生物质固化成型技术

生物质固化成型技术成型原理•稻壳、木屑等生物质中含有木素，木素在适当温度下（200~300℃）会软化、液化，此时加以一定的压力，使其与纤维素粘接，并与临近颗粒互相胶接，冷却后固化成型。•2、工艺过程简图•原料→干燥→固化成型→碳化木炭•副产品工艺类型•目前国内外使用的生物质固化成型技术主要分三大类,即螺旋挤压成型技术、活塞冲•技术以及压辊式成型技术,见图2所示。这三种技术有其各自己特点：螺旋成型技术半成品棒螺旋成型机器特点•螺旋挤压成型技术最大特点是产品密度最高,燃烧性能很好。被粉碎的生物质连续不断地送入压缩成型筒后,转动的螺旋推进器也不断地将原料推向锥形成型筒的前端,挤压成型后送入压缩保型筒,因此生产过程是连续的,质量比较均匀。•产品的外表在挤压中被炭化,这种炭化层容易点燃,且易防止周围空气中水分的浸入;这种形式易于产品打中心孔,送入炉子后空气可从中心孔中流通,有助于完全燃烧,快速燃烧;相对活塞式成型机其设计比较简单,质量也较轻,运行平稳,产品密度最高1.1—1.4kg/cm3，生产效率一般为120--500公斤，但单位产品能耗相对较高。影响螺旋成型的因素•原料水分.含水量一般要求低于12%~14%,•温度:270度左右.•螺旋头的形状二、冲压成型技术566104782活塞式中压机生产的产品产品生物质压块技术工艺特点•原料经过粉碎以后,通过机械或风力形式送入预压室,当活塞后退时,预压块送入压缩筒,活塞前进时把原料压紧成型,然后送入保型筒。•活塞往复驱动国际上有三种形式,即“油压”、“水压”、“机械”。油压设计比较成熟,运行平稳,油温便于控制,体积小,驱动力大,一般当产品外径为8—10cm时,生产率就可达到1t/h;“水压”式,体积大、投资多、驱动小,生产能力低,一般在0.25t/h,有的可达到0.35t/h;机械式,生产能力大,每分钟可以冲压270次,在产品外径为60mm,输入功率25kw时,其生产率可达0.7t/h。且生产的产品密度比水压式要大得多,但震动大、噪音大,没有油压式平稳,工作人员易疲劳。这三种形式相比,机械式推广较多,近来液压式也在发展。••“活塞式”技术的缺点是:间断冲击,有不平衡现象,产品炭化质量较差,虽然允许生物质含水量有一定的变化幅度,但质量有高低的反复。•活塞式的模子需要注意维修,一般100小时要修一次,有的含SiO2少的生物质材料可维持300小时,因为冲头与生物质之间没有相对滑动,所以磨损小,工作寿命长。在印度市场上有成本最低的产品。•“活塞式”技术的缺点是:间断冲击,有不平衡现象,产品炭化质量较差,虽然允许生物质含水量有一定的变化幅度,但质量有高低的反复。•从目前市场情况看，活塞式与螺旋式两者都是技术上比较成熟的技术,活塞式的使用历史相对长一些,结构设计更完善,维修周期更长。随着原料种类不同,一般33—300小时。国内发展情况•1998年，吉林省派人员去欧洲考察生物质颗粒压缩成型技术与设备，最后由丹麦引进一套玉米秸秆压缩成型设备。这套设备能将玉米秸秆的皮、叶和瓤分离，粉碎，压缩成型。挤压设备是电机驱动的活塞式成型机。整套设备安装在吉林省龙家堡镇的一个长50m、宽12m的厂房内。现在，吉林环泰实业有限公司以此厂为基础，扩大生产规模，延展至德惠、公主岭等地，发展形势较•三升集团在秸秆开发利用方面取得了长足的进展，其技术水平、生产规模、产品的质量与数量、销售情况在国内处于领先位置。现在，该集团已在河北、吉林、安徽等省份建立了生产基地。它不但能将玉米秸秆压缩成块状燃料或作饲料，还能用玉米秸秆生产草坪植生带，并深入探索秸秆有机肥等应用技术。产品不仅供给国内需要，还远销日本、埃及等国家。技术指标:•高密度0.9g／cm3左右)的燃料块.•中密度(0.5～0.6g／crn3)的饲料块(通过对成型模具的尺寸一压力的调节)。两种成型原料在挤压成型前经过不同的预处理。用机械传动、活塞挤压成型技术，活塞每分钟往复20次。•生产能力可达2～2.5t／h.