生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化與利用-第二章-生物質(zhì)壓縮成型技術(shù)

1、生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化與利用生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化與利用第二章第二章 生物質(zhì)壓縮成型技術(shù)生物質(zhì)壓縮成型技術(shù)生生物物質(zhì)質(zhì)熱化學(xué)法熱化學(xué)法物理化學(xué)法物理化學(xué)法壓縮成型壓縮成型直接燃燒直接燃燒液化液化氣化氣化微生物法微生物法發(fā)酵發(fā)酵生物化學(xué)法生物化學(xué)法固體燃料固體燃料高壓蒸汽、熱氣流高壓蒸汽、熱氣流直接液化直接液化間接液化間接液化共液化共液化氫氣、木煤氣氫氣、木煤氣木炭、生物油、木煤氣、醋液木炭、生物油、木煤氣、醋液氫氣氫氣沼氣、乙醇沼氣、乙醇燃燒供熱、木炭燃燒供熱、木炭燃料油、化工原料燃料油、化工原料甲醇、柴油、二甲醇、柴油、二甲醚、氫氣甲醚、氫氣化學(xué)品、液體燃料化學(xué)品、液體燃料熱裂解熱裂解2.1 2.1 生物質(zhì)

2、壓縮成型技術(shù)的基本概生物質(zhì)壓縮成型技術(shù)的基本概念和發(fā)展念和發(fā)展壓縮成型（固化成型）為什么要固化成型？在一定溫度和壓力作用下，利用木質(zhì)素充當(dāng)黏合劑，在一定溫度和壓力作用下，利用木質(zhì)素充當(dāng)黏合劑，將松散的秸稈、樹(shù)枝和木屑等農(nóng)林生物質(zhì)壓縮成棒狀、將松散的秸稈、樹(shù)枝和木屑等農(nóng)林生物質(zhì)壓縮成棒狀、塊狀或顆粒狀的成型燃料。塊狀或顆粒狀的成型燃料。生物質(zhì)壓縮成型技術(shù)的概念生物質(zhì)壓縮成型技術(shù)的概念傳統(tǒng)生物質(zhì)利用的特點(diǎn)傳統(tǒng)生物質(zhì)利用的特點(diǎn)1. 1. 燃燒效率低（燃燒效率低（1520%1520%）2. 2. 燃燒不均勻、不完全燃燒不均勻、不完全3. CO3. CO、PMPM1010、PMPM2.52.5排放多排放

3、多PMPM，英文全稱(chēng)為，英文全稱(chēng)為particulate matter(particulate matter(顆粒物）。顆粒物）。PMPM2.52.5是指大氣中直徑是指大氣中直徑小于或等于小于或等于2.52.5微米的顆粒物微米的顆粒物壓縮生物質(zhì)的特點(diǎn)壓縮生物質(zhì)的特點(diǎn)密度可達(dá)密度可達(dá)1.11.4 t/m1.11.4 t/m3 3能量密度與中質(zhì)煤相當(dāng)能量密度與中質(zhì)煤相當(dāng)燃燒特性明顯改善，火力持久、黑煙少，爐膛溫度高燃燒特性明顯改善，火力持久、黑煙少，爐膛溫度高便于運(yùn)輸和儲(chǔ)存便于運(yùn)輸和儲(chǔ)存可替代薪柴和煤作為生活及生產(chǎn)用的能源可替代薪柴和煤作為生活及生產(chǎn)用的能源成型燃料經(jīng)炭化后變?yōu)闄C(jī)制木炭，商業(yè)價(jià)值和

4、市場(chǎng)良好成型燃料經(jīng)炭化后變?yōu)闄C(jī)制木炭，商業(yè)價(jià)值和市場(chǎng)良好生物質(zhì)固體成型燃料的應(yīng)用生物質(zhì)固體成型燃料的應(yīng)用家庭炊事，取暖用能家庭炊事，取暖用能工業(yè)鍋爐和電廠的燃料工業(yè)鍋爐和電廠的燃料替代煤、天然氣、燃料油等替代煤、天然氣、燃料油等化石能源化石能源生物質(zhì)壓縮成型技術(shù)分類(lèi)生物質(zhì)壓縮成型技術(shù)分類(lèi)按成型物形狀按成型物形狀按廣義分按廣義分棒狀成型棒狀成型顆粒狀成型顆粒狀成型圓柱狀成型圓柱狀成型常溫濕壓成型常溫濕壓成型熱壓成型（最普遍）熱壓成型（最普遍）炭化成型炭化成型冷壓成型冷壓成型固體成型固體成型生物質(zhì)壓縮成型技術(shù)的發(fā)展生物質(zhì)壓縮成型技術(shù)的發(fā)展國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r（自學(xué)）國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r（自學(xué)）我國(guó)發(fā)展?fàn)顩r（自學(xué)）

