生物质成型技术及LH-600型生物质颗粒成型机设计

针对大型养殖场固体粪污、生物质秸秆、茶园茶梗、果园枝条、木屑及蘑菇渣等农业固体废弃物资源化利用过程中,生产生物质颗粒存在产量过低、设备故障率高、易堵塞模孔和成型率差等问题,研发设计了LH-600型生物质制粒成型机。对成型机喂料装置、颗粒成型装置、动力传动机构进行了创新设计,并利用Solidworks软件进行辅助设计。试验、工程实践应用表明,成型机具有使用寿命长、维护成本低、传动机构润滑降温效果好及高效节能等优点,适合大中型饲料加工厂、养殖场及有机肥厂使用。

生物质能应用技术现状及发展趋势(续)

综述了国内外生物质能应用技术现状,包括生物质捆包直燃供热技术、生物质成型燃料供热技术、生物质直燃发电技术、生物质气化多联产技术、生物质气化产碳耦合供热技术、生物质气化耦合大型燃煤锅炉技术,以及生物质气化制氢、NH3及甲醇技术,为生物质能进一步利用提供方向。

生物质能应用技术现状及发展趋势

综述了国内外生物质能应用技术现状,包括生物质捆包直燃供热技术、生物质成型燃料供热技术、生物质直燃发电技术、生物质气化多联产技术、生物质气化产碳耦合供热技术、生物质气化耦合大型燃煤锅炉技术,以及生物质气化制氢、NH3及甲醇技术,为生物质能进一步利用提供方向。

生物质型煤成型条件优化

生物质型煤技术是提高煤和生物质资源利用的技术之一。该技术不仅能实现煤炭的高效清洁利用,还可以实现生物质废弃物的资源化和能源化利用。本文以生物质型煤作为研究对象,选择不同生物质添加剂、成型温度、成型压力、煤与生物质配比等作为变量,以落下强度和发热量为指标,探究了不同成型条件对成型效果的影响。结果表明成型压力的增大使得生物质型煤的落下强度增强,成型温度的升高和生物质添加量的增大有利于生物质型煤机械强度增加,但过高的成型温度和过多的生物质添加量反而会使落下强度降低;成型温度的升高有利于发热量的提升,但型煤中生物质添加量的增大会使发热量降低,成型压力对发热量的影响程度较小。

小型柱塞式生物质成型机设计及试验

为解决废弃山核桃蒲壳乱丢乱弃而污染环境的问题,将其变为能够回收利用的清洁能源,设计了一种小型柱塞式生物质成型机,将废弃山核桃蒲壳变废为宝,制成生物质颗粒成型燃料。采用控制变量法、转换法,通过试验研究,对比不同物料粒度、成型模具长径比、成型温度、原料含水率等条件下所得成型燃料的松弛密度,确定最佳成型工艺参数。试验结果表明,其较高含量的木质素纤维素有利于生物质颗粒的形成,在物料粒度为3 mm、成型温度为110℃、模具长径比为3.0∶1、原料含水率为16%时,加工成型的山核桃蒲壳燃料粒度品质最好,密度最高。设计的家用柱塞式生物质成型机不仅可以提高农林废弃物的利用率,减少环境污染,还可为全国实现碳达峰、碳中和目标作出贡献。

生物质压缩成型机理研究进展

生物质成型燃料以其能量密度和质量密度较大、颗粒均匀、含水率稳定等特点,在城镇和农村家庭炊事、取暖、工业锅炉或窑炉的燃料替代等方面得到了广泛的应用。文章主要介绍了生物质成型过程中原料预处理、成型参数、成型模型、原料成分、粒子结合方式等方面的研究进展。针对几个方面的研究现状,提出从木质素热转变特性的角度揭示成型机理、混配原料粒子间结合方式的研究等应为成型机理研究的主要方向。

香蕉秸秆颗粒燃料固体成型机的设计与试验

针对中国热带农业区香蕉秸秆粗大、含水率高、秸秆固体成型设备少等问题,该文研究设计了香蕉秸秆固体成型机,确定了螺杆挤压装置、搅拌装置、挤出成型装置和排水装置等部件的主要结构参数。样机性能试验结果表明:该机生产率为358kg/h,颗粒燃料的成型率为95.4%,机械耐久性为96.7%,颗粒质量密度为1.35g/cm3,颗粒含水率为2.76%,符合生物质颗粒燃料成型要求。整机工作平稳,成型可靠,经济效益与生态效益明显,在中国热带农业区具有广阔的推广应用前景。

