具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点而不是对本发明专利要求的限制。

本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。

本发明所有原料，对其纯度没有特别限制，本发明优选采用分析纯或生物质燃烧领域常规的纯度即可。

本发明提供了一种生物质燃烧前的预处理方法，包括以下步骤：

1)将生物质原料进行采集收集后，经记录和测定，得到初始样品；

2)将上述步骤得到的初始样品经清洗、干燥和破碎后，得到待处理的样品；

3)将上述步骤得到的待处理的样品置于负压条件下，然后加入脂肪醇聚氧乙烯醚和酸溶液振动混合后，经过热处理反应，得到预处理后的生物质。

本发明首先将生物质原料进行采集收集后，经记录和测定，得到初始样品。

本发明原则上对所述生物原料的种类没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、燃烧要求以及供能要求进行选择和调整，本发明为更好的便于后续燃烧处理，减少生物质原料中的碱金属含量和重金属含量，降低生物质燃烧设备中的结渣情况，所述生物质原料优选包括花生壳、稻壳、小麦秸秆和木质颗粒物中的一种或多种，更优选为花生壳、稻壳、小麦秸秆或木质颗粒物。

本发明为完整和细化整体制备工艺，更好的便于后续燃烧处理，减少生物质原料中的碱金属含量和重金属含量，降低生物质燃烧设备中的结渣情况，所述采集收集的具体步骤优选为：

先选取采样点，然后在采样点的对角线处进行采集，再对生物质原料进行剪取收集。

本发明原则上对所述采集收集的份数没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、燃烧要求以及供能要求进行选择和调整，本发明为更好的便于后续燃烧处理，减少生物质原料中的碱金属含量和重金属含量，降低生物质燃烧设备中的结渣情况，所述采集收集的份数优选为3～10份，更优选为4～9份，更优选为5～8份，更优选为6～7份。

本发明原则上对所述采样点的尺寸没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、燃烧要求以及供能要求进行选择和调整，本发明为更好的便于后续燃烧处理，减少生物质原料中的碱金属含量和重金属含量，降低生物质燃烧设备中的结渣情况，所述采样点的尺寸优选为(0.5～2)米*(0.5～2)米，更优选为(1.0～1.5)米*(0.5～2)米，更优选为(0.5～5)米*(1.0～1.5)米。

本发明原则上对所述剪取的具体方式没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、燃烧要求以及供能要求进行选择和调整，本发明为更好的便于后续燃烧处理，减少生物质原料中的碱金属含量和重金属含量，降低生物质燃烧设备中的结渣情况，所述剪取优选为采用陶瓷剪刀剪取。

本发明原则上对所述记录的内容要求没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、燃烧要求以及供能要求进行选择和调整，本发明为更好的便于后续燃烧处理，减少生物质原料中的碱金属含量和重金属含量，降低生物质燃烧设备中的结渣情况，所述记录的内容优选包括时间、经纬度、气候条件和周围环境中的一种或多种，更优选为时间、经纬度、气候条件或周围环境。

本发明原则上对所述测定的要求没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、燃烧要求以及供能要求进行选择和调整，本发明为更好的便于后续燃烧处理，减少生物质原料中的碱金属含量和重金属含量，降低生物质燃烧设备中的结渣情况，所述测定优选包括理化性质测定。

本发明原则上对所述理化性质的内容没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、燃烧要求以及供能要求进行选择和调整，本发明为更好的便于后续燃烧处理，减少生物质原料中的碱金属含量和重金属含量，降低生物质燃烧设备中的结渣情况，所述理化性质优选包括含水率、挥发分和热值中的一种或多种，更优选为含水率、挥发分或热值。

本发明再将上述步骤得到的初始样品经清洗、干燥和破碎后，得到待处理的样品。

本发明原则上对所述清洗的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、燃烧要求以及供能要求进行选择和调整，本发明为更好的便于后续燃烧处理，减少生物质原料中的碱金属含量和重金属含量，降低生物质燃烧设备中的结渣情况，所述清洗优选包括采用蒸馏水清洗。

本发明原则上对所述清洗的具体方式没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、燃烧要求以及供能要求进行选择和调整，本发明为更好的便于后续燃烧处理，减少生物质原料中的碱金属含量和重金属含量，降低生物质燃烧设备中的结渣情况，所述清洗具体优选为对于初始样品表面进行清洗。

