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2.2颗粒燃料成型工艺条件
原料在成型过程中,成型机结构、模孔尺寸以及成型工艺条件是相关的。在确定了成型机结构和模孔尺寸后,成型工艺成了技术关键。不同原料制造颗粒成型燃料的主要影响因素有成型压力、温度、原料粒度、含水率等。
由木质素、半纤维素、纤维素组成的木屑等原料,粒度为0.1~2mm,其中木质素在加热下可塑化,具有粘结性,将原料中的半纤维素、纤维素在压力下粘结成成型燃料,所以成型时应有合适的温度和压力。为了达到合适的温度,必须对原料(气干、含水率在11%~12%)在搅拌器中进行加热增湿处理。蒸汽通人速率为10~22kg/h,可使常温原料升温到60~80,同时使原料含水率从11%~12%增湿至16%~22%。在此范围内,当成型压力为50~100MPa时,能连续稳定制造颗粒成型燃料,生产能力为200kg/h左右,产品质量达到日本“全国燃料协会”公布的颗粒成型燃料标准的特级或一级。
2.3颗粒成型燃料的应用
以木屑等原料制造的颗粒成型燃料,与煤、石油相比,几乎不含硫,不会产生环境污染,使用方便。20世纪80年代日本有资料报道,烧成型燃料的费用比烧油低30%~50%。在国外,颗粒成型燃料广泛地作为工业锅炉燃料,作为工厂、学校、医院、家庭取暖燃料。
目前,我国有北京盛昌绿能科技有限公司,山东滨州生物质燃料有限公司等厂家生产颗粒成型燃料。我国南京平亚科技实业公司开发生产了一种家用取暖炉,具有操作方便、美观大方、清洁卫生、安全可靠等一系列优点,操作费用远低于空调取暖。以150m房间为例,一个冬季仅需0.5~1.0t成型燃料,经测算,空调器耗电近3kWh产生的有效热量,才相当于1kg成型燃料产生的有效热量,用电取暖的操作费用高出成型燃料取暖的2倍左右。
3结论
生物质压缩成型燃料由于具有较高的压缩比,极大地方便生物质资源的运输和储存,同时改善了生物质原料的燃烧性能,提高了生物质资源的利用效率。作为一种可再生的清洁能源,有着广阔的发展前景。目前,我国采用的生物质固化成型燃料的形状主要有棒状、块状和颗粒状。这几种形状燃料的加工方法均为传统生产方法,普遍存在着设备能耗过高、磨损严重和使用寿命短等问题。以生产颗粒状燃料方法为例,它与现有的生产颗粒状饲料的方法相似,即原料从设备环模内部加入,经压辊碾压挤出环模而成颗粒状。
该工艺流程需要消耗大量能量,首先是颗粒压制成型过程中,压强达到50~100MPa,原料在高压下发生变形、升温,温度可达100~120℃,电动机的驱动需要消耗大量的电能;其次是原料的含水率要求在12%左右,为了达到这个含水率,很多原料要烘干以后才能用于制粒,这些工艺流程均需消耗大量能量。
要解决上述问题,可通过下列途径:一是加大科研投入,积极研发新工艺和新设备,降低能耗,减少生产成本;二是引进国外先进设备,消化吸收,形成产业化生产;三是政府扶持,对研制开发单位和新型生物质能用户进行补贴,降低产品使用成本。
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