5、我國(guó)發(fā)展?fàn)顩r（自學(xué)）2.2 2.2 生物質(zhì)壓縮成型原理生物質(zhì)壓縮成型原理纖維素：加熱到約纖維素：加熱到約150 150 o oC C時(shí)不發(fā)生顯時(shí)不發(fā)生顯著變化，超過(guò)此溫度會(huì)由于脫水而逐著變化，超過(guò)此溫度會(huì)由于脫水而逐漸焦化。漸焦化。半纖維素：熱解一般發(fā)生在半纖維素：熱解一般發(fā)生在473573K473573K，在高溫區(qū)域，木聚糖熱解產(chǎn)物大部分在高溫區(qū)域，木聚糖熱解產(chǎn)物大部分是揮發(fā)分和焦炭，焦炭產(chǎn)量約是揮發(fā)分和焦炭，焦炭產(chǎn)量約1020%1020%。木質(zhì)素：木質(zhì)素：100 100 o oC C開(kāi)始軟化，開(kāi)始軟化，160 160 o oC C開(kāi)始開(kāi)始熔融形成膠體物質(zhì)。熔融形成膠體物質(zhì)。壓縮成型工藝過(guò)程

6、壓縮成型工藝過(guò)程原料干燥成型利用炭化木炭壓縮成型的原理壓縮成型的原理用成型機(jī)將松散的生物質(zhì)原料在高壓條用成型機(jī)將松散的生物質(zhì)原料在高壓條件下，依靠機(jī)械與生物質(zhì)之間及其生物件下，依靠機(jī)械與生物質(zhì)之間及其生物質(zhì)相互之間摩擦產(chǎn)生的熱量或外部加熱，質(zhì)相互之間摩擦產(chǎn)生的熱量或外部加熱，使木質(zhì)素軟化，經(jīng)壓縮成型得到具有一使木質(zhì)素軟化，經(jīng)壓縮成型得到具有一定形狀和規(guī)格的新型燃料。定形狀和規(guī)格的新型燃料。生物質(zhì)壓縮成型的黏結(jié)機(jī)制生物質(zhì)壓縮成型的黏結(jié)機(jī)制生物質(zhì)成型塊的品質(zhì)受到諸多因素影響生物質(zhì)成型塊的品質(zhì)受到諸多因素影響-根本上影響或制約著成型塊內(nèi)部的黏結(jié)方式和黏結(jié)力大小，根本上影響或制約著成型塊內(nèi)部的黏結(jié)方式

7、和黏結(jié)力大小，造成成型塊物理品質(zhì)的差異。造成成型塊物理品質(zhì)的差異。19621962年，德國(guó)年，德國(guó)RumpfRumpf，黏結(jié)力類(lèi)型和黏結(jié)方式分類(lèi)：，黏結(jié)力類(lèi)型和黏結(jié)方式分類(lèi)：固體顆粒橋接或架橋固體顆粒橋接或架橋非自由移動(dòng)黏結(jié)劑作用的黏結(jié)力非自由移動(dòng)黏結(jié)劑作用的黏結(jié)力自由移動(dòng)液體的表面張力和毛細(xì)壓力自由移動(dòng)液體的表面張力和毛細(xì)壓力離子鍵的分子吸引力（范德華力）或靜電引力離子鍵的分子吸引力（范德華力）或靜電引力固體粒子間的充填和嵌合固體粒子間的充填和嵌合生物質(zhì)壓縮成型的粒子特性生物質(zhì)壓縮成型的粒子特性構(gòu)成生物質(zhì)成型塊的主要物質(zhì)形態(tài)為不同粒徑的粒子，粒子在構(gòu)成生物質(zhì)成型塊的主要物質(zhì)形態(tài)為不同粒徑的粒

