生物质固体成型燃料技术

生物质固体成型燃料到底是一种怎样的燃料呢？
　　所谓生物质固体成型燃料，我们一般是指在一定温度与压力作用下，将原来分散、没有一定形状的秸秆，经过干燥和粉碎以后压制成具有一定形状、密度较大的成型颗粒。
　　因为秸秆主要由纤维素、半纤维素和木质素组成。其中，木质素具有复杂的三维结构，属于高分子化合物，温度达到70~110℃时开始软化，具有一定的粘度，这个时候，施加一定的压力，可以将木质素与纤维素紧密粘接，并与相邻颗粒互相粘结，使植物体变得致密均匀，体积大幅度减少，密度显著提高。当取消外部压力后，由于非弹性的纤维分子之间的相互缠绕，一般不能恢复原来的结构和形状，冷却后强度增加，就形成了颗粒燃料。
　　为什么要对秸秆进行固体成型处理？目的是什么呢？
　　在农业和林业生产过程中，会产生大量的农业废弃物。例如，农作物收获后，残留在农田内的农作物秸秆，农副产品加工过程剩余的稻壳，林业生产过程中残留的树枝、树叶、木屑和木材加工的边角料等。上述农业和林业废弃物通常松散地分散在大面积范围内，堆积密度较低，给收集、运输、储存和应用会带来一定的困难。由此，人们提出如果将农业和林业生产的废弃物生产为固体成型燃料，提高能量密度，不仅能解决上述问题，而且还能形成商品能源。
　　生物质固体成型燃还具有哪些优点呢？
　　秸秆压缩成型后它的燃点是比较高的，通常难以引燃，降低了火灾发生的隐患。
　　如果农户使用生物质固体成型燃料充当家庭的炊事、取暖能源，主要有三个方面的好处：一是就是刚才咱们提到的，可以大大提高农林废弃物的热效率，减少资源浪费。因为传统的薪柴炉灶的热效率一般在12%左右，经过技术改造的省柴节煤灶的热效率也只能达到25%，而使用生物质固体成型燃料的炉具的热效率可以达到40%以上。二是能够减少农户室内环境污染，改善农村居住环境。三是能够节约能源，节省家庭开支。近年来，国内煤炭价格居高不下，家庭使用生物质固体成型燃料可以替代煤炭，而且价格相对便宜。
　　生物质固体成型燃料除了充当农户家庭的炊事、取暖能源，还有什么用途呢？
　　除了刚才讲的可以作为农村居民生活用燃料以外，生物质固体成型燃料还可以用作烧锅炉，为乡镇学校、医院、等公共机构进行区域供热，特别是在北方地区；在一些有大棚蔬菜的生产地区，到了冬季还可以为大棚温室提供供暖燃料，满足冬季蔬菜、水果等生长需要的温度；在一些秸秆量较大的地区，可以生产较多的生物质固体成型燃料，除满足农户使用以外，还可以运送到发电厂，充当发电燃料。
　　生物质固体成型燃料与煤相比，具有哪些优势呢？
　　生物质固体成型燃料与煤相比具有很多优点，比如：黑烟少、火力旺、燃烧充分，烟气中无颗粒状C和SO2、CO等腐蚀性气体，对炉具的腐蚀相对较小，不污染环境。
　　目前国内，生物质固体成型燃料的价格怎样的呢？
　　目前，我国生物质固体成型燃料的价格根据各地区实际情况而定，市场价格一般也比煤低。以2011年5月份煤炭市场价格为例，普通燃煤的零售价格是960元/吨左右，它能产生热值为每公斤大约5000大卡，生物质固体成型燃料热值为每公斤约3700大卡。这样看来，生物质固体成型燃料比煤的热值略低，1吨固体成型燃料约相当于0.74吨煤的热量。
　　但是从价格上来看，一吨燃料要产生同样的热值，普通燃煤需要710元，生物质固体成型燃料则只需要650元。可见固体成型燃料的价格与煤比较是有优势的。随着煤炭资源的减少，煤炭价格不断上涨，生物质固体成型燃料的这项优势还会更加。
　　常见的生物质固体成型燃料有哪些呢？
　　常见的生物质固体成型燃料有许多种，按使用原料的不同划分，比如：有玉米秸秆燃料、麦秸燃料、稻草燃料、稻壳燃料、花生壳燃料、木屑燃料、树皮燃料等；如果按生产出来的燃料形状划分，有颗粒状燃料，块状燃料、棒状燃料等。
　　如果要生产不同类型的生物质固体成型燃料，是不是需要的成型设备也有所不同呢？
　　是的。目前，生物质固体成型燃料的成型设备主要分为三大类：螺旋挤压式、活塞冲压式和模辊挤压式。其中，模辊挤压式又可以分为环模式和平模式。
　　螺旋挤压式成型机和活塞冲压式成型机一般生产棒状燃料，设备较小，生产率不高，一般100~ 200kg/h，主要部件磨损非常严重，运行不十分稳定，不易实现批量化生产。模辊挤压式成型机一般生产块状或颗粒状固体成型燃料，块状燃料截面尺寸一般为32*32mm，长约50~100mm；颗粒燃料呈直径为6~12mm的圆柱状，高约20~50mm。模辊挤压式中的环模式成型机生产率较高，为1~2t/h左右，成型燃料较均匀，适宜大规模生产；平模式成型机的生产率较环模式略低，易于中小规模生产。
