PDF《生物质能源转化技术与应用（Ⅱ）——生物质压缩成型燃料生...》

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6 棒状成型机的另一易磨损的部件为螺旋挤压杆(以下称螺杆).物料与套筒磨擦产生的高压力,同时也对螺杆产生强 烈的磨损作用,导致螺杆严重磨损,因而不仅要求螺杆具有足够的强度和刚度,还需要有良好的耐磨性.在对比了螺 杆的表面镀层、螺杆热处理、螺杆堆焊三种方案以后,本着降低成型燃料的生产成本,生产厂家能自行维修螺杆之目 的,着重采用螺杆堆焊工艺,而螺杆本身用中强度钢材加工,在螺杆前端采用高强度耐磨焊条,在适当工艺条件下堆 焊,最后加工成专用的螺杆. 单管成型机生产能力150―250kg/h,生产能力的波动,主要来自于不同原料,并受地区电压的波动等诸因素的影 响. 目前,我国连云港新现代能源设备厂、上海奇圣炭业有限公司等诸多厂家均生产棒状成型机设备. 1.2棒状成型燃料成型工艺 棒状成型燃料典型的成型工艺流程为:把木屑或稻壳等原料送人振动筛中,筛去大于6mm的颗粒和其它杂物,通 过料斗加入螺旋加料器,输送到脉冲气流干燥器,由引风机引入热风炉的热烟气,将原料边干燥边输送人高效旋风分 离器,气体经引风机排空,而干燥原料则通过星形排料器进入料仓,定量加入棒状成型机,挤出的成型燃料按等长度 (450mm)自动切割成短棒. 1.3影响棒状成型燃料生产的因素 木质原料在成型过程中,成型机的结构,成型机套筒所用的材料和螺杆材料以及成型工艺是相关的.在确定了成型 机构和有关部件所用材料后,成型工艺成了主要的技术关键,加热温度、压力、原料粒度和含水率为影响成型燃料生 产的主要因素. 1.3.1加热温度和压力由木质素、半纤维素、纤维素组成了多种木质原料,其中木质素在加热时可塑化,塑化时具有 粘结性,将木质原料中半纤维素、纤维素在压力下粘结压缩成成型燃料.不同种类的原料由于其木质素、半纤维素、 纤维素含量的不同,原料状态不同,成型所需的温度和压力是有差异的.试验证明:温度和压力过高或过低均会导致 成型的失败. 温度过低,投入热量减少,不足以使木质素塑化将原料成型,也不能使成型燃料表面热分解收缩,并造成与套筒内 壁磨擦增大,加快套简的磨损,增加成型机的功率消耗.温度过高,则使成型燃料表面热分解严重,出现裂纹,成型 燃料强度下降,甚至不成型.压力过低将不能使原料压紧压实,严重时不足以克服与套筒间的磨擦阻力,成型无法进 行.而压力过高将使原料在套筒内停留时间缩短,影响必要的热量获得,同样不能成型.经过反复试验证明:成型压 力在120MPa左右,最佳成型温度以140―180℃为宜. 1.3.2原料粒度和含水率棒状成型燃料所用原料广泛,不同原料有不同粒度.以木屑、稻壳、糠醛渣、刨花、稻草、 花生壳、树叶、葵花籽壳等8种不同粒度的原料为例,试验结果表明:木屑、稻壳、糠醛渣3种原料粒度合适,都可以 页面

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6 直接成型,产品坚实,表面光滑,模截面规则.其它5种原料都必须经粉碎,一般要求粒度在4~6mm以上不超过10% ,仍可以生产合格产品.粒度过大时,会形成输送困难,易架桥,从而无法成型. 不同种类的原料成型难易也有差别,对松木和杉木屑试验后发现:松木屑由于含非粘结的松节油等低挥发成分,成 型时比较困难,而杉木屑由于木质素含量较多,粘结性好,因此成型较容易. 对难以成型的松木屑或硬杂木屑,如掺人80%左右的稻壳,则成型操作稳定,成型产品质量好.原料含水率对成型 过程以及产品质量影响是很大的,所以必须严格控制成型时原料的含水率. 当原料含水率过高时,加热产生的蒸汽来不及从成型燃料中心孔排出,从而产生爆呜,含水率太低,也会发生成型 困难.试验表明:无论何种原料,如含水率大于15%,成型机操作不稳定,产品表面严重开裂、强度大大下降.为保 证产品质量,对稻壳、花生壳等原料,含水率控制在6%~12%范围,对木屑、刨花、树叶等原料,含水率应控制在6 %~10%范围. 1.4棒状成型燃料的性能 1.4.1不同原料成型燃料的热值木屑、稻壳、稻草、树叶、玉米秸秆、花生壳等原料制成棒状成型燃料后的热值和灰 分含量测定结果见表3. 1.4.2棒状成型燃料的吸湿性木质成型燃料贮存时,会吸收空气中的水分,产品含水率增加,表面开裂和膨松、产品 质量呈下降趋势,这是因为原料在成型时未添加任何粘结剂,产品有吸湿倾向. 研究表明,成型燃料直径大小影响成型燃料吸湿性能,成型燃料直径大,抗渗水性时间较长,随着成型直径减小抗 渗水性时间减少,抗渗水性能降低.为延长成型燃料贮存时间,改善吸湿状况,试验表明,在木屑中掺人30%稻壳成 型燃料,可提高抗吸湿性能,也可以在原料中添加抗湿的粘结剂或产品用塑料薄膜包装. 1.5棒状成型燃料的深加工利用 生物质成型炭是将木质棒状成型材炭化而成,由于成型炭成分同传统木炭完全相同,不含任何有害成分,清洁卫生 ,可长期保存不会发生质变,与传统木炭具有同等强度和热值,因此它是木炭产品的理想替代品.广泛用于烧烤行业 及以木炭为原料的化工行业. 1.5.1成型炭制造设备普通的木材炭化炉,所用原料为含水率15%~35%的块状木料,而生物质成型材的含水率为5 %~9%.由于两者的含水率及本身强度上的巨大差异,决定了适合两者的炭化炉结构及炭化操作工艺具有显著不同 页面