8、子，粒子在壓縮過(guò)程中表現(xiàn)出的充填特性、流動(dòng)特性和壓縮特性對(duì)生物質(zhì)壓縮過(guò)程中表現(xiàn)出的充填特性、流動(dòng)特性和壓縮特性對(duì)生物質(zhì)的壓縮成型有很大影響。的壓縮成型有很大影響。生物質(zhì)壓縮通常分為兩個(gè)階段生物質(zhì)壓縮通常分為兩個(gè)階段壓縮初期，較低的壓力傳遞至生物質(zhì)壓縮初期，較低的壓力傳遞至生物質(zhì)顆粒中，使原先松散堆積的固體顆粒顆粒中，使原先松散堆積的固體顆粒排列結(jié)構(gòu)開(kāi)始改變，內(nèi)部空隙率減少。排列結(jié)構(gòu)開(kāi)始改變，內(nèi)部空隙率減少。壓力逐漸增大時(shí)，生物質(zhì)大顆粒在壓壓力逐漸增大時(shí)，生物質(zhì)大顆粒在壓力作用下破裂，變成更加細(xì)小的粒子，力作用下破裂，變成更加細(xì)小的粒子，發(fā)生變形或塑性流動(dòng)，粒子開(kāi)始填充發(fā)生變形或塑性流動(dòng)，粒子開(kāi)

9、始填充空隙，粒子間更加緊密地接觸，一部空隙，粒子間更加緊密地接觸，一部分參與應(yīng)力儲(chǔ)存于成型塊內(nèi)部，使粒分參與應(yīng)力儲(chǔ)存于成型塊內(nèi)部，使粒子間結(jié)合更牢固。子間結(jié)合更牢固。生物質(zhì)壓縮成型的電勢(shì)特性生物質(zhì)壓縮成型的電勢(shì)特性根據(jù)傳統(tǒng)的動(dòng)電學(xué)理論，一旦固體顆粒與液體接觸，在固體顆根據(jù)傳統(tǒng)的動(dòng)電學(xué)理論，一旦固體顆粒與液體接觸，在固體顆粒表面會(huì)發(fā)生電荷的優(yōu)先吸附現(xiàn)象，這使固相表面帶電荷，與粒表面會(huì)發(fā)生電荷的優(yōu)先吸附現(xiàn)象，這使固相表面帶電荷，與固體表面接觸的周?chē)后w會(huì)形成相反電荷的擴(kuò)散層，構(gòu)成了雙固體表面接觸的周?chē)后w會(huì)形成相反電荷的擴(kuò)散層，構(gòu)成了雙電層。電層。固體顆粒表面和液體內(nèi)部的電勢(shì)差，固體顆粒表面和液體

10、內(nèi)部的電勢(shì)差，F(xiàn) F（電勢(shì)）（電勢(shì)） 對(duì)生物質(zhì)顆粒的壓縮成型起排斥作用。減小對(duì)生物質(zhì)顆粒的壓縮成型起排斥作用。減小F F，可少加或，可少加或 不加黏結(jié)劑情況下，提高成型塊強(qiáng)度。不加黏結(jié)劑情況下，提高成型塊強(qiáng)度。某些有機(jī)化合物可以作為添加劑，中和某些有機(jī)化合物可以作為添加劑，中和F F電勢(shì)，例如聚環(huán)氧乙烷。電勢(shì)，例如聚環(huán)氧乙烷。生物質(zhì)壓縮成型的化學(xué)成分因素生物質(zhì)壓縮成型的化學(xué)成分因素生物質(zhì)的組織結(jié)構(gòu)和組成成分不同造成生物質(zhì)成型塊的物理品生物質(zhì)的組織結(jié)構(gòu)和組成成分不同造成生物質(zhì)成型塊的物理品質(zhì)出現(xiàn)較大差異。質(zhì)出現(xiàn)較大差異。主要成分：纖維素、半纖維素、木質(zhì)素主要成分：纖維素、半纖維素、木質(zhì)素其他成分

