搜索
生物质成型燃料物理性能测试方法研究学院：木材工业学院专业：热能与动力工程班级：0704032姓名：杨龙指导老师：孙军摘要：生物质能一直是人类赖以生存的重要能源，它仅次于煤炭、石油和天然气居于世界能源消费总量的第四位，在整个能源系统中占有重要地位。由于它具来源广泛、可再生和环境友好等优点，因此越来越受到人们的广泛关注。生物成型燃料技术，具有成本低、投资少、见效快的特点，已成为我国利用生物质料的主要技术之一。本次课题研究所采用的生物质原料为芒草、木屑、稻壳和稻草，原料经粉碎筛选、干燥等前期处理后，采用新型机制木炭制棒机成型设备，把原料压缩为型燃料。试验研究了生物质成型燃料成型的影响因素，分析了满足成型燃料运输、储存、搬运和燃烧等使用条件的要求。原料含率的高低，成型温度的大小和粒径的大小对生物质能否被压缩成型有着显著的响。原料的含水率、成型温度和粉碎粒径对表观密度和耐久性的影响。关键词：生物质成型燃料表观密度抗跌碎性抗渗水性燃烧特性我国是一个以煤炭为主的能源消耗大国，同时也是一个能源进口的国家，全国大气中90％的SO2、80％的烟尘和85％CO2的排放是燃煤造成的，酸雨面积已超过我国国土面积的30%[1]但国产成型加工设备在设计制造及引进过程中，关键技术难以解决，对生物质成型燃料燃烧理论及燃烧特性方面的研究不够深入，先进的生物质成型燃料专用燃烧设备少，这些都不同程度地存在着技术及工艺方面的问题，这就有待于去深入研究探索、试验、开发。尽管生物质成型设备还存在着一定的问题，但生物质成型燃料有许多独特优点：①便于储存、运输；②使用方便、卫生；③燃烧效率高；④是清洁能源，有利于环保。因此，生物质成型燃料在我国一些地区已进行批量生产，并形成研究、生产、开发的良好势头。在我国未来的能源消耗中，生物质成型燃料将占有越来越大的份额[2]。查找相关文[3][4][5]，目前科研人员研究的主要内容是以下几个方面：①成型过程中的含水率要求，并且对于常见的生物质都给出了一个适当的参考范围；②成型压力对成型燃料理化性能的影响，并且也得出了相应的变化规律；美国在20世纪30年代就开始研究压缩成型燃料技术及燃烧技术，研制了螺旋压缩机及相应的燃烧设备，并在1976年开发了生物质颗粒及成型燃烧设备[6][7]。我国是一个以煤炭为主的能源消耗大国，同时也是一个能源进口的国家，全国大气中90％的SO2、80％的烟尘和85％CO2的排放是燃煤造成的，酸雨面积已超过我国国土面积的30%[8]。为了减轻我国使用化石能源对环境造成的影响，同时减少对化石能源的依赖，需要改变能源生产和消费方式，开发利用生物质能等可再生的清洁能源对建立可持续的能源系统，促进国民经济发展和环境保护具有重大意义，主要表现在三个方面[9]：1）开发利用生物质能的经济意义开发利用生物质能源，能开拓新的经济增长领域、促进经济转型、扩大就业的重要选择。生物质能源资源分布广泛，各地区都具有一定的生物质能源开发利用条件。生物质能源的开发利用主要是利用当地自然资源和人力资源，对促进地区经济发展具有重要意义。同时，生物质能源也是高新技术和新兴产业，快速发展的生物质能源已成为一个新的经济增长点，可以有效拉动装备制造等相关产业的发展，对调整产业结构，促进经济增长方式转变，扩大就业，推进经济和社会的可持续发展意义重大。2）开发利用生物质能源的社会意义农村是目前我国经济和社会发展最薄弱的地区，能源基础设施落后，全国还有约1150万人没有电力供应，许多农村生活能源仍主要依靠秸秆、薪柴等生物质低效直接燃烧的传统利用方式提供。