本发明原则上对所述干燥的具体方式没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、燃烧要求以及供能要求进行选择和调整，本发明为更好的便于后续燃烧处理，减少生物质原料中的碱金属含量和重金属含量，降低生物质燃烧设备中的结渣情况，所述干燥优选包括自然干燥。

本发明原则上对所述干燥的时间没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、燃烧要求以及供能要求进行选择和调整，本发明为更好的便于后续燃烧处理，减少生物质原料中的碱金属含量和重金属含量，降低生物质燃烧设备中的结渣情况，所述干燥的时间优选为1～3周，更优选为1.5～2.5周。

本发明原则上对所述破碎的细度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、燃烧要求以及供能要求进行选择和调整，本发明为更好的便于后续燃烧处理，减少生物质原料中的碱金属含量和重金属含量，降低生物质燃烧设备中的结渣情况，所述破碎的细度优选为80～200目，更优选为100～180目，更优选为120～160目。

本发明为完整和细化整体制备工艺，更好的便于后续燃烧处理，减少生物质原料中的碱金属含量和重金属含量，降低生物质燃烧设备中的结渣情况，所述破碎后还优选包括烘干步骤。

本发明原则上对所述烘干的温度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、燃烧要求以及供能要求进行选择和调整，本发明为更好的便于后续燃烧处理，减少生物质原料中的碱金属含量和重金属含量，降低生物质燃烧设备中的结渣情况，所述烘干的温度优选为105～120℃，更优选为108～117℃，更优选为110～115℃，具体可以为105℃。

本发明原则上对所述烘干的时间没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、燃烧要求以及供能要求进行选择和调整，本发明为更好的便于后续燃烧处理，减少生物质原料中的碱金属含量和重金属含量，降低生物质燃烧设备中的结渣情况，所述烘干的时间优选为2～5小时，更优选为2.5～4.5小时，更优选为3～4小时，具体可以为2小时。

本发明最后将上述步骤得到的待处理的样品置于负压条件下，然后加入脂肪醇聚氧乙烯醚和酸溶液振动混合后，经过热处理反应，得到预处理后的生物质。

本发明原则上对所述负压的具体压力没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、燃烧要求以及供能要求进行选择和调整，本发明为更好的便于后续燃烧处理，减少生物质原料中的碱金属含量和重金属含量，降低生物质燃烧设备中的结渣情况，所述负压的压力优选为0.02～0.06Mpa，更优选为0.03～0.05Mpa，更优选为0.04～0.05Mpa。

本发明原则上对所述置于的具体时间没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、燃烧要求以及供能要求进行选择和调整，本发明为更好的便于后续燃烧处理，减少生物质原料中的碱金属含量和重金属含量，降低生物质燃烧设备中的结渣情况，所述置于的时间优选为20～60min，更优选为30～50min。

本发明原则上对所述振动混合方式的具体方式没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、燃烧要求以及供能要求进行选择和调整，本发明为更好的便于后续燃烧处理，减少生物质原料中的碱金属含量和重金属含量，降低生物质燃烧设备中的结渣情况，所述振动混合的方式优选包括超声或震荡。

本发明原则上对所述超声或震荡的具体频率没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、燃烧要求以及供能要求进行选择和调整，本发明为更好的便于后续燃烧处理，减少生物质原料中的碱金属含量和重金属含量，降低生物质燃烧设备中的结渣情况，所述震荡的频率优选为0.5～20KHz，更优选为1～15KHz，更优选为5～10KHz。

本发明原则上对所述脂肪醇聚氧乙烯醚的具体加入量没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、燃烧要求以及供能要求进行选择和调整，本发明为更好的便于后续燃烧处理，减少生物质原料中的碱金属含量和重金属含量，降低生物质燃烧设备中的结渣情况，所述脂肪醇聚氧乙烯醚占所述待处理的样品的质量比优选为0.01％～1％，更优选为0.05％～0.5％，更优选为0.1％～0.3％。