生产中密度玉米秸秆饲料块.三、压辊式•1结构:10211149•2主要用途•本系统的主要作用是把一些松散的农林废弃物如锯末、秸秆（经过粉碎）等在常温下压制成颗粒燃料，这是在环模和压辊之间的“挤压”作用下完成的。颗粒燃料是一种清洁的可再生能源，生产和存储、运输都十分方便•3主要技术参数和性能•序号名称性能与参数•1系统生产能力600~800Kg/h•2系统能耗≤70kWh/t•3颗粒密度≥1g/cm3•4压模孔径4~8mm•5颗粒机主电机55kw•6颗粒机外型尺寸2230*850*1900mm•7颗粒机重（不带电机）1600Kg工作原理图压辊结构图•压辊结构图•1、偏心轴2、圆螺母3、圆螺母止退垫4、压辊壳•5、隔垫6、孔用卡簧7、轴承8、密封圈工艺流程图•工艺流程图•1.旋风除尘器2.原料仓3.除尘罩4.颗粒机5.斗式提升机6.颗粒机料仓•7.斗式提升机8.冷却器9.振动筛10.斗式提升机11.成品仓12.旋风除尘器工作原理•经过预处理后的原料通过可调速的螺旋上料系统（或斗提）均匀的输送到颗粒机的喂料系统，然后经过搅拌系统进行搅拌，进入压模前物料的含水率控制在12~18%，当物料通过斜料斗进入锥型喂料器后借助刮板将物料分配到压模与压辊的工作区间，随着压模的旋转和压辊的自转，物料被强烈的挤压，柱状颗粒从模孔中排出，压制好的颗粒成品从排料口排出，经过冷却系统冷却后进入成品仓，然后包装入库。环模•压辊式成型机基本工作部分由压辊和压模组成如图2(c)所示,其中压辊可以绕自己轴转动。压辊的外圈加工成齿或槽用于压紧原料不至于打滑。压模有圆盘和圆环两种,压模上加工有成型孔。原料进入压辊和压模之间,在压辊的作用下被压入成型孔内,从成型孔压出的原料就变成圆柱形或棱柱形,最后用切刀切成颗粒状成型原料。根据压模的形式,压辊式成型机可分为环模成型机和平模成型机,其中环模成型机有卧式和立式两种形式。•压辊式成型机生产颗粒成型燃料一般不需要外部加热,依靠物料挤压成型时所产生的摩擦热即可使物料软化和黏合。若原料木质素含量低,黏结力小,添加小量黏结剂。压辊式成型机对原料的含水率要求较宽,一般在10%--40%之间均能成型。生物质环模颗粒燃料影响颗粒的因素•压模的选择•新的压模试运转时要注意其生产能力及颗粒质量，当有一项未达到标准时，要找出影响的原因。如果颗粒机的其它部位运转都正常，就要对环模进行必要的检查，压模的厚度及孔的形状都会对压模的生产率和颗粒的质量产生影响，因此这些技术指标要选的合适。改变压模的压缩比和颗粒的原料可改变颗粒的硬度。对物料的要求•实践证明，为提高颗粒机的效率和颗粒的质量，必须对粉料有一定的要求（粒径要小于5mm），如果粉料过粗，将增加压模和压辊的磨损，消耗功率大，产量减少，颗粒质量下降。对水分的要求•为保证颗粒的质量，物料水份的含量有一定的要求，物料水份过多时会变“滑”，造成压辊打滑。物料所含水份不同，会使摩擦性能及颗粒机的操作发生变化。物料太干时，模孔里的摩擦力可大于压辊试图将料挤出的力，这时，颗粒机只得停止接料。对一般物料，总的水份控制在12~18%为宜。冷却•为防止储藏时颗粒粉碎或变质，必须将从颗粒机中压出来的颗粒立即冷却或干燥，使颗粒温度降至室温或稍高于室温5~8℃，如果颗粒不能立即冷却，会导致颗粒破碎，从而降低生产率，提高生产成本。一.开发固化成型生物质燃料的意义•1.概念:•生物质固化成型燃料是将作物秸秆、稻壳、木屑等农林废弃物粉碎后，送人成型器械中，在外力作用下，压缩成需要的形状。然后，作燃料直接燃烧，也可进一步加工，形成生物炭。2.生物质固化成型燃料特点•2.1应用便利，易于贮运•固化成型法与其它方法生产生物质能相比较，具有生产工艺、设备简单，易于操作，生产设备对各种原料的适应性强及固化成型的燃料便于贮运(可长时间存贮和长途运输)和易于实现产业化生产和大规模使用等特点。•对现有燃烧设备，包括锅炉、炉灶等，经简单改造即可使用。