社會其它相關(guān)論文-生物質(zhì)致密成型技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展摘要：綜述了生物致密成型技術(shù)的原理、類別和特點，介紹了生物質(zhì)致密成型技術(shù)在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀，闡明了生物質(zhì)致密成型技術(shù)需要解決的問題，提出了中國生物質(zhì)致密成型技術(shù)的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：生物質(zhì)成型；成型機；影響因素；發(fā)展方向Abstract：Theprinciple,classificationandpropertyofbiomassbriquettetechnologiesandtheinfluencingfactorsofbiomassbriquettewerereviewed.Thepresentdevelopmentofbiomassbriquettetechnologiesabroadandathomewasintroduced,theproblemsthatshouldbesolvedforbiomassbriquettetechnologiesweredescribed,andthedevelopmentdirectionofbiomassbriquettetechnologiesinChinawaspresented.Keywords：biomassbriquette；briquettemachine；influencingfactordevelopmentdirection1生物質(zhì)致密成型技術(shù)的原理及工藝1.1生物質(zhì)致密成型原理生物質(zhì)致密成型技術(shù)是指具有一定粒度的農(nóng)林廢棄物（鋸屑、稻殼、樹枝、秸稈等）干燥后在一定的壓力作用下（加熱或不加熱），可連續(xù)擠壓制成棒狀、粒狀、塊狀等各種成型燃料的加工工藝，有些致密成型技術(shù)還需要加入一定的添加劑或黏結(jié)劑。一般生物質(zhì)致密成型主要是利用木質(zhì)素的膠黏作用。農(nóng)林廢棄物主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成，木質(zhì)素為光合作用形成的天然聚合體，具有復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)，是高分子物質(zhì)，在植物中含量約為15%30%。當(dāng)溫度達(dá)到70100，木質(zhì)素開始軟化，并有一定的黏度。當(dāng)達(dá)到200300時，呈熔融狀，黏度變高。此時若施加一定的外力，可使它與纖維素緊密粘結(jié)，使植物體積大量減少，密度顯著增加，取消外力后，由于非彈性的纖維分子間的相互纏繞，其仍能保持給定形狀，冷卻后強度進(jìn)一步增加，成為成型燃料1。生物質(zhì)原料經(jīng)擠壓成型后，體積縮小，密度可達(dá)1t/m3左右，含水率在20%以下，便于貯存和運輸2。成型燃料在燃燒過程中熱值可達(dá)16000kJ/kg左右，并且“零排放”，即基本不排渣、無煙塵、無二氧化硫等有害氣體，不污染環(huán)境3，熱性能優(yōu)于木材，體積發(fā)熱量與中質(zhì)煤相當(dāng)，可廣泛用于民用炊事爐、取暖爐、生物質(zhì)氣化爐、高效燃燒爐和小型鍋爐4，是易于進(jìn)行商品化生產(chǎn)和銷售的可再生能源。1.2生物質(zhì)致密成型技術(shù)分類及特點生物質(zhì)致密成型工藝有多種，根據(jù)工藝特性的差別，可劃分為冷壓致密成型、熱壓致密成型和碳化致密成型。（1）冷壓致密成型冷壓致密成型一般是輥壓成型，有水平軸式環(huán)模擠壓成型、垂直軸式環(huán)模擠壓成型和平面輥壓成型。冷壓致密成型工藝常用于含水量較高的原料。原料進(jìn)入成型室后，在壓輥或壓模的轉(zhuǎn)動作用下，進(jìn)入壓模與壓輥之間，然后擠入成型孔，從成型孔擠出的原料被擠壓成型，再用切刀切割成一定長度的顆粒狀或塊狀燃料。該機型主要用于木材加工廠的木屑和秸稈碎料。成型設(shè)備一般比較簡單，價格較低，但由于死角較大，引起無用能耗大，成型部件磨損較快。工作中易出現(xiàn)輥輪和成型孔堵塞現(xiàn)象。且由于燃料濕度較大，不含黏結(jié)劑，易吸濕變形，不利于長期保存、運輸和使用。（2）熱壓致密成型熱壓致密成型有螺桿致密成型、活塞致密成型和沖壓致密成型。熱壓致密成型工藝過程一般分為原料粉碎、干燥、擠壓、加熱、保型等幾個環(huán)節(jié)。螺桿致密成型機是開發(fā)應(yīng)用較早的生物質(zhì)熱壓成型設(shè)備，主要包括驅(qū)動機、傳動部件、進(jìn)料機構(gòu)、壓縮螺桿、成型套筒和電加熱等幾部分。