生物质成型燃料品质影响因素及成型模型研究

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1、2015年1月农机化研究第1期生物质成型燃料品质影响因素及成型模型研究张霞，蔡宗寿，陈丽红，陈颖(云南农业大学工程技术学院，昆明650201)摘要:生物质成型燃料是煤和天然气优秀的清洁替代能源，其技术的研究得到世界越来越多的关注和重视。在生物质成型过程中，生物质化学成分的含量与其成型质量有着密切关系，不同的生物质由于化学成分含量不同，决定了要采用不同的加工参数才能形成高品质的成型燃料。为此，首先介绍了生物质成型燃料的整个加工过程，并全面分析各主要的加工参数(原料含水量、颗粒粒径、温度和压力)对成型燃料品质的

2、影响。同时，介绍了目前被广泛运用于生物质颗粒成型研究的3个成型模型，为进一步探究不同生物质的成型规律及成型条件，优化最佳加工参数提供理论依据。关键词:生物质;成型燃料;品质;因素;成型模型中图分类号:TK69文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)01－0242－04DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.01.056特别是生物质中蛋白质、淀粉、木质素、纤维素是天然0引言［3－5］的粘接剂，其含量直接决定成型燃料的品质。由随着世界石油危机的进一步加深，伴随着的日益于各种生物

3、质化学成分不尽相同，每一种生物质成型突出环境污染和气候变暖等问题，积极开发和利用清的最佳加工参数(原料含水量、原料颗粒大小、温度、［1］洁替代能源已成为世界各国能源发展的重要战略。压力等)也不同。本文首先介绍了生物质成型燃料的在一定的压力和温度下，蓬松的生物质可以挤压或压整个加工过程，并全面探讨了各主要加工参数对成型缩成为体积较小、形状和尺寸规则的成型燃料，能较燃料品质的影响;然后在总结前人工作的基础上，讨好地克服生物质热值低、体积密度小、物理形态不规论了目前广泛运用于生物质颗粒成型研究的3个成型则等缺点，

4、降低了储藏和运输成本。由于生物质成型模型，为进一步探究不同生物质的成型规律及成型条燃料热值接近煤热值的60%，因而可以成为煤和天然件、确定最佳加工参数提供理论依据。［2］气优秀的清洁替代燃料。生物质成型过程一般分1生物质成型燃料加工过程为3个阶段:第1阶段是位置重组阶段，即在较低的压力下生物质颗粒产生流动，充实了颗粒间的较大空生物质成型燃料的加工过程大致分为以下几个步隙，形成一个较为紧密的压实体;第2阶段是弹性和骤:原料收集、干燥、粉碎、固化成型、冷却，装箱、储塑性变形阶段，即生物质颗粒在较高的压力下破碎并

5、藏，如图1所示。生产原料一般是农业秸秆或锯末、产生弹、塑性变形，进一步填充了颗粒间的较小空隙;木屑等林业废弃物。原料首先经过自然干燥，将含水第3阶段是软化、冷却固结阶段，即在高温、高压下，量由原来的30%～55%降到20%左右，然后用饲料切生物质颗粒达到其熔点而软化，使颗粒更加紧密地连碎机将原料切碎，再用锤片式粉碎机进一步粉碎。粉接在一起;冷却后颗粒间形成坚固的固相桥接，此时碎后的生物质颗粒尺寸一般在3mm以下，再经过热风生物质原料容积密度进一步增大，成为热值较高的固干燥或微波干燥，将含水量进一步降到15%

6、以下。如体成型燃料。国外学者在研究木屑、玉米、大麦、小果干燥过多，还要根据不同生物质对湿度的要求进行麦、油菜、水稻等生物质成型技术时发现，生物质成型调质处理，将水分控制在适当的范围，然后利用成型过程中其化学成分的含量与其成型质量有密切关系，设备在一定压力和温度下将原料挤压或压缩成型;再经过一定时间的冷却定型后进行筛分和除尘，然后装收稿日期:2013－12－26箱储存。在整个加工过程中，不同的生物质对原料的基金项目:国家自然科学基金项目(51265051);云南省教育委员会科含水量、颗粒粒径的大小、温度和压力

7、等加工参数有学研究基金重点项目(2012Z025)不同的要求，加工参数选择不当，对生物质成型燃料作者简介:张霞(1972－)，女，云南蒙自人，副教授，(E－mail)zhxia8056@163．com。的品质影响很大。·242·2015年1月农机化研究第1期图1生物质成型燃料加工流程图Fig．1Themanufactureingprocessofdensifiedbiomassfuel参数不变的情况下，苜蓿颗粒燃料的耐久指数下降了2加工参数对生物质成型燃料品质的影响15%。但是，颗粒粒径过小，虽满足了生物质

8、原料的2．1原料含水量粉碎要求，但能耗增加、产量降低，从而增加了生产成在成型过程中，适当的水分是生物质成型的必备本，不利于生物质成型燃料商业化发展。一般说，生条件之一。首先，水分是天然的粘接剂和润滑剂。它物质成型燃料的最佳原料颗粒的平均粒径应在0．6～［10］可以在生物质颗粒之间形成薄膜，导致颗粒之间的接0．8mm之间。触面积增大，从而增大了颗粒之间的相互作用力(范2．3温度德华力)，提高了生物质固化成型能力;薄