生物质燃料常温高压致密成型技术及成型机理研究

能源危机和环境污染是全球面临的共同难题,世界各国已经将发展可再生能源作为重要工作来抓。生物质与煤、石油的内部结构和特性相似,可以采用相同或相近的技术进行处理和利用,利用技术的开发与推广难度比较低,通过利用现代化技术进行转换和生产,生物质能可转化为潜力巨大的高品质可再生能源。生物质致密成型燃料具有加工简单、成本较低、便于储存运输、燃烧性能好、热效率高的优点,对生物质能源丰富的贫油、贫煤国家来说,可成为一种发展前景可观的替代能源。 本文的研究目的是以节能、低成本为出发点,通过对常温高压致密成型影响因素及成型机理的研究,找出使成型效果较好的影响因素的参数范围,探讨成型机理,为生物质燃料常温高压致密成型设备的设计及工艺参数优化等提供理论依据,将有利于生物质成型燃料的商业化推广。本研究的主要内容和结论如下: 1.比较分析后,选择生产率、能耗、成本、操作环境等各方面都较好的液压驱动活塞冲压式成型机作为生物质常温高压致密成型技术的主体。 2.对豆秆、锯末、木材削片、芦竹、四倍体刺槐枝这五种原料进行不同成型压力的常温高压致密成型实验,绘制出成型块密度与成型压力的关系图,得出定量关系式和成型效果较好的压力范围;对锯末、小刨花进行了不同含水率的成型实验,得出含水率与压块密度的关系,含水率在15%左右时压块密度最大,成型设备可加工原料的最大含水率为22%左右;综合以上实验的结论,从降低成本考虑,认为加工成型燃料时,可以省去干燥工艺,将自然风干后的原料颗粒进行压缩成型,成型压力在20MPa～35MPa时(作用在成型块上的实际压力为111.2MPa～194.6MPa)即可得到成型效果较好的块状燃料;对九种生物质原料进行压缩实验,所得成型块的密度平均值在1.1g/cm3左右,满足了燃料的燃烧要求,可知常温高压致密成型技术适应于多数生物质原料。 3.首次对常温高压致密成型块状燃料进行抗变形性、抗渗水性的测量,从成型块的抗变形性分析其成型机理,总结出了成型块的承载能力与成型压力的关系、不同原料成型块的平均压块密度对抗渗水性的影响。 4.测量多种生物质成型块的热值,得出常温高压致密成型技术压制的各种原料成型块的热值相当于中质烟煤,林木生物质成型块的热值高于农作物秸秆成型块。