以松散的生物質(zhì)在常溫條件下生產(chǎn)顆粒燃料是生物質(zhì)能簡單直接的利用方式.近年來生物質(zhì)顆粒機(jī)械設(shè)備燃料的生產(chǎn)已引起高度重視和廣泛關(guān)注,國家的可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃及相關(guān)政策更為生物質(zhì)顆粒燃料和生物質(zhì)顆粒機(jī)械的推廣應(yīng)用起到了巨大的推動作用.下面和大家共同探討農(nóng)作物秸稈顆粒機(jī)械成型技術(shù).

結(jié)構(gòu)疏松、密度較小的生物質(zhì)物料在受到外力作用后,原料將經(jīng)歷重新排列位置、機(jī)械變形、彈性變形、塑性變形階段.非彈性或粘彈性纖維素分子之間的相互纏繞和絞合,使物料體積縮小,密度增大.

生物質(zhì)顆粒機(jī)械設(shè)備環(huán)模壓縮比的大小決定了成型壓力的大小.玉米秸稈、蘆葦?shù)仍系睦w維素含量少,受到外力擠壓時易發(fā)生形變,因此成型時所需的環(huán)模壓縮比小,即成型壓力較小.鋸末的纖維素含量高,成型時所需的環(huán)模壓縮比大,即成型壓力較大.因而,采用不同生物質(zhì)原料生產(chǎn)成型顆粒燃料,應(yīng)采用不同的環(huán)模壓縮比,原料中纖維素含量接近的生物質(zhì)物料可采用相同壓縮比的環(huán)模.對于上述幾種原料,隨著環(huán)模壓縮比的加大,顆粒密度增大,能耗增加,產(chǎn)量提高.當(dāng)達(dá)到一定壓縮比時,成型顆粒的密度增加較小,能耗相應(yīng)增加,而產(chǎn)量卻有所下降.試驗(yàn)表明,以豆稈作原料,采用壓縮比為4.0的環(huán)模.以玉米秸稈作原料,采用壓縮比為4.5的環(huán)模.以鋸末作原料,采用壓縮比為5.0的環(huán)模,顆粒燃料的密度均能滿足質(zhì)量要求,且設(shè)備系統(tǒng)能耗較低.

同一種原料在不同壓縮比環(huán)模中成型,顆粒燃料的密度隨壓縮比的增大而逐漸增大,并在一定壓縮比范圍內(nèi),密度保持相對穩(wěn)定,當(dāng)壓縮比增大到一定程度時, 原料會因?yàn)閴毫^大造成出料不暢而不能成型.由于稻殼的粒度大,且灰分較多,因而稻殼難以形成顆粒.對于同一種物料,為獲得較大的顆粒密度,應(yīng)設(shè)計采用較大的環(huán)模壓縮比.

原料粒度對成型條件的影響

生物質(zhì)原料的粒度對成型條件有很大影響.隨著玉米秸稈和蘆葦原料粒度的增大,其成型顆粒密度逐漸減小,當(dāng)原料粒度大于10 mm時成型效果極差,甚至不成型,但原料粒度太小也會影響顆粒密度.因而,以玉米秸稈、蘆葦?shù)壬镔|(zhì)作原料進(jìn)行顆粒燃料的生產(chǎn)時,其粒度保持在1-5 nun較為適宜.

原料中水分對顆粒燃料密度的影響

生物機(jī)體內(nèi)存在適量的結(jié)合水和自由水,它們具有潤滑劑的作用,使粒子間的內(nèi)摩擦變小,流動性增強(qiáng),從而促進(jìn)粒子在壓力作用下滑動而嵌合.當(dāng)生物質(zhì)原料的含水率過低時,粒子得不到充分延展,與四周粒子結(jié)合不夠緊密,所以不能成型.當(dāng)含水率過高時,粒子盡管在垂直于最大主應(yīng)力方向上能夠充分延展,粒子間能夠嚙合,但由于原料中較多的水分被擠出后,分布于粒子層之間,使得粒子層間不能緊密貼合,因而不能成型.

因此,生物質(zhì)顆粒機(jī)械設(shè)備以玉米秸稈、蘆葦?shù)壬镔|(zhì)作原料進(jìn)行顆粒燃料的生產(chǎn)時,原料的含水率應(yīng)保持在12%-18%較為適宜.

在常溫條件下,生物質(zhì)原料在壓縮成型過程中,粒子發(fā)生變形后以相互嚙合的形式結(jié)合,而粒子層之間以相互貼合的形式結(jié)合.原料中纖維素含量決定了成型的難易程度,纖維素含量越高,成型越容易.原料粒度和含水率對成型條件有明顯影響,粒徑為1-5 min、含水率為12%--18%時,生產(chǎn)的顆粒燃料密度最大.

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