PDF《生物质能源转化技术与应用（Ⅱ）——生物质压缩成型燃料生...》

生物质能源转化技术与应用(Ⅱ)――生物质压缩成型燃料生产技术和设 备 刘石彩,蒋剑春 (中国林业科学研究院林产化学工业研究所;

国家林业局林产化学工程重点开放性实验室,江苏南京210042) 摘要:生物质能源是唯一可再生、可替代化石能源转化成气态、液态和固态燃料以及其它化工原料或者产品的碳资 源.

随着化石能源的枯竭和人类对全球性环境问题的关注,生物质能源替代化石能源利用的研究和开发,已成为国内 外众多学者研究和关注的热点.本系列讲座主要讲述以生物质资源为主要原料,通过不同途径转化为洁净的、高品位 的气体、液体或固体燃料.本讲主要综述生物质成型燃料的种类、研究与开发利用进展状况.重点讨论了生物质成型 燃料的生产技术和设备,并指出了目前存在的主要问题和今后的发展方向. 生物质压缩成型燃料是生物质能源转化与利用的一个重要领域.它是将木质类的木屑,树叶、稻草等,在一定粒度 和含水率的条件下,在50~200MPa高压和150~300℃高温下,或不加热和不加粘结剂条件下,压缩成棒状、粒状、块 状及其它形状,具有一定密实度的成型物.广泛应用于工业锅炉、民用炉灶等场合,还可进上步加工成型炭和活性炭 .由于成型燃料具有相对密度大(约1.2),便于贮存和运输,含水率低(8%以下),含挥发物高(75%以上),含灰分低( 一般小于5%),热值高,着火容易, 使用方便,燃烧完全,燃烧时几乎不产生SO2 ,因此不会造成环境污染,故亦称为 清洁燃料 ,也可作为气化炉的燃料.成型燃料堪称一种理想能源,有着广阔 的市场开发前景. 国外生物质压缩成型燃料的开发工作始于20世纪40年代,1948年日本申报了利用木屑为原料生产棒状成型燃料的第 一个专利.50年代初期生产出了商品化的棒状成型机,60年代成立了木质成型燃料行业协会.70年代初,美国又研究 开发了内压滚筒式粒状成型机.亚洲除日本外,泰国、印度、菲律宾等国从80年代开始也都先后开展了生物质致密成 型机设备及成型工艺方面的研究. 我国从20世纪80年代起开始致力于生物质致密成型技术的研究.中国林业科学研究院林产化学工业研究所在 七五 期间承担了生物质致密成型机及生物质成型理论的研究课题.于1990年研究开发成功棒状成型燃料成型制造工艺设 备系统.于1998年率先研究开发成功颗粒成型燃料热成型制造工艺设备系统. 辽宁省能源研究所开展了生物质固化成型技术中使用的压缩成型机械及生物质压缩成型原理、压缩成型主要影响因 素、压缩成型工艺等方面的研究工作.河南农机研究所对环模生物质颗粒燃料成型机影响成型的各主要因素进行了分 析及试验研究,研究了不同生物质原料、粒度、含水率、环模孔长径比等因素与颗粒成型率及吨料电耗的关系,确定 了生物质颗粒燃料的最佳成型条件.浙江大学也开展了对切碎棉秆进行高密度压缩成型试验,研究了压力、温度和切 碎棉秆粒度大小对成型块松弛密度的影响.华东船舶工业学院也开展了生物质固体燃料成型机研究工作,并申请了专 利. 1棒状成型燃料 1.1棒状成型燃料成型机 成型机是生产成型燃料的关键设备,它的性能优劣直接影响到产品质量的好坏和生产成本的高低,由于棒状压缩成 型燃料在成型机中挤压力很高(一般50一200MPa),而这么高的挤压力主要由成型物料与成型套筒之间的磨擦力所产生 ,因而套筒的磨损十分严重.另外,在成型过程中,为了维持正常操作,生产出优质产品,减少磨擦力,延长套筒使 用寿命,需要对套筒进行适当的加温.因此,对成型套筒的材质要求十分苛刻,不仅要求材料具有很好的耐磨性,而 且还要有良好的导热性和可加工性,且价格低廉.进口成型套筒 材料的化学成分除了Fe以外含C 3.15%,Si 2.589%,Ni 0.882%,P 0.037%,S 0.032%,Cr 0.602%(均为质量分数, 下同).典型的3种国产套简化学成分(除了Fe以外)见表1,材料物理性能见表2.3种套筒经实际运行,从耐磨性、传热 、可切削性看,均达到要求,但1号和3号的价格较便宜,这种套筒使用寿命超过1000h. 页面