第四章-生物质压缩成型燃料技术讲述.ppt

第四章 生物质压缩成型燃料技术 概念与原理 生物质压缩成型机技术 秸秆压缩成型技术应用实例 生物质固化成型技术就是将农作物秸秆、稻壳、锯木、木屑等生物质原料，在一定温度、湿度和压力下，使原来松散、无定形的粉碎原料压缩成棒状、粒状、块状及其他形状，密度大、热值高的固体成型燃料。 第一节 概念与原理 生物质压缩成型过程将分布散、形体轻、储运困难、使用不便的木质纤维素生物质原料，经压缩成型和炭化工艺，加工成燃料，能提高容重和热值，改善燃烧性能，成为商品燃料。 一、 发展历史 成型燃料最早是英国一家机械工程研究所以泥煤作原料研制成的，后用于加工用煤和精煤，逐步发展到加工造纸厂的废弃物。 20世纪30年代，“螺旋式”在美国开始设计 20世纪80年代，成型燃料得到大规模的发展。 二、生物质原料组成成分 木质素是由苯基甲烷结构单体构成的具有三度空间结构的天然高分子化合物，有机赋予织物较高的硬度和刚度。在常温下木质素主要部分不溶于机溶剂，它属于非晶体，没有 熔点但有软化点。当温度达到200-3000℃时软化加剧，此时施加一定压力，可使其与纤维素紧密黏结，从而使植物体各部分在模具内成型。 半纤维素是由多聚糖组成，在贮存过程中易水解，转变为木质素，也可达到黏结剂的目的。 纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖，是植物细胞壁的主要成分，赋予植物弹性和机械强度。 不同种类的生物质植物都含有纤维素、半纤维素及木质素，但其组成、结构不完全一样。 生物质的挥发分含量高，一般在60%以上，因此，生物质比煤易燃烧。同时，生物质比煤容易点燃和燃尽。 三、 生物质燃料的压缩成型特性 生物质原料的结构通常比较疏松，密度较小，在一定温度、湿度和压力下，原料先后经过重新排列关系、颗粒机械变形和流变等阶段。从原来松散、无定形的粉碎原料压缩成棒状、粒状、块状及其他形状、密度大、热值高的固体成型燃料。 四、 生物质压缩成型的主要影响因素 1、原料种类 2、成型压力 3、原料粉碎粒度 4、原料含水率 5、加热温度 五、 生物质压缩成型工艺 1、湿压成型 原料从湿压成型机进料口进入成型室，在成型室内，原料在压辊或压模的转动作用下，进入压模之间然后被挤入成型孔。从成型孔挤出的原料已被挤压成型，用切断刀切割成一定长度的颗粒从机内排出。 2、热压成型 生物质热压成型就是以生物质加热后的木质素为黏结剂，纤维素、半纤维素为“骨架”，在一定的温度和压力等工艺条件下把碎散的生物质物料压制成具有固定集合形状的规格型体。 原料粉碎 干燥混合 挤压成型 冷却包装 非预热热压成型工艺：原料只在成型部位被加热。 预热热压成型工艺：原料在进入压缩机构之前和成型部位分别被加热。 3、炭化成型 炭化成型工艺的基本特征是，首先将生物质原料炭化或部分炭化，然后再加入一定量的黏结剂挤压成型。 工艺可分为两类 先成型后炭化：原料粉碎-干燥-成型-炭化-冷却包装。 先炭化后成型：原料-粉碎除杂-炭化-混合黏结剂-挤压成型-干燥-包装。 4、黏结剂 常用的黏结剂： 无机黏结剂：水泥、黏土和水玻璃等，会增大燃料的灰分含量，降低燃料热值，而且在炭块燃烧时会产生开裂现象。 有机黏结剂：焦油、沥青、树脂和淀粉等，抗潮解能力较差。 纤维类黏结剂：废纸浆和水解木纤维等工业废弃物，价格低廉，黏结能力较好，不必人工干燥。 第二节 生物质压缩成型机技术 按产品形态分： 压缩块：主要应用于间歇式加燃料的燃具，如家用炊事灶、取暖灶等 压缩粒：主要应用于连续加料燃器，如锅炉、干燥窑和汽化炉等。 按机械作用原理分： 螺旋挤压技术 活塞冲压技术 压辊式成型技术 环模压块成型技术 机械压成型技术 一、螺旋挤压成型技术 成型原料被不断送入压缩成型腔，锥形螺杆在其他动力机械的带动下，推动成型原料进入横截面积逐渐变小的压缩成型筒内，成型物料在锥形螺旋和压缩成型桶的作用下，内压应力越来越大，在压缩成型筒的顶端达到最大内应力而成型，再经过一段应力松弛段，被推出螺旋压缩成型机械，成为成型物料。 提高螺杆的寿命： 喷涂、堆焊和高耐磨材质的使用 彻底改变这种成型工艺 二、活塞压力式成型技术 靠活塞的往复运动实现。按驱动力不同可分为： 机械驱动活塞式成型机：用发动机或电动机通过机械传动来驱动成型机。 用液压机械驱动的液压驱动活塞式成型机。 液压驱动活塞成型工艺： 首先，粉碎后较松散的生物质（秸秆）原料经过垂直液压油缸和水平液压油缸两次预压后，由油缸上的冲杆推入成型套筒内，在合适的成型温度下，套筒中的秸秆生物质在外力的作用下颗粒重新排列位置关系，并发生塑性变形。在垂直于最大应力的方向上，粒子主要以相互靠近结合的形式结合。随外力的增大，生物质体积大幅度减小，容积密度显著增大，生物质内部胶合、外部焦化，并具有一定的形状和