淺析生物質(zhì)燃料的使用與生物質(zhì)固化成型設(shè)備的選擇_圖文

1、淺析生物質(zhì)燃料的使用與生物質(zhì)固化成型設(shè)備的選擇中國是一個人口大國,人均耕地不到0.1hm2,年產(chǎn)各類秸稈50億余t,去掉農(nóng)村直接作為燃料使用、飼料使用及秸稈還田使用30億t,那么還將剩余20億t秸稈作為廢棄物被浪費掉。近幾年,國家大力推動秸稈綜合利用工作,持續(xù)鼓勵秸稈成型燃料的轉(zhuǎn)化,2010年秸稈固化成型發(fā)展勢頭迅猛,但由于是新興產(chǎn)業(yè),在我國起步較晚,目前轉(zhuǎn)化為秸稈壓塊燃料的使用量總體不足200萬t,所以說發(fā)展生物質(zhì)燃料產(chǎn)業(yè)是一個長遠(yuǎn)趨勢。1 生物質(zhì)固化成型燃料的特點生物質(zhì)固化成型燃料(簡稱:生物質(zhì)燃料,俗稱:秸稈煤,是指在不需任何添加劑和粘合劑的情況下,利用新技術(shù)及專用設(shè)備將各種農(nóng)作物秸稈、

2、木屑、鋸末、花生殼、玉米芯、稻殼、麥糠、樹枝葉、甘草、菌菇棒、可回收垃圾等壓縮碳化成型密度為0.7kg/dm3以上的清潔燃料,不僅儲存、運輸、使用方便,而且清潔環(huán)保,燃燒效率高,既可作為農(nóng)村居民的炊事和取暖燃料,也可作為城市分散供熱的燃料。其特點是:(1可再生性。生物質(zhì)屬可再生資源,生物質(zhì)能由于通過植物的光合作用可以再生,與風(fēng)能、太陽能等同屬可再生能源,資源豐富,可保證能源的永續(xù)利用。(2低污染性。生物質(zhì)的硫含量、氮含量低,燃燒過程中生成的SOx、NOx較少,初步計算,為煤炭排放量的1/20。生物質(zhì)作為燃料時,排放的二氧化碳相當(dāng)于其在生長時吸收的二氧化碳的量,因而對大氣的二氧化碳凈排放量按照國

3、際慣例為零排放,可有效地減輕溫室效應(yīng)。(3廣泛分布性。生物質(zhì)燃料的原料隨處可見,缺乏煤炭的地域,可充分利用生物質(zhì)能。(4生物質(zhì)燃料總量十分豐富。生物質(zhì)能是世界第四大能源,僅次于煤炭、石油和天然氣。2 生物質(zhì)固化成型燃料的生產(chǎn)方式和基本性能目前主要是通過生物質(zhì)成型設(shè)備把含水率10%30%的秸稈等,通過揉絲、粉碎等方式進行前期處理后再壓制成型,代替燃煤作為燃料使用。不同的秸稈成型最佳點不同,即成型濕度點不同,一般含水率為18%22%,鋸末、麥草、蘆葦、麥殼、稻殼是較難成型的生物質(zhì)。鋸末是因為不同種鋸沫的混雜,其木質(zhì)素在木材切割過程中析出,導(dǎo)致含量下降造成的,因此壓制時基準(zhǔn)含水率僅在13%16%,很

4、難掌握,壓制成型后密度均在0.9kg/dm3以上;麥草等因為蠟質(zhì)層封閉木質(zhì)素的析出,硅含量高,導(dǎo)致難以壓制,一般采用回性脫蠟法可解決。目前個別采用生石灰、粘合劑等化學(xué)物質(zhì)增加粘合成形效果的做法,已經(jīng)失去綠色清潔能源的意義。(1秸稈燃料成型后的主要技術(shù)參數(shù)。密度0.701.40kg/dm3,灰分1%20%,水分15%。熱值1422618828kJ/ kg,秸稈成型燃料塊的熱值因秸稈的種類差異而不同。以玉米秸稈為例:熱值約為標(biāo)準(zhǔn)煤的0.70.8倍,即1.25t的玉米秸稈成型燃料塊相當(dāng)于1t煤的熱值,玉米秸稈成型燃料塊在配套的下燃式生物質(zhì)燃燒爐中燃燒,其燃燒效率是燃煤鍋爐的1.31.5倍,因此1t玉