　　目前，模辊挤压式成型机受企业青睐，原因是它能够实现自动化生产，设备连续稳定运行时间长，生产率高，且成型后的固体颗粒燃料质量高，相对均匀，可以实现工业化自动上料。
　　生物质固体成型燃料的主要生产环节有哪些？
　　由于成型方式不同，生产工艺也有所不同。下面我以模辊式成型机为例，给大家介绍一下生物质固体成型燃料的基本工艺过程。目前，生物质固体成型燃料主要包括两种生产系统，一是颗粒生产系统，二是压块生产系统。
　　颗粒生产系统：主要由干燥、粉碎（除尘）、输送、收集、原料混合搅拌、固体成型、切断、冷却、包装、入库等环节组成，各生产环节的基本功能是这样的：
　　（1）干燥：利用太阳能或的烘干设备（如回转圆筒式干燥机）对原料进行干燥，将原料的含水率降低到10%~15%。两次以上粉碎之间插入干燥工序，以降低能耗，增加粉碎效果。
　　（2）粉碎：利用粉碎机将原料粒度减小到成型所要求的粒度，并使原料尺寸均匀。
　　（3）输送：将原料由粉碎环节输送到原料仓，同时在输送过程中还可以对原料进行风力烘干。
　　（4）收集与混合搅拌：将原料暂时储存在原料仓内，由于仓内安装抄板，对原料进行搅拌与混合，喂料顺畅，使固体成型连续生产。
　　（5）螺旋输送：初加工实现连续、均匀喂料。
　　（6）固体成型：由生物质固体成型机将原料挤压成型，秸秆等生物质原料通过压缩成型，一般不使用添加剂，此时秸秆内的木质素充当了粘合剂。
　　（7）切断：在固体成型机内装有切刀，将挤压出的固体成型燃料按照设计的尺寸切断，便于贮运。
　　（8）冷却：从固体成型机生产出来的成型燃料温度一般为75~85℃，这种状态下的成型燃料易破碎、折断，不宜储藏和运输。通过冷却环节，使得固体燃料与周围空气接触，只要大气不处于饱和状态，就会从燃料表面带走水分，燃料内部的水分在毛细管的作用下转移到表面，水分在蒸发作用下脱离燃料，使燃料得到冷却。同时被空气吸收的热量使空气加热，又提高了空气的载水能力。空气不断从风机中排出，带走它的热量和水分，终达到冷却的目的。
　　（9）包装：对固体成型燃料成品进行计量、秤重，实现机器包装。
　　压块生产的技术环节比颗粒生产的技术环节要简单一些，但是流程大体相同。在这里，我就不再重复了。
　　生物质固体成型燃料在燃烧时效果是怎样的？
　　生物质固体成型燃料上热非常快，挥发份高，炭活性好，易燃，灰份少，点火快，可以不用封火，更加节约燃料，减低使用成本。
　　“挥发份高，炭活性好”是什么意思？它能说明什么呢？
　　挥发份的高低和炭活性的好坏都是主要的煤的燃烧指标。挥发份是指：燃料中的有机质在一定温度和条件下，受热分解后产生的可燃性气体。挥发份越高燃烧效果越好。炭的活性主要是指：在与空气中的气体充分接触的能力。接触效果越好，燃烧效果也就越好。
　　如何应用生物质固体成型燃料？是不是需要炉具呢？
　　为了利用率和燃烧效率，燃烧生物质固体成型燃料，是需要涉及炉具的。
　　常见的固体成型燃料炉具主要有民用炊事炉、民用炊事取暖炉和民用采暖炉。
　　民用炊事炉主要以燃烧生物质固体成型燃料为主，也可以直接燃烧木料、玉米芯等农林业废弃物。具有结构简单，点火方便，上火快等特点；能够多级多次自然供风，外加风机接口，燃烧效果好；炉具配备微型风机，可以调节火力大小，使生物燃料充分燃烧，提高生物质燃烧的利用率和燃烧效率。适合农户家庭使用。
　　民用炊事取暖两用炉采用了低排尘浓度、半气化流动燃烧技术，适合农村里的家庭、学校、机关、商店及企事业单位炊事供暖。它的主要特点是：燃烧过程中热烟气冲刷受热面比较充分，传热效率大大提高；一炉多用，采暖、炊事可以自由切换，炊事能力强、采暖效果好；燃料和灰渣全封闭在炉箅及储灰室中，气化室内可燃气体易于充分燃烧，真正达到节能环保的目的；一次加料长时间连续燃烧、不耗电、无噪声、能够常压运行、安全可靠；可以像普通的蜂窝煤炉一样进行封火，不必每天反复点燃。
　　民用采暖炉有什么样的特点呢？
　　该产品适合生物质块状燃料、颗粒燃料、木块和木棒等。其主要特点：采用单回程反烧设计，除尘效果好，热；多门设计，活动炉排，加料、点火、清渣等操作简便；炉体密封设计，燃烧不漏烟，燃料余烬密封于炉内，利于加热空气，有助燃烧；多级供风设计，燃烧，火力强度大，短时间内迅速提升暖气片温度；自然通风、不耗电、无噪音、常压运行，安全节能。
　　即使是生物质固体成型燃料燃烧使用过的余灰，依然还有利用价值。这个余灰主要成分是草木灰。草木灰成分很复杂，除不含氮素以外，含有作物体内需要的各种灰分元素，如钾、钙、镁等，其中含钾、钙多，磷次之。