农村地区生物质资源丰富，加快生物质能源开发利用，一方面可以利用当地资源，因地制宜解决偏远地区电力供应和农村居民生活用能问题，另一方面可以将农村地区的生物质资源转换为商品能源，替代部分化石能源，缓解能源供需矛盾，使生物质能源成为农村特色产业，有效延长农业产业链，提高农业效益，增加农民收入，改善农村环境，促进农村地区经济和社会的可持续发展。3)开发利用生物质能源的生态环境意义目前，我国环境污染问题突出，生态系统脆弱，大量开采和使用化石能源对环境影响很大，特别是我国能源消费结构中煤炭比例偏高，二氧化碳排放增长较快，对气候变化影响较大。生物质能源清洁环保，开发利用过程不会增加温室气体排放。开发利用生物质能源，对优化能源结构、保护环境、减排温室气体、应对气候变化具有十分重要的作用。本课题研究的主要内容：由于生物质材料的种类和成分不同，特别是受压缩方式和压缩条件的影响，其成型燃料的品质特性存在较大差异。在生物质成型燃料的各种品质特性中，成型燃料的物理特性是最重要品质特性，它直接决定了成型燃料的使用要求、运输要求和贮藏条件。良好的物理特性能够降低成型燃料包装、运输和贮存成本，能够保证成型燃料进入锅炉时的必要物理性状，而松弛密度和耐久性是衡量成型块物理品质特性的两个重要指标[10][11]。表观密度和耐久性受原料种类、粉碎粒度、原料含水率、成型压力、成型温度、压模几何形状、保型时间等众多因素的影响，本章主要从原料种类、粉碎粒度、原料含水率和成型过程中的加热温度等外在可变影响因素进行实验分析，从成型燃料物理品质的角度，研究不同种类生物质粉碎粒度、原料含水率变化和成型过程中的加热温度对成型表观密度和耐久性的影响。生物质成型燃料物理特性的研究固体成型燃料成型以后，对燃料进行物理性能试验研究。生物质成型燃料的表观密度和耐久性是评价生物质成型燃料品质的重要性能指标，耐久性一般包括生物质成型燃料的抗跌碎性、抗变形性、抗渗水性和平衡含水率(抗吸湿性)等几个指标。由于成型燃料在存储、运输和使用过程中要满足一定的要求，这就对成型燃料的物理性能有着一定的要求。因此在本次试验中，主要是根据成型燃料在存储、运输和使用过程中的要求，选定成型燃料物理特性的测试项目，主要是对固体成型燃料的松弛密度、抗跌碎性和抗渗水性进行研究，得出原料的含水率、加热温度和粒径大小对生物质成型燃料物理性能的影响规律，为成型设备的研制及生产过程中的控制提供基础参数。参考文献[1]钱伯章.世界能源消费现状和可再生能源发展趋势(上)[J].节能环保.2006年No3：8-11[2]刘圣勇.生物质（秸秆）成型燃料燃烧设备研制及实验研究.博士学位论文.2003年[3]何元斌.生物质压缩成型燃料及成型技术（一）.农村能源，1995(5)：12-14[4]王文，石昆等.生物质燃料挤压成型机的试验研究.应用能源技术.2003年第三期：8-9[5]黄明权，张大雷等.影响生物质固化成型因素的研究.农村能源.1999年第一期：17-18[6]CenterforBiomassTechnology-2000DoanishBioenergySolutions-reliableandEfficiency.2001,3:16-17[7]P.DGrover,S.KMishra.ProceedingsoftheInternationalWorkshoponBiomassBriquetting.NewDelhi,India，1996[8]2005年全国环境统计公报[9]2007年.《可再生能源中长期发展规划》[10]ODorhertyMJ.Areviewofthemechanicalbehaviorofstrawwhencompressedtohighdensities[J].JAgricEngngRes，1989，44:241-265[11]盛奎川，吴杰.生物质成型燃料的物理品质和成型机理的研究进展.农业工程学报.2004年3月第20卷第2期：242-245