5、米秸稈成型燃料塊的熱量利用率與1t煤的熱量利用率相當(dāng)。(2秸稈壓塊燃燒后的廢氣排放。CO零排放,NO214mg/m3(微量,SO246mg/m3,遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn),可忽略不計;煙塵低于127mg/m3,遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)。(3燃煤鍋爐可以直接使用生物質(zhì)成型燃料。生物質(zhì)燃料燃燒排放物完全符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn),是國家相關(guān)部門認(rèn)可的現(xiàn)代化清潔能源,通過使用不同形式的鍋爐試驗表明,現(xiàn)有的燃煤鍋爐完全適應(yīng)生物質(zhì)燃料。(4生物質(zhì)燃料燃燒后的灰分處理。生物質(zhì)燃料燃盡率可達(dá)96%,剩余4%的灰分可以回收做鉀肥,實現(xiàn)了“秸稈-燃料-肥料”的有效循環(huán)。(5生物質(zhì)燃料的特點。生物質(zhì)成型燃料揮發(fā)份高,易析出,碳活性好,易燃,灰分少

6、,點火快,更加節(jié)約燃料,降低使用成本。3 生物質(zhì)秸稈固化成型設(shè)備的開發(fā)研究和技術(shù)對比生物質(zhì)燃料固化成型技術(shù)是生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)業(yè)化的核心。生物質(zhì)成型技術(shù)是指在一定溫度與壓力作用下,將分散的、形狀各異的生物質(zhì)原料壓制成密度較大的、具有各種規(guī)格的成型燃料的高新技術(shù)。該技術(shù)在我國起步較晚,使用的原料主要以農(nóng)作物秸稈為主。生物質(zhì)固化成型設(shè)備的開發(fā)利用主要是為了滿足生物質(zhì)固化成型加工生產(chǎn)的需要,其技術(shù)的研究核心是秸稈的適應(yīng)性和生產(chǎn)的可靠性,其技術(shù)及發(fā)展進程決定著生物質(zhì)固化成型行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展及健康發(fā)展,必須盡快跨入世界先進行列,被人們所認(rèn)識,被社會所接受。3.1生物質(zhì)固化成型設(shè)備按照生產(chǎn)方式分為顆粒壓制成型

7、設(shè)備和塊狀壓制成型設(shè)備,兩者對比見表1。目前塊狀壓制成型設(shè)備逐漸被用戶認(rèn)識和接受,更適合生物質(zhì)固化成型燃料生產(chǎn)的需要。 3.2我國行業(yè)推廣和市場應(yīng)用的成型設(shè)備從機械性能和構(gòu)造原理上劃分主要包括螺旋擠壓式成型機、機械活塞沖壓式成型機、環(huán)模輥壓式和液壓活塞沖壓式成型機四種;外觀上又區(qū)分為平模機、環(huán)模立式、環(huán)模臥式(環(huán)模平放生物質(zhì)成型設(shè)備等。螺旋擠壓成型機、機械活塞成型機與液壓活塞成型機總體看起步較早,漸近成熟,但生產(chǎn)效率低,能耗較高,其實際生產(chǎn)率在100300kg/h,主要工作部件壽命低,難以適應(yīng)工業(yè)化生產(chǎn);平模機、環(huán)模機起步較晚,發(fā)展較快,占據(jù)了行業(yè)市場較高份額,主要工作部件壽命長,符合工業(yè)化發(fā)

8、展趨勢;從技術(shù)指標(biāo)來看,平模機、環(huán)模輥壓式成型機生產(chǎn)率高,生產(chǎn)成本低,有一定技術(shù)含量,配有熱處理工藝,成形效果好,適合規(guī)模化工廠生產(chǎn),已被生產(chǎn)企業(yè)廣泛使用?，F(xiàn)將平模和環(huán)模兩種形式做一比較:(1在使用方式上,環(huán)模機主機轉(zhuǎn)速一般為125190hn/min,喂入量大,工作效率穩(wěn)定,產(chǎn)量高,耗電少,生產(chǎn)密度具有可調(diào)性;而平模機由于其轉(zhuǎn)速低于環(huán)模機等原因,一般為120hn/min左右,其產(chǎn)量小于環(huán)模機,由于其壓輪與模具間配合間隙為穩(wěn)定安裝,壓制密度大,不能調(diào)整,一定條件下滿足不了多方面需要。平模機雖具有結(jié)構(gòu)優(yōu)勢,但產(chǎn)能較低,若需要產(chǎn)能在600kg/h以上的設(shè)備,使用環(huán)模機乃是最佳選擇。(2在機械結(jié)構(gòu)上,

