PDF《生物质颗粒燃料生产工艺与设备》

2007 年8月, 国务院公布的 《可 再生能源中长期发展规划》,提出生物质固体成型燃 料的发展目标和建设重点为: 到2020 年, 使生物质固 体成型燃料成为普遍使用的一种优质燃料,全国生物 质固体成型燃料年利用量达到

5000 万吨. 同时, 我国 把应对气候变化作为重要战略任务,1990 至2005 年, 单位国内生产总值二氧化碳排放强度下降 46%.在此 基础上, 到2020 年单位国内生产总值二氧化碳排放比

2005 年下降 40%~45%. 经过多年的发展,我国生物质固体成型燃料的市 场需求正在逐年增加,生产技术也日趋成熟,正朝着 低成本规模化方向发展.

2 生物质固体成型燃料的成型机理 2.1 加热成型 植物原料主要由纤维素、半纤维素、木素组成. 由于木素属非晶体,为一种热塑性高分子物质,无确 定的熔点,但具有玻璃态转化温度,而且较高.当温 度为 70~110℃时软化具有粘性,可将植物原料中的 半纤维素、纤维素在压力下在模具内压缩粘结成颗粒 燃料,木素起到一种粘结剂的作用.对植物质原料加 热软化,也利于减少成型挤压力.因此某些块状燃料 成型机,在成型模的末端用电阻丝加热,达到既成型 又减少阻力的目的. 颗粒燃料通常采用加热成型方式. 不同种类的原料,木素、半纤维素、纤维素含量不 同. 木材中木素的含量为 27%~32%(绝干原料), 禾草 类植物中木素含量为 14%~25%.不同树种的木质素 数含量差异较大,阔叶材的木质素含量通常低于针叶 材, 单一树种的原料可以与几种不同树种的原料混合, 以确保均匀的木质素含量,以减少成型燃料在压制过 程中的破碎.对于木素含量较低的禾草类农作物秸秆 原料, 在压缩成型过程中, 可以加入少量的诸如黏土、 马铃薯淀粉、废纸浆等无机、有机和纤维类粘结剂, 使压缩后的颗粒维持致密的结构和既定的形状[1-4] . 2.2 常温成型 被粉碎后的生物质原料结构疏松、密度较小,当 受到一定的外部压力后,原料颗粒先后经过位置重新 排列、颗粒机械变形和塑性流变等阶段.在压缩开始 时,较低的压力传递至生物质颗粒上, 使原先松散堆 积的固体颗粒排列结构开始改变, 内部空隙率减少;

当压力逐渐增大时, 生物质颗粒在压力作用下破裂, 变成更加细小的粒子, 并发生变形和塑性流动, 粒子 开始填充空隙粒子间更加紧密地接触而互相啮合, 一 部分残余应力贮存于颗粒内部, 使粒子间结合更牢 固.经过压缩后,原料的体积大幅度减小,密度显著 增大.由于非弹性或粘弹性的纤维分子之间的相互缠 绕和绞和,在去除外部压力后,一般不能再恢复原来 的结构形状. 此外生物质原料中所含的腐殖质、 树脂、 蜡质等是固有的天然粘结剂, 在成型过程中发挥有效 的粘结作用[1-8] .块状成型燃料常采用常温成型方式.

3 生物质颗粒燃料制造技术 3.1 颗粒燃料制造工艺 图1为生物质颗粒燃料生产工艺流程图. Figure 1. Flow diagram of the pelletising process 图1. 生物质颗粒燃料生产工艺流程图 生物质颗粒燃料主要生产工序如下: (1) 削片: 采用削片机将小径木、 枝桠材、 板皮、 废单板、竹材、棉杆及其它非木质纤维杆茎切成长度 为30mm 左右的木片,储存到木片料仓,作为制造颗 粒燃料的基本原料.如图

2 所示,鼓式削片机系统的 主要结构组成包括:进料皮带输送机、金属探测器、 上进给辊、下进给辊、切削机构、液压动力组件、传 动皮带、电机及基座等.在原料进入削片机之前,由 金属探测器将原料中含铁质探测出来并排除. (2) 清洁与锤碎: 采用锤式粉碎机对木片进行粉 碎, 使物料颗粒细碎至 5mm 左右, 通过输送到细碎湿 料仓储存.图3为锤式粉碎机的结构示意图.对于一 些直接外购的木片、锯末等原料中含有一些杂质,如 金属、沙石等,这些杂质会严重锤式粉碎机以及制粒 机的使用寿命和安全.同时也降低了颗粒燃料的产品 质量,如果颗粒含杂质多,燃烧后灰分容易在炉膛中 枝桠材等 削片 锤碎 湿料仓 干燥 筛选 细料 干料仓 粗料 再碎 制粒 冷却 筛选 合格颗粒 碎料 包装 结渣,增加了清理炉灰的难度.因此,在对原料进行 锤碎之前必须进行清洁处理. 为此. 在锤式粉碎机中, 设置有磁铁、比重气流分选装置去除原料中的铁质和 砂石等杂质. 清洁........