本发明原则上对所述酸的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、燃烧要求以及供能要求进行选择和调整，本发明为更好的便于后续燃烧处理，减少生物质原料中的碱金属含量和重金属含量，降低生物质燃烧设备中的结渣情况，所述酸优选包括盐酸、硝酸和硫酸中的一种或多种，更优选为盐酸、硝酸或硫酸。

本发明原则上对所述酸溶液的质量浓度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、燃烧要求以及供能要求进行选择和调整，本发明为更好的便于后续燃烧处理，减少生物质原料中的碱金属含量和重金属含量，降低生物质燃烧设备中的结渣情况，所述酸溶液的质量浓度优选为0.1％～0.5％，更优选为0.15％～0.45％，更优选为0.2％～0.4％，更优选为0.25％～0.35％。

本发明原则上对所述待处理的样品和酸溶液的质量比没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、燃烧要求以及供能要求进行选择和调整，本发明为更好的便于后续燃烧处理，减少生物质原料中的碱金属含量和重金属含量，降低生物质燃烧设备中的结渣情况，所述待处理的样品和酸溶液的质量比优选为1：(100～200)，更优选为1：(120～180)，更优选为1：(140～160)

本发明原则上对所述热处理反应的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、燃烧要求以及供能要求进行选择和调整，本发明为更好的便于后续燃烧处理，减少生物质原料中的碱金属含量和重金属含量，降低生物质燃烧设备中的结渣情况，所述热处理反应优选为在恒温水浴中进行热处理反应。

本发明原则上对所述热处理反应的时间没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、燃烧要求以及供能要求进行选择和调整，本发明为更好的便于后续燃烧处理，减少生物质原料中的碱金属含量和重金属含量，降低生物质燃烧设备中的结渣情况，所述热处理反应的时间优选为2～4小时，更优选为2.2～3.8小时，更优选为2.5～3.5小时，更优选为2.7～3.3小时，具体可以为2小时。

本发明原则上对所述热处理反应的温度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、燃烧要求以及供能要求进行选择和调整，本发明为更好的便于后续燃烧处理，减少生物质原料中的碱金属含量和重金属含量，降低生物质燃烧设备中的结渣情况，所述热处理反应的温度优选为60～80℃，更优选为62～78℃，更优选为65～75℃，更优选为68～72℃。

本发明为完整和细化整体制备工艺，更好的便于后续燃烧处理，减少生物质原料中的碱金属含量和重金属含量，降低生物质燃烧设备中的结渣情况，所述热处理反应后还优选包括后处理步骤，更具体的，所述后处理步骤优选包括洗涤步骤和再次烘干步骤。

本发明原则上对所述生物质燃烧前的预处理方法没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、燃烧要求以及供能要求进行选择和调整，本发明为更好的便于后续燃烧处理，减少生物质原料中的碱金属含量和重金属含量，降低生物质燃烧设备中的结渣情况，所述生物质燃烧前的预处理方法具体优选为用于生物质再利用的生物质燃烧前的预处理方法。

本发明原则上对所述洗涤的具体步骤没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、燃烧要求以及供能要求进行选择和调整，本发明为更好的便于后续燃烧处理，减少生物质原料中的碱金属含量和重金属含量，降低生物质燃烧设备中的结渣情况，所述洗涤步骤具体优选为洗涤至中性。

本发明原则上对所述再次烘干的时间没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、燃烧要求以及供能要求进行选择和调整，本发明为更好的便于后续燃烧处理，减少生物质原料中的碱金属含量和重金属含量，降低生物质燃烧设备中的结渣情况，所述再次烘干的时间优选为1～2小时，更优选为1.2～1.8小时，更优选为1.4～1.6小时。

本发明原则上对所述再次烘干的温度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、燃烧要求以及供能要求进行选择和调整，本发明为更好的便于后续燃烧处理，减少生物质原料中的碱金属含量和重金属含量，降低生物质燃烧设备中的结渣情况，所述再次烘干的温度优选为105～120℃，更优选为107～118℃，更优选为105～115℃，更优选为108～112℃，具体可以为105℃。

本发明为完整和细化整体制备工艺，更好的便于后续燃烧处理，减少生物质原料中的碱金属含量和重金属含量，降低生物质燃烧设备中的结渣情况，上述预处理方法具体可以为以下步骤：

