高于95％。这是有利的，因为已发现具有95％或更高机械耐久性的生物质颗粒能够在室外储
存长达两个月而不损坏。相比之下，机械耐久性低于90％的生物质颗粒通常会因降雨而受损，无法储存在室外。因此，高机械耐久性是本技术的生物质颗粒的另一个优点。
226.与固态生物质燃料颗粒的高耐久性相关的另一个优点是，如果颗粒以某种方式被外力破坏，它们会以比具有低机械耐久性的颗粒更大的碎片散开。这将任何粉尘爆炸风险降至最低。
227.如上所述，在优选实施例中，通常，除了如上所述的添加剂之外，在成型化处理步骤期间不向加热的生物质产品添加其他燃料源。因此，固态生物质燃料通常仅包含提取自生物质的材料作为固态生物质燃料中的燃料源。例如，当将加热的生物质产品模制成颗粒时，通常在成型化处理之前不向加热的生物质产品添加其他燃料源，使得通过成型化处理步骤产生的固态生物质燃料粒料仅包含提取自生物质的燃料源。
228.在优选实施例中，固态生物质燃料因此占燃料的总燃料含量的至少50质量百分比，例如至少60质量百分比、至少70质量百分比、至少80质量百分比、至少90质量百分比，优选至少95质量百分比的提取自生物质的材料。
230.本技术的产品可用于多种不同的燃烧过程。所述产品用于特定过程的适用性对于本领域技术人员将是显而易见的。例如，本技术的生物质燃料可以单独用于发电厂的燃烧过程或用于工业过程中。可替代地，本技术的生物质产品可以与附加燃料如煤一起用于共烧过程中的燃烧过程。
231.有利地，已发现本技术的产品与已知的其他生物质燃料相比提供非常低的pm1.0排放。此外，该过程的pm1.0排放量低于涉及煤炭燃烧的过程。
232.有利地，已发现本技术的生物质燃料的改进的物理性质使得生物质特别适合与煤共烧。例如，产品的改进的质量和均匀性使得本技术的生物质燃料能够特别好地与煤共烧。本技术的生物质燃料改进的防水性能还意味着生物质特别适合与煤共烧，并且由于其防水特性而更易于储存和运输。
234.执行根据本技术的方法。其中生物质来源仅仅组成为甘蔗渣。加热处理步骤的温度为220摄氏度到280摄氏度且持续时间为0.4至2小时。在加热处理步骤之后，冷却固态生物质燃料产品。根据din en 15103测定的固态生物质燃料的堆积密度为0.60至0.65千克/升。
236.执行根据本技术的方法。其中生物质来源仅仅组成为向日葵茎。加热处理步骤的温度为220摄氏度到280摄氏度且持续时间为0.4至2小时。在加热处理步骤之后，冷却固态生物质燃料产品。根据din en 15103测定的固态生物质燃料的堆积密度为0.60至0.65千克/升。
238.执行根据本技术的方法。其中生物质来源仅仅组成为小麦茎。加热处理步骤的温度为220摄氏度到280摄氏度且持续时间为0.4至2小时。在加热处理步骤之后，冷却固态生物质燃料产品。根据din en 15103测定的固态生物质燃料的堆积密度为0.58至0.65千克/升。
240.执行根据本技术的方法。其中生物质来源仅仅组成为玉米茎。加热处理步骤的温度为220摄氏度到280摄氏度且持续时间为0.4至2小时。在加热处理步骤之后，冷却固态生物质燃料产品。根据din en 15103测定的固态生物质燃料的堆积密度为0.61至0.66千克/升。
242.执行根据本技术的方法。其中生物质来源仅仅组成为高粱茎。加热处理步骤的温度为220摄氏度到280摄氏度且持续时间为0.4至2小时。在加热处理步骤之后，冷却固态生物质燃料产品。根据din en 15103测定的固态生物质燃料的堆积密度为0.62至0.66千克/升。
244.执行根据本技术的方法。其中生物质来源仅仅组成为大豆茎。加热处理步骤的温度为220摄氏度到280摄氏度且持续时间为0.4至2小时。在加热处理步骤之后，冷却固态生物质燃料产品。根据din en 15103测定的固态生物质燃料的堆积密度为0.61至0.66千克/升。
246.执行根据本技术的方法。其中生物质来源仅仅组成为花生茎。加热处理步骤的温度为220摄氏度到280摄氏度且持续时间为0.4至2小时。在加热处理步骤之后，冷却固态生物质燃料产品。根据din en 15103测定的固态生物质燃料的堆积密度为0.62至0.68千克/升。
248.执行根据本技术的方法。其中生物质来源仅仅组成为棉茎。加热处理步骤的温度为220摄氏度到280摄氏度且持续时间为0.4至2小时。在加热处理步骤之后，冷却固态生物质燃料产品。根据din en 15103测定的固态生物质燃料的堆积密度为0.62至0.68千克/升。
250.执行根据本技术的方法。其中生物质来源仅仅组成为油菜茎。加热处理步骤的温度为220摄氏度到280摄氏度且持续时间为0.4至2小时。在加热处理步骤之后，冷却固态生物质燃料产品。根据din en 15103测定的固态生物质燃料的堆积密度为0.58至0.65千克/升。
252.执行根据本技术的方法。其中生物质来源仅仅组成为椰子壳。加热处理步骤的温度为220摄氏度到280摄氏度且持续时间为0.4至2小时。在加热处理步骤之后，冷却固态生物质燃料产品。根据din en 15103测定的固态生物质燃料的堆积密度为0.62至0.72千克/升。
254.执行根据本技术的方法。其中生物质来源仅仅组成为棕榈壳。加热处理步骤的温度为220摄氏度到280摄氏度且持续时间为0.4至2小时。在加热处理步骤之后，冷却固态生物质燃料产品。根据din en 15103测定的固态生物质燃料的堆积密度为0.62至0.70千克/升。
256.执行根据本技术的方法。其中生物质来源仅仅组成为海藻。加热处理步骤的温度为220摄氏度到280摄氏度且持续时间为0.4至2小时。在加热处理步骤之后，冷却固态生物质燃料产品。根据din en 15103测定的固态生物质燃料的堆积密度为0.61至0.66千克/升。
258.执行根据本技术的方法。其中生物质来源仅仅组成为花生壳。加热处理步骤的温度为220摄氏度到280摄氏度且持续时间为0.4至2小时。在加热处理步骤之后，冷却固态生物质燃料产品。根据din en 15103测定的固态生物质燃料的堆积密度为0.61至0.66千克/升。
259.示例1到示例13中生产的固态生物质燃料产品的表征如图1至图18所示。在这些附图中，a对应示例1的产品，b对应示例2的产品，c对应示例3的产品，d对应示例4的产品，e对应示例5的产品，f对应示例6的产品，g对应示例7的产品，h对应示例8的产品，i对应示例9的产品，j对应示例10的产品，k对应示例11的产品，l对应示例12的产品，以及m对应示例13的产品。
如您需求助技术专家，请点此查看客服电线. 压力容器及管道强度分析与结构优化 2. 压力容器及管道循环塑性分析与可靠性研究 3. 过程装备检测技术与结构完整性评价 4. 过程及装备计算机辅助工程