成型燃料使用起来方便，特别对我国北方高寒地区，炕灶是冬季主要的取暖形式，在广大农村有传统的使用习惯，成型燃料也易于被老百姓所接受2:替代煤炭，保护生态环境•预计到2020年，中国的GDP可能达到5万亿美元，能源需求25～30亿t标煤，其中仅石油缺口达1．6～2．2亿t。大量燃烧一次性能源，排放大量的SO。和CO2等，对环境造成污染，加剧了地球温室效应.•我国目前农作物秸秆年产量约为6亿t，折合标煤3亿t，其中53％作为燃料使用，约折合1．59亿t标煤，如果这些原料都能固化成型有效开发利用，替代原煤，对于有效缓解能源紧张，治理有机废弃物污染，保护生态环境，促进人与自然和谐发展都具有重要意义。3.提高能源利用率•直接燃烧生物质的热效率仅为10％～30％，而生物质制成颗粒以后经燃烧器(包括炉、灶等)燃烧，其热效率为87％～89％，热效率提高57～79个百分点，节约了大量能源。压辊式•技术参数:•1颗粒直径:Φ6mm2、每小时产量：300kg3、使用电机18.5kw4、吨电耗：60kw/h5、颗粒密度：1.2-1.4g/cm36、机器总重：1500kg7、机器体积：长*宽*高1130*1000*1315mm技术特点：•效率较高300KG/小时•稳定性好Ⅷ型卧式成型机•1、颗粒直径:Φ6mm2、每小时产量：500kg3、使用电机:18.5kw4、机器总重：约2.7吨5、机器体积：长*宽*高1520*1360*1281mm•特点:采用双滚筒对滚形式.滚筒材料采用优质合金钢,采用先进的热处理技术.寿命长,达600小时.功率小，操作维护简便，造粒平稳，成型效率高。一吨立式成型机•参数:•1、颗粒直径:Φ6mm2、每小时产量：800-1000kg3、使用电机:45kw4、吨电耗：60kw/h4、机器总重：小于3吨5、机器体积：长*宽*高1640*1532*1456mm•特点:•关键件环模采用耐磨不锈合金钢材料，使用寿命大于800小时。生产出的颗粒产品表面光滑、品质好、燃烧效率高、烟灰少。源料适用范围广，适用于压制各种农作物秸秆和木屑。北京国能惠远公司•直接燃烧生物质颗粒燃料，燃烧室和热水换热器为一个整体。设计输出热功率为8千瓦，供热建筑面积100-200平方米,并且可同时接火炕。自动给料、自动振灰，采用小风机（15瓦）供风。离开换热器的热烟气先加热火炕，然后排入大气，也可直接通过烟囱排放，肉眼难见黑烟。2006-2007取暖季期间，将有200多台此型采暖炉在怀柔区等地示范使用。生物质固化成型炉具•河北富润科技公司•自配料斗，靠重力连续给料，自然供风，烟囱排烟。可控制火头大小，燃料燃烧速度在0.7-3.0公斤/小时。此炉炉膛蓄热性大，旺火火力强，适合农村、小城镇饭馆及家庭使用。•一次装料，装料量约1.5公斤，够四口之家做一顿正餐。自然通风，可配烟囱。适合于农村家庭使用，尤其在冬季安装在厨房里安全、卫生。对固化成型技术的评价•经实践证明,成型燃料棒和不实棒具有中质煤的燃料特性,见表1,表2,表3。从表中可以如下内容。表1成型燃料的热值和灰分与徐州1号煤的比较•表1成型燃料的热值和灰分与徐州1号煤的比较原特性料平均密度/t.m-3热值/kJ.kg-1灰分/%稻壳1.3163259.2木屑1.3184183麦草1.11632513玉米秆1.1163258.0亚麻秆1.1187444.5糠醛渣1.2209308徐州1号煤1.32093032表2燃料棒和炭棒的主要燃料特性原料种类特性参数稻壳木屑麦草玉米秆亚麻秆糠醛渣燃料棒平均密度/t.m-3热值/kJ.kg-11.3163251.3184181.1163251.1163251.1187441.220930炭棒含水率/%灰分/%固定炭/%热值/kJ.kg-10.938.340.1180000.66.360.4272090.922.148.4221840.913.550.2230230.710.655.1251161.213.156.426790表30.5t锅炉耗能表表30.5t锅炉耗能表项目燃料升温时间/mi