采样阶段：在采集过程中，选取采样点，于对角线处进行采集，在收集过程中，用陶瓷剪刀进行样品剪取收集，样品均匀收集多份，装至密封袋中，记录采样时间、地点等数据，带至实验室内进行基本理化性质测定。

初始处理阶段：用蒸馏水清洗秸秆表面，置于空气中自然干燥，经粉碎机粉碎后，过筛后，再经烘箱烘干后密封备用。

实验阶段：将原料至于密闭的容器中(此时可以开启振动)，抽负压，一定时间后，然后加入的脂肪醇聚氧乙烯醚，再分别将盐酸、硫酸、硝酸以不同比例放入，振动混合，最后置于恒温水浴中进行加热(可同时继续振动)，在加热过程中，不同时间内进行样品收集后过滤，并用去离子水反复洗涤至样品呈中性后，放入烘箱干燥后密封备用。

密封后的样品进行利用离子色谱仪进行阴阳离子测定、ICP-OES进行无机元素测定。

本发明提供了一种用于生物质再利用的生物质燃烧前的预处理方法。本发明特别从燃料角度进行考虑，更摒弃了现有的复杂繁琐的向原料中加入添加剂以及将生物质与煤混合燃烧等不利于应用的改进方式，提供了一种生物质燃烧前的预处理方法。本发明提供的预处理方法，主要是利用对原料进行预处理来改善生物质燃烧过程中的结渣现象和燃烧后尾气处理时的催化剂中毒情况。本发明通过特定的前后步骤和对于细节方面的整合，特别是负压、震荡(超声)、脂肪醇聚氧乙烯醚以及酸的配合应用，在特定条件下进行热处理，能够大大减少生物质原料中的碱金属含量和重金属含量，从而减小后期生物质燃烧过程中的存在的结渣问题，更主要的是，去除重金属(As，Pb等)，还有利于生物质燃烧后，减少烟气处理时脱硝催化剂的中毒情况，提高了脱硝催化剂的使用效率，降低了使用成本。而且方法简单易行，条件温和，可控性好，更加有利于工业化推广和应用。

实验结果表明，经过本发明提供的预处理后，秸秆灰分含量下降，但C、O含量变化不大，酸洗后多数元素含量减少，其中Na、Cl、K元素减少的最明显，重金属元素也有明显下降。

为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种生物质燃烧前的预处理方法进行详细描述，但是应当理解，这些实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制，本发明的保护范围也不限于下述的实施例。

本发明以下实施例所用到的试剂均为市售商品。

实施例1

采样阶段：在采集过程中，选取1m×1m采样点，于对角线处进行采集，在收集过程中，用陶瓷剪刀进行样品剪取收集，样品均匀收集三份，装至密封袋中，记录采样时间、地点等数据，带至实验室内进行基本理化性质测定。

分别采集了花生壳、稻壳、小麦秸秆和木质颗粒物4种生物质类型，进行其含水率、挥发分和热值的测试。

参加表1，表1为本发明提供的不同生物质燃料原料基本的理化性质。

表1

初始处理阶段：用蒸馏水清洗秸秆表面，置于空气中自然干燥，经粉碎机粉碎后，过100目筛后，再经105℃烘箱烘干后密封备用。

实验阶段：实验过程中所有的试剂均为分析纯，将原料至于密闭的振动容器中，调整频率为20KHz，抽负压，绝对压力为0.04MPa，20min后，加入占原料0.1％比例的脂肪醇聚氧乙烯醚，再分别将盐酸、硝酸、硫酸配置成质量分数0.1％的酸溶液，将生物质原料与酸溶液以1：200的比例放入至恒温水浴中加热，在4h后进行过滤，并用去离子水反复洗涤至中性后，放入烘箱干燥24h，密封备用。密封后的样品进行利用离子色谱仪进行阴阳离子测定、ICP-OES进行无机元素测定。

参加表2，表2为本发明实施例提供的预处理后的生物质无机元素含量分析。

表2

参加表3，表3为本发明实施例提供的预处理后的水溶性离子含量分析。

表3

以上对本发明提供的一种用于生物质再利用的生物质燃烧前的预处理方法进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，和实施任何结合的方法。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有近似于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。