生物质成型以及炭化技术课件.ppt

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1、第一节生物质压缩成型原理及工艺第二节压缩成型工艺流程与设备第三节生物质炭化技术《生物质能工程》第四章生物质成型燃料技术主要教学内容及要求：了解：生物质压缩成型的工艺类型，生物质压缩成型的工艺流程和设备类型，螺旋挤压成型机、活塞冲压成型机和压辊成型机的特点、炭化炉的类型和特点理解：生物质压缩成型的原理，螺旋挤压机、活塞冲压成型机和压辊式成型机的工作原理、干馏法制炭燃料热分解过程中的化学变化掌握：生物质压缩成型燃料的概念，延长螺旋挤压机成型部件使用寿命的方法，螺旋挤压成型、活塞冲压成机和压辊成型的特点，生物质炭化的操作过程，机制炭的特点与生产方法熟练掌握：生物质压缩成型工艺影响因素第一节生物质

2、致密成型原理及工艺1.1基本概念⑴生物质压缩成型燃料技术：在一定温度和压力作用下，利用木质素充当黏合剂，将各类分布散、形体轻、储运困难、使用不便的生物质原料经压缩成型和炭化工艺，加工成具有一定几何形状、密度较大的成型燃料，以提高燃料的热值，改善燃烧性能，使之成为商品能源。也称为“压缩致密成型”、“致密固化成型”、“生物质压块”。⑵生物质压缩成型燃料：松散的秸杆、籽壳、树枝、锯末等纤维质、木质生物质废料经热挤压工艺制成的固形燃料。①生物质压缩成型燃料类型：粒状、棒状、块状等②用途：家庭取暖炉小型热水锅炉热风炉小型发电设施等等。③生物质压缩成型燃料特点：密度高、强度大：体积缩小6~8倍，密度约

3、为1.1~1.4t/m3；热值高：热值可达到16.7MJ/kg，能源密度相当于中质烟煤；燃烧性能好：使用时火力持久，炉膛温度高，燃烧特性明显得到改善。形状和性质均一：便于运输和装卸、适应性强、燃料操作控制方便等。1.2生物质压缩成型原理（一）压缩过程中生物质的粒子特性⑴生物质压缩成型过程中粒子状态变化生物质压缩成型分为两个阶段。第一阶段，在压缩初期，较低的压力传递至生物质颗粒中，使原先松散堆积的固体颗粒排列结构开始改变，生物质内部空隙率减少。第二阶段，当压力逐渐增大时，生物质大颗粒在压力作用下破裂，变成更加细小的粒子，并发生变形或塑性流动，粒子开始充填空隙，粒子间更加紧密地接触而互相啮合，

4、一部分残余应力贮存于成型块内部，使粒子间结合更牢固。⑵成型物内部粒子的粘结机制1962年德国的Rumpf针对不同材料的压缩成型，将成型物内部的粘结力类型和粘结方式分成5类:①固体颗粒桥接或架桥(Solidbridge)；②固体粒子间的充填或嵌合；③自由移动液体的表面张力和毛细压力；④非自由移动粘结剂作用的粘结力；⑤粒子间的分子吸引力(范德华力)或静电引力。⑶压缩过程的影响粒子变化的因素①含水率。生物机体内适量的结合水和自由水是一种润滑剂，使粒子间的内摩擦变小，流动性增强，从而促进粒子在压力作用下滑动而嵌合。②颗粒尺寸。构成成型块的粒子越细小，粒子间充填程度就越高，接触越紧密；当粒子的粒度小

5、到一定程度(几百至几微米)后，成型块内部的结合力方式和主次甚至也会发生变化，粒子间的分子引力、静电引力和液相附着力(毛细管力)开始上升为主导地位。（二）压缩成型时生物质的化学成分变化（1）木质素是生物质固有的最好的内在粘接剂。木质素100℃才开始软化，160℃开始熔融形成胶体物质。在压缩成型过程中，木质素在温度与压力的共同作用下发挥粘结剂功能，粘附和聚合生物质颗粒，提高了成型物的结合强度和耐久性。（2）水分是一种必不可少的自由基。水分流动于生物质团粒间，在压力作用下，与果胶质或糖类混合形成胶体，起粘结剂的作用。水分还有降低木质素的玻变(熔融)温度的作用，使生物质在较低加热温度下成型。（3）

6、半纤维素与纤维素的作用。半纤维素水解转化为木糖，也可起到粘结剂的作用。纤维素分子连接形成的纤丝，在粘聚体内发挥了类似于混凝土中“钢筋”的加强作用，成为提高成型块强度的“骨架”。（4）其它化学成分的作用。生物质所含的腐殖质、树脂、蜡质等对压力和温度比较敏感。当采用适宜的温度和压力时，也有助于在压缩成型过程中发挥粘结作用。生物质中的纤维素、半纤维素和木质素在不同的高温下，都能受热分解转化为液、固和气态产物。将生物质热解技术与压缩成型工艺结合，利用热解反应产生的热解油或木焦油作为黏结剂，有利于提高粒子间的黏聚作用，提高成型燃料的品位和热值。1.3生物质压缩成型的工艺类型热压缩成型技术、冷压缩成型

7、技术、炭化成型技术⑴“热压缩”颗粒成型技术是把粉碎后的生物质在220~280℃高温及高压下压缩成1t/m3左右的高密度成型燃料。“热压缩”技术的工艺由粉碎、干燥、加热、压缩、冷却过程组成。对成型前粉料含水率有严格要求，必须控制在8%~12%。⑵“冷压缩”颗粒成型技术也称湿压成型工艺技术。对原料含水率要求不高。其成型机理是在常温下，通过特殊的挤压方式，使粉碎的生物质纤维结构互相镶嵌包裹而形成颗粒。因为颗粒成型机理的不同