生物質(zhì)固化成型技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
發(fā)布日期:2020-05-13
生物質(zhì)固化成型是將生物質(zhì)原料經(jīng)干燥、粉碎到一定粒度,在一定的溫度、濕度和木屑顆粒機(jī)的壓力下,使生物質(zhì)原料顆粒位置重新排列并發(fā)生機(jī)械變形和塑性變形,成為形狀規(guī)則、密度較大、燃燒值較高的固體燃料的過(guò)程。該技術(shù)獲得的生物質(zhì)制品具有密度高、熱值高、易于運(yùn)輸、使用方便、燃燒過(guò)程CO2“零排放”等顯著優(yōu)勢(shì)。早在20世紀(jì)30年代,美國(guó)就開(kāi)始研究壓縮燃料技術(shù),并研制出了螺旋式壓縮成型顆粒機(jī),在加熱溫度為110~350、壓力為10MPa的條件下,能把木屑和刨花壓縮成固體成型顆粒燃料。20世紀(jì)70年代后期,由于發(fā)生世界能源危機(jī),石油價(jià)格上漲,芬蘭、比利時(shí)等西歐國(guó)家普遍開(kāi)始重視成型技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)。從20世紀(jì)80年代開(kāi)始,日本對(duì)生物質(zhì)壓縮過(guò)程中的動(dòng)力消耗、壓模的結(jié)構(gòu)與尺寸、壓縮燃料的含水率、壓縮時(shí)的溫度和壓力以及原料的顆粒大小等進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,進(jìn)一步改進(jìn)了生物質(zhì)壓縮成型技術(shù),使之更趨于實(shí)用化。
20世紀(jì)90年代以來(lái),歐洲、美洲、亞洲的一些國(guó)家在生活領(lǐng)域開(kāi)始大量應(yīng)用生物質(zhì)致密成型燃料。法國(guó)使用秸稈的壓縮顆粒作為奶牛飼料,由多種林業(yè)廢棄物生產(chǎn)的壓縮成型燃料也已達(dá)到實(shí)用階段。瑞典是應(yīng)用生物質(zhì)成型燃料最好的國(guó)家之一,截至2006年,約有900萬(wàn)人使用生物質(zhì)成型燃料,年消費(fèi)量已達(dá)12000萬(wàn)t,應(yīng)用生物質(zhì)能源的總量已達(dá)到總能耗的25%。生物質(zhì)固體成型燃料主要用于熱電聯(lián)產(chǎn)、社區(qū)供暖和家庭采暖等,熱效率可達(dá)到80%~95%。
發(fā)達(dá)國(guó)家生物質(zhì)成型技術(shù)較為成熟,設(shè)備已經(jīng)定型,并形成了產(chǎn)業(yè)化,在供暖、干燥、發(fā)電等領(lǐng)域已普遍推廣應(yīng)用。生物質(zhì)成型技術(shù)與設(shè)備具有加工工藝先進(jìn)、專業(yè)化程度高、操作自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。但國(guó)外的產(chǎn)品大多應(yīng)用在木質(zhì)生物質(zhì)的處理,存在前期處理工藝復(fù)雜、電耗高、價(jià)格高等問(wèn)題,對(duì)我國(guó)豐富的秸稈類生物質(zhì)資源不能很好成型,難以在國(guó)內(nèi)規(guī)?;茝V應(yīng)用。
相對(duì)而言,我國(guó)對(duì)生物質(zhì)成型技術(shù)研究起步較晚,直到20世紀(jì)80年代,南京林業(yè)化工研究所才設(shè)立了對(duì)生物質(zhì)致密成型機(jī)及生物質(zhì)成型理論的研究課題。1985年,我國(guó)試制了第一臺(tái)ZT-63型生物質(zhì)致密成型顆粒機(jī),隨后西北農(nóng)業(yè)大學(xué)研制出了X
-7.5、JX -ii和SZJ -
80A三種型號(hào)的秸稈固化成型顆粒機(jī)。中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院能源動(dòng)力研究所和遼寧省能源研究所等研究單位對(duì)生物質(zhì)沖壓擠壓式壓塊技術(shù)進(jìn)行了攻關(guān)。進(jìn)入21世紀(jì),國(guó)家開(kāi)始重視各種可再生清潔能源開(kāi)發(fā),生物質(zhì)成型技術(shù)和設(shè)備研究也進(jìn)入了良好的發(fā)展階段。據(jù)統(tǒng)計(jì),全國(guó)目前投入使用的生物質(zhì)壓縮成型設(shè)備約在1000臺(tái)套左右,包括螺旋式、液壓式棒料成型機(jī)和環(huán)模式顆粒機(jī)。
然而整體而言,我國(guó)在生物質(zhì)固化成型技術(shù)相對(duì)落后,少量已經(jīng)示范應(yīng)用的設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行中都存在能耗高、關(guān)鍵部件使用壽命短等問(wèn)題,且僅能成型玉米秸稈等少數(shù)原料,真正壽命長(zhǎng)、低能耗并適用于多種原料的成型設(shè)備缺乏,嚴(yán)重限制了生物質(zhì)成型技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
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