9、環(huán)模機壓輪與模具一般不直接接觸,減少了硬性摩擦,因此生物質(zhì)固化成型設(shè)備的主要易損件相對使用壽命較長,而平模機結(jié)構(gòu)簡單,制造技術(shù)低,易生產(chǎn),但壓輪與模具多硬性接觸,損耗大。(3在工作形式上,平模機物料自身重量垂直進入壓制室,環(huán)模機物料采用機械強迫進料,高速旋轉(zhuǎn)離心分布進入離心制粒室。因此環(huán)模立式相對增加了機械動力損耗,加大了機械使用動力,但目前環(huán)模臥式基本解決了這項技術(shù)難題。3.3環(huán)模臥式的特點(1結(jié)構(gòu)簡單,便于維修調(diào)整,調(diào)整用時是同類機型的1/5。(2能耗低。在相同條件下(同密度、水分、生產(chǎn)率比同類機型耗能低30%。(3適應(yīng)面寬。該設(shè)備可以適應(yīng)多種類固體有機物使其致密壓縮成型,特別是水分的要求

10、,比同類機型高5%。(4成型密度大,生產(chǎn)率高,已進入產(chǎn)業(yè)化批量生產(chǎn)。其他類別產(chǎn)品同級技術(shù)尚屬樣品試制階段。(5與其他類型固化成型機比,該設(shè)備具有生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)效率高、對作業(yè)環(huán)境的適應(yīng)性強等明顯優(yōu)勢。綜合比較,環(huán)模臥式是目前較為理想的選擇性設(shè)備。4 目前生物質(zhì)成型設(shè)備市場現(xiàn)狀(1設(shè)備機組可靠性能較差。目前,成型設(shè)備的可靠性是成型燃料產(chǎn)業(yè)化的主要制約因素,包括主要工作部件的工作壽命短,設(shè)備系統(tǒng)配合協(xié)調(diào)能力差,運行不穩(wěn)定等。比如,技術(shù)比較成熟的螺桿擠壓式成型機,其螺桿磨損壽命不足100h。盡管國內(nèi)不少廠家及科研單位對此進行了研究,一定程度上提高了成型部件的耐磨性,有的部件壽命已達(dá)到500h,但其成

11、本較高,生產(chǎn)工藝復(fù)雜。即使從國外進口的此類成型機組,也存在同樣的問題。總之,目前國內(nèi)生物質(zhì)成型機普遍生產(chǎn)能力偏低,單位能耗過大,成型設(shè)備的工作可靠性差,仍需要大量的科技投入,以進行技術(shù)創(chuàng)新與技術(shù)改進。自20世紀(jì)80年代以來,我國的生物質(zhì)成型技術(shù)開發(fā)與研究已經(jīng)取得了較大的發(fā)展,全國研究生產(chǎn)成型設(shè)備的企業(yè)或科研單位已有數(shù)十家。中國生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)業(yè)化雛形正在形成,但是,要使之走向成熟,真正實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,還需要克服一些制約因素,解決一些技術(shù)障礙。(2成型設(shè)備適應(yīng)范圍小,規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。國內(nèi)外相關(guān)研究機構(gòu)眾多,但是并沒有形成統(tǒng)一的理論體系和標(biāo)準(zhǔn)體系?，F(xiàn)有成型機械(系統(tǒng)千差萬別,適用范圍受到局限。比如,不

12、同成型機械對原料的粒度和含水率要求各不相同。成型技術(shù)的研究與應(yīng)用受當(dāng)?shù)刭Y源的影響,也受技術(shù)本身的局限,不易形成統(tǒng)一的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范,因此現(xiàn)有成型設(shè)備往往很難適用于形態(tài)多樣的原料。(3設(shè)備連續(xù)運行能力低。由于原料的供應(yīng)受季節(jié)、成本、運輸半徑等影響,難以滿足連續(xù)生產(chǎn)的需求,設(shè)備只好間歇工作,一年中有多半時間處于閑置狀態(tài),導(dǎo)致資源浪費,設(shè)備自然損耗嚴(yán)重,增加了設(shè)備回收年限。若要滿足設(shè)備連續(xù)生產(chǎn),一要擴大運輸半徑,二要加大儲備倉庫,這兩種方法都會導(dǎo)致投資增加。最好的方法是設(shè)備具有廣泛的適應(yīng)性,對原料“不挑剔”,這樣才可以最大限度地減少額外的投資。另外,由于關(guān)鍵技術(shù)與關(guān)鍵材料不過關(guān),使得設(shè)備運行不穩(wěn)定,故障率較高,維修頻繁,影響連續(xù)生產(chǎn)。5 建議目前生物質(zhì)燃料加工市場混亂,成型燃料加工企業(yè)選擇生物質(zhì)固化成型設(shè)備,應(yīng)注意以下幾點:(1選擇正規(guī)生產(chǎn)廠家。(2成型密度達(dá)到0.7以上,成形效果達(dá)到85%以上方