生物质冷压成型模具摩擦热分析

为了揭示生物质成型过程中摩擦热引起的温度变化规律以指导生物质成型机的设计,根据生物质冷压成型特点和传热学原理,引入平均压力和当量速度等,建立生物质成型模具的摩擦热分析模型,对成型过程摩擦热进行数值模拟试验。结果表明,试验结果和模拟结果基本吻合,冷压成型摩擦热引起的温度变化为:成型模具内表面温度在工作运转60 min后达到木质素软化温度,成型制品质量有所提高,240 min后温度趋于稳定,最终温度在115～125℃;通过控制原料、模具材料、模具结构、生产率等因素,可缩短成型达到木质素软化点所需时间,提高成型质量。

生物质固化成型的微观机理

通过对生物质固化成型微观机理的研究,建立了生物质固化成型的微观接触几何模型,确定了压辊对原料的正压力与生物质颗粒表面斜角之间的数学关系,正压力F的大小与颗粒表面斜角a_i的余弦成正比关系。通过对固化成型分子微观机理的研究,说明了固化成型燃料燃烧点低的原因。建立了生物质固化成型的能量微观机理,并从表面能角度揭示了固化成型燃料能量密度增加、燃烧值提高的机理。

基于ANSYS的秸秆类生物质冷成型仿真分析

运用ANSYS有限元理论对秸秆类生物质成型徐变过程进行模拟分析,根据其生物机理和化学成分建立生物质徐变有限元模型,生成接触对,通过非线性大变形分析得到成型徐变规律和成型压力-变形关系。结果表明生物质冷成型徐变过程包括松散、压紧、固化3个阶段,是塑性变形和粘性变形的结合。

生物质成型燃料燃烧挥发性有机物排放特性试验

以玉米秸秆、小麦秸秆、棉秆和木质4种生物质成型燃料为原料在生物质燃烧试验平台上,采用罐采样-GC/MS采集方法,研究分析了燃烧后烟气中的VOCs排放系数和组分,结果表明,4种生物质成型燃料的VOCs排放系数分别为0.447、1.111、0.601、0.104 g/kg,与散烧秸秆相比,成型燃料的VOCs排放系数仅为其50%;燃烧后VOCs排放组分占比最大的为卤代烃和酮,分别为49.8%和36.1%;4种生物质成型燃料燃烧VOCs排放总的臭氧生成潜势(以O3计)分别为4.792、25.737、9.598、4.502 g/kg,臭氧生成潜势比较高的化合物依次为:苯系物、酮、烯烃和卤代烃。

基于ANSYS的生物质液压成型模具锥角优化

液压成型机模具锥角是影响成型的关键参数,为降低压缩过程中的摩擦力、减少消耗的压缩能、提高成型燃料的成型密度和成型品质,运用ANSYS参数化语言,对液压成型机模具锥角进行优化分析。研究了模具锥角值与应力分布关系、模具不同锥角时摩擦力与位移关系,得出锥角与应力分布呈二次抛物线形式。研究结果表明：模具锥角最佳取值范围为5.5°-6.0°。经试验,锥角在此范围内取值,出模后的成型燃料松弛密度增大,耐久性增加,成型密度和成型品质提高。

立式柱塞冲压生物质成型机设计与试验

针对目前生物质固化成型机多为生产生物质成型颗粒且成型颗粒质量不高、成型机高能耗等问题,提出了一种新型立式柱塞冲压的生物质固化成型方式,并制造了样机。样机以开关磁阻电机为动力源,驱动飞轮并转化为成型柱塞的上下往返直线运动,实现对模具内生物质原料的冲压成型,从而形成生物质成型块。该样机利用飞轮可积蓄能量的特性,有效降低了成型作业时的能耗。成型模具采用组合式结构设计,提高了原料适应性。以典型生物质原料玉米秸秆、松木屑为原料,在10%左右含水率、室温条件下进行了试验,结果表明该成型方法可行,且整机运行情况良好;生产的成型块密度大于等于1.2 g/cm^3,抗跌碎性指数高于95%;样机能耗为36.51 kW·h/t,各项指标均达到了相关标准的要求。该成型方法的提出和研究结果可为生物质成型机的发展提供借鉴与参考。