工作過程是將粉碎后的生物質(zhì)經(jīng)干燥后，從料斗中加入，螺旋推擠進(jìn)入成型套筒中，并經(jīng)螺桿壓成帶孔的棒狀成品，連續(xù)從成型套筒中擠出。制約螺桿成型機發(fā)展的主要技術(shù)問題是螺桿和成型套筒磨損嚴(yán)重，使用壽命短?；钊蜎_壓式致密成型機改變了成型部件與原料之間的作用方式，在大幅提高成型部件使用壽命的同時，也降低了單位產(chǎn)品的能耗。原料經(jīng)粉碎后，通過機械或風(fēng)力形式送入壓縮間?；钊驔_頭前進(jìn)時，把原材料壓緊成型，并送入保型筒?；钊蜎_壓成型機一般造價較高，且振動噪聲大，由于間斷擠壓，成型塊質(zhì)量有時有高低反差。特別是要求原料含水率較小，否則會使成型燃料膨脹、松散、甚至出現(xiàn)危險的“放炮”現(xiàn)象。（3）碳化致密成型炭化成型工藝的基本特征是，首先將生物質(zhì)原料炭化或部分炭化，然后再加入一定量的黏結(jié)劑擠壓成型。由于原料纖維素結(jié)構(gòu)在炭化過程中受到破壞，高分子組分受熱裂解轉(zhuǎn)換成炭，并放出揮發(fā)分，使成型部件的磨損和能耗都明顯降低。但炭化后的原料維持既定形狀的能力較差，所以一般要加入黏結(jié)劑5。碳化致密成型設(shè)備比較簡單，類似于型煤成型設(shè)備。2生物質(zhì)致密成型技術(shù)的研究重點2.1壓縮特性分析秸稈在壓縮過程中，是在一定壓力（溫度）下，通過秸稈的塑性變形和其本身的木質(zhì)素軟化固化成型的。在壓縮過程中可分為3個階段6：松軟階段（壓力0MPa8MPa），過渡階段（壓力8MPa13MPa）和壓緊階段（壓力13MPa30MPa）。在壓力較小時，壓塊密度隨壓力的增大顯著增大，但達(dá)到壓緊階段后，變化緩慢，趨于常數(shù)7。一般情況下，在壓力為15MPa時，壓塊的成型效果就較好，將壓力控制在1530MPa范圍內(nèi)就可以達(dá)到成型。國內(nèi)外許多學(xué)者研究了生物質(zhì)壓縮力和壓縮密度的關(guān)系，建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。這些成果都是關(guān)于壓縮力、壓縮密度、壓縮量的關(guān)系，但不能估算最終的壓縮密度。2.2原料的特性對成型的影響生物質(zhì)原料具有流動性差、相互牽連力較大的特性，是成型喂入和壓縮的瓶頸。對于不同的原料、不同的含水率、不同的粒度，壓縮特性有很大的差異，并對成型過程和產(chǎn)品質(zhì)量有很大的影響8。當(dāng)原料水分過高時，加熱過程中產(chǎn)生的蒸汽不能順利地從燃料中心孔排出，造成表面開裂，嚴(yán)重時產(chǎn)生爆鳴。但含水率太低，成型也很困難，這是因為微量水分對木素的軟化、塑化有促進(jìn)作用。成型原料的含水率一般在15%左右。植物秸稈易壓縮,在壓力作用下變形較大，壓縮比在912之間，木屑廢料較難壓縮，壓縮比在59之間。粒度小的原料容易成型，粒度大的較難壓縮。生物質(zhì)的特性對于解釋和說明物質(zhì)的機械變化過程很有價值，但關(guān)于特性研究的報道不多。2.3壓塊能耗的研究對于一個生物質(zhì)成型裝置來說，能耗是一個非常重要的性能指標(biāo)，能耗是指在單位時間內(nèi)生產(chǎn)成型燃料所消耗的能量與該時間內(nèi)生產(chǎn)的成型燃料質(zhì)量的比值。壓縮成型的能耗主要包括三部分：原料喂人所消耗的能量；物料與成型部件內(nèi)壁摩擦所消耗的能量；克服物料彈性變形所需的能量。影響成型機能耗的主要因素有:成型燃料的密度，生產(chǎn)率，物料的種類，粒度和含水率等。3國內(nèi)外生物質(zhì)致密成型研發(fā)概況3.1國內(nèi)情況在生物質(zhì)成型方面，近年來國內(nèi)科研單位加大了研究力度，取得了明顯進(jìn)展。清華大學(xué)清潔能源研究與教育中心已開發(fā)出生物質(zhì)顆粒燃料冷成型技術(shù)和設(shè)備，并在北京懷柔區(qū)組織了示范項目9，環(huán)境科學(xué)與工程系也有相關(guān)研究10。浙江大學(xué)生物機電工程研究所能源清潔利用國家重點實驗室在生物質(zhì)成型理論、成型燃料燃燒技術(shù)等方面進(jìn)行了研究11。農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所與江蘇正昌集團(tuán)、牧羊集團(tuán)等國內(nèi)知名機械裝備制造商研究生產(chǎn)生物質(zhì)利用設(shè)備12，山東大學(xué)機械工程學(xué)院13、華中科技大學(xué)化學(xué)與化工系14、北京林業(yè)大學(xué)工學(xué)院等都對生物質(zhì)成型燃