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基于生物质成型燃料生产过程中采用常温成型或是加热成型的问题,结合“生物质成型燃料高压致密成型技术引进”项目的部分实验结果,研究了两种成型过程在成型机具、原料要求、成型机理和产品质量等方面的异同,提出从成型影响因素和燃料块显微图像两方面对成型过程进行研究,有利于揭示生物质致密成型燃料技术的成型机理和成型规律,通过对比分析认为常温成型方式较加热成型方式更加节能,有更好的商业推广价值。
面临石油、天然气和煤炭化石能源的曰益枯竭(见表1)、环境污染日益严重、全球气候变暖的现状,随着哥本哈根国际气候会议提出了“减少碳足迹”的倡议,中国也制定了减排目标,力争到2020年单位GDP二氧化碳排放比2005年降低40%一45%,中国林业机械协会非化石能源占一次能源消费的15%。生物质能是仅次于石油、天然气和煤炭居世界能源消费总量第四位的能源,在整个能源系统中占有重要地位,由于其具有资源储量大、低碳环保和可再生性等优点,被认为是能源开发的热门领域。
1生物质成型燃料的意义
我国每年产生有7亿吨左右的农作物秸秆,林业“二剩物”的总臂在8~10亿吨左右,生物质原料储备丰富。此外,经致密成型加工后的生物质成型燃料,其粒度均匀、单位密度和强度增加,便于运输和贮存,且燃烧性能明显改善,对生物质原料成为商品真正进入流通领域具有重要意义。我国的《农业生物质能产业发展规划(2007—2015)》和《可再生能源中长期发展规划》中明确提出“重点发展生物质周体成型燃料”,到2010年结合解决农村基本能源需要和改变农村用能方式,全国将建成500个左右秸秆致密成型燃料应用示范点,秸秆致密成型燃料年利用量达到100万吨左右,到2015年,秸秆致密成型燃料年利用量达到2000万吨左右,到2020年,生物质固体成型燃料年利用量达到5000万吨。国家发改委出台,生产生物质成型燃料150元/吨的补贴政策,国家制定了标准GB/T21923—2008《固体生物质燃料榆验通则》,已于2008年11月1日开始实施。目前,农业部正在制定多项生物质固体成型燃料的行业标准。但据统计2009年我国生物质成型燃料全国产量仍不到20万吨,生物质成型燃料产业依然任重道远。
2《生物质成型燃料高压致密成型拄术引进》项目成果简介
2005年北京林业大学俞国胜教授主持的《生物质成型燃料高压致密成型技术引进》项目,对生物质常温高压致密成型方式进行了研究。其成型设备引自德国RUF公司的RB110型成型机,对成型过程中的主要因素(压力、原辩含水率、原料种类等)进行的研究结果表明,常温高压致密成型时,古永率擐好控制在5%~15%范国内,蛀高不能超过22%;压力控制在15~35MPa之问即可满足存放、运输要求;秸秆粪生物质易成型、灌木由于原料本身纤维硬、韧性好而不易成型。选用体视显微镜对成型块进行观察.发现粘结机理主要是粒子间的机械镶嵌。俞国胜教授在研究生物质常温成型机理的基础上,研制、开发了一种被力艘向挤压的生物质成型燃料常温成型机(如图1),该机的装机功牢为22kw,加工能力为500~600kg/h.实际成型能耗不大于40kw-h/t。生物质成型块的密度可通过调节成型设备液压系统的压力来调整.既能满足加工畜牧业养殖所需的粗饲料耍求,又町满足生物质成型燃料加工的要求.最大密度可达到1.2g/cm3,目前已投入到生产实践当中。
3加热成型技术和常温成型技术对比研究
按成型过程是衍对腺料al热,分为常温成掣和加热成趔。目前国内多足对加热成型技术进行研究。
3.1成型机具
活塞挤压式块状燃料成型机为例,麒料成型靠话塞的往复运动实现,其进料、压缩和出料过程都是间歇式的t在成型机的成型模腔外有加热圈的为加热成型方式,没有的为常温成型。由于加热成型过程是在200℃以上的温度完成的,所以加热成型机的成型部件较常温成型的易磨损,维修周期在200小时左右,较常温成型的维修成车有所增加。
3.2成型工艺
热压成型技术的工艺流程一般为:原料一预处理(粉碎)一干燥一加热成型一冷却包装,常温成型技术的工艺相对简单,工艺流程一般为:原料一预处理(削片或粉碎)一成型一包装,比加热成型技术减少了原料烘干、成型时加热和降温等3道工序,可节约能耗44%~67%。
3.3成型影响因素
影响生物质致密成型的主要因素有:原料种类、原料含水率、原料粒度、成型压力与模具尺寸,而加热成型方式还包括加热温度。
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