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

結構疏松、密度較小的生物質物料在受到外力作用后,原料將經(jīng)歷重新排列位置、機械變形、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.

生物質顆粒機械設備環(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,采用不同生物質原料生產(chǎn)成型顆粒燃料,應采用不同的環(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.當達到一定壓縮比時,成型顆粒的密度增加較小,能耗相應增加,而產(chǎn)量卻有所下降.試驗表明,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量要求,且設備系統(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,當壓縮比增大到一定程度時, 原料會因為壓力過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,應設計采用較大的環(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|作原料進行顆粒燃料的生產(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

生物機體內(nèi)存在適量的結合水和自由水,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,從而促進粒子在壓力作用下滑動而嵌合.當生物質原料的含水率過低時,粒子得不到充分延展,與四周粒子結合不夠緊密,所以不能成型.當含水率過高時,粒子盡管在垂直于最大主應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,生物質顆粒機械設備以玉米秸稈、蘆葦?shù)壬镔|作原料進行顆粒燃料的生產(chǎn)時,原料的含水率應保持在12%-18%較為適宜.

在常溫條件下,生物質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合,而粒子層之間以相互貼合的形式結合.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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