300MW燃煤机组混燃秸秆成型燃料的试验研究

该文利用已有制粉系统对成型生物质进行磨制并送入炉内燃烧,在300MW煤粉炉内实现了生物质的规模化利用。试验对生物质可磨性及磨煤机安全性进行分析;研究生物质混燃对火焰、温度、锅炉效率及污染物排放的影响。研究表明:辊式磨煤机和直吹式制粉系统,可用于成型生物质的磨制输送;生物质燃烧器喷口火焰稳定;生物质混燃工况下的炉膛上部温度分布和排烟温度,均比纯烧煤粉时更低;煤粉炉在混燃生物质的工况下运行时,锅炉效率略有下降;生物质混燃相对于纯烧煤粉,NOx和SO2均有所降低。该文研究对生物质在我国现有大容量煤粉炉上的直接混燃具有指导意义。

生物质育苗钵及成型装备

针对植物育苗对泥炭资源的大量需求,从泥炭资源保护和可再生资源利用的角度出发,以农作物秸秆作为主要基质原料生产育苗钵,并设计了相应的基质装载成型装备。通过实验研究表明,农作物秸秆作为育苗钵基质具有良好的发展前景,基质装载成型装备的开发应用为高效批量生产育苗钵奠定基础。

生物质全降解材料微观组织结构与性能关系研究

以采用植物纤维(稻草纤维)、淀粉为主料,通过发泡成型工艺制成的生物质全降解材料为研究对象,研究了该材料在成型过程中气泡孔的生长机理,并采用扫描电子显微镜微区化学分析技术对4种植物纤维、淀粉、发泡剂不同含量的生物质全降解材料微观组织结构进行实验研究。结果表明生物质全降解材料中的植物纤维的连接形式是相互交叉的立体网状结构;发泡剂含量为1.0%时,生物质全降解材料形成的气泡孔为封闭结构且分布比较均匀,这种均匀的结构保证了材料良好的抗冲击性、反弹性和隔热保温性。

基于学习曲线的生物质成型燃料补贴政策研究

通过对中国生物质成型燃料产业的调研与分析,结合该产业的发展轨迹和国家相关的规划目标,构造中国生物质成型燃料的学习曲线,利用该曲线来预测中国固体成型燃料成本的变化趋势。在此基础上,研究如果2020年我国生物质成型燃料利用量要达到5 000万吨的规模,应该如何量化并制定政府的补贴政策。结果表明,若要在2020年实现将生物质成型燃料的商业化并达到5 000万吨的利用量,生物质成型燃料的成本需降低至462元/吨,此时学习系数为0.509,学习率为70.2%。为促使生物质成型燃料的技术进步和产业化发展,需要在2020年以前对该产业进行财政补贴,最大补贴规模为2016年的6亿元,从2012年到2020年的累计补贴为41.24亿元。

生物质炭成型燃料的制备及性能研究进展

概述了生物质炭成型燃料的制备工艺,重点介绍了成型胶黏剂的种类,包括:有机类、无机类及有机-无机复合类。此外,讨论了生物质炭成型燃料性能的影响因素,包括胶黏剂、添加剂、成型工艺及原料粒度等。最后,指出了生物质炭成型燃料的发展方向。

生物质炭成型燃料的成型机理及制备工艺研究进展

概述了生物质炭成型燃料的制备机理,重点介绍了胶黏剂的选择,对有机胶黏剂中的淀粉基、木质素基和羟甲基纤维素基胶黏剂以及无机胶黏剂的优缺点进行了分析,并浅析了水及生物质颗粒粒径对燃料成型的影响;总结并比较了不同设备成型工艺,指明了未来开发具有高附加值的新型生物质炭成型燃料的研究方向。

成型参数对玉米秸秆固体燃料成型效果的影响

[目的]为了给秸秆类固体燃料压缩设备的设计提供参考依据和基础数据。[方法]以玉米秸秆为原材料进行热压成型试验,采用单因素和正交试验设计并结合方差分析方法,研究了含水率、温度和压力对固体燃料成型效果(密度、耐久性和抗跌碎性)的影响。[结果]含水率、温度和压力会显著影响玉米秸秆固体燃料的密度,P值达到0.009 58、0.049 71和0.012 63,而耐久性和抗跌碎性始终保持较高水平。[结论]当玉米秸秆含水率为8%~12%、温度为130℃~150℃、压力约为130 MPa时,最有利于生产优质的玉米秸秆固体燃料。