11、：?jiǎn)螌?、果膠質(zhì)、萃取物、色素、灰分其他成分：?jiǎn)螌?、果膠質(zhì)、萃取物、色素、灰分木質(zhì)素：最好的內(nèi)在黏結(jié)劑木質(zhì)素：最好的內(nèi)在黏結(jié)劑 水分可降低木質(zhì)素的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，使生物質(zhì)在較低水分可降低木質(zhì)素的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，使生物質(zhì)在較低 溫度下成型溫度下成型其他黏結(jié)劑：腐殖質(zhì)、樹(shù)脂、蠟質(zhì)等其他黏結(jié)劑：腐殖質(zhì)、樹(shù)脂、蠟質(zhì)等2.3 2.3 生物質(zhì)壓縮成型的主要影響因素生物質(zhì)壓縮成型的主要影響因素原料種類(lèi)的影響原料種類(lèi)的影響原料含水率的影響原料含水率的影響原料粒度的影響原料粒度的影響成型壓力的影響成型壓力的影響溫度的影響溫度的影響原料種類(lèi)的影響原料種類(lèi)的影響原料的種類(lèi)不但影響成型質(zhì)量，如成型塊的密度、強(qiáng)度、熱值原

12、料的種類(lèi)不但影響成型質(zhì)量，如成型塊的密度、強(qiáng)度、熱值等，而且影響成型機(jī)的產(chǎn)量及動(dòng)力消耗。等，而且影響成型機(jī)的產(chǎn)量及動(dòng)力消耗。難于壓縮，即在壓難于壓縮，即在壓力作用下變形較小力作用下變形較小易于壓縮，即在壓易于壓縮，即在壓力作用下變形較大力作用下變形較大木材木材（秸稈）（秸稈）植物纖維植物纖維原料含水率的影響原料含水率的影響無(wú)論是顆粒燃料還是塊狀燃料，含水率嚴(yán)重影響常溫成型產(chǎn)品無(wú)論是顆粒燃料還是塊狀燃料，含水率嚴(yán)重影響常溫成型產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。質(zhì)量和產(chǎn)量。適宜的含水率一般在適宜的含水率一般在1218%1218%，最佳含水率在，最佳含水率在15%15%左右。左右。含水率小于含水率小于15%15%，燃

13、料密度隨含水率的增加呈增大趨勢(shì)，燃料密度隨含水率的增加呈增大趨勢(shì)，含水率大于含水率大于15%15%，燃料密度快速下降，成型塊表面有裂，燃料密度快速下降，成型塊表面有裂紋，甚至不能成型。紋，甚至不能成型。原料原料含水率含水率/%/%4 46 68 8101012121414木屑木屑不成型不成型成型成型成型成型成型成型成型成型不成型不成型秸稈秸稈不成型不成型成型成型成型成型成型成型成型成型不成型不成型原料粒度的影響原料粒度的影響對(duì)于某一確定的成型方式，原料的粒度大小應(yīng)不大于某一尺寸。對(duì)于某一確定的成型方式，原料的粒度大小應(yīng)不大于某一尺寸。粒度小粒度小 延伸率或變形率大延伸率或變形率大 容易壓縮容易

14、壓縮粒度大粒度大 延伸率或變形率大小延伸率或變形率大小 難壓縮難壓縮原料粒度影響成型機(jī)的效率和成型物的質(zhì)量原料粒度影響成型機(jī)的效率和成型物的質(zhì)量原料粒度較大原料粒度較大成型機(jī)不能有效地工作，能耗大，產(chǎn)量小成型機(jī)不能有效地工作，能耗大，產(chǎn)量小原料粒度不均勻原料粒度不均勻表面將產(chǎn)生裂紋，密度和強(qiáng)度降低表面將產(chǎn)生裂紋，密度和強(qiáng)度降低特殊：沖壓成型特殊：沖壓成型要求粒度較大，粒度較小容易脫落要求粒度較大，粒度較小容易脫落成型壓力的影響成型壓力的影響常溫成型，在比較大的壓力下，可以獲得密度高的成型燃料。常溫成型，在比較大的壓力下，可以獲得密度高的成型燃料。對(duì)于環(huán)模壓縮，由于難以測(cè)量成型壓力，一般以壓縮比

15、大小來(lái)對(duì)于環(huán)模壓縮，由于難以測(cè)量成型壓力，一般以壓縮比大小來(lái)表示成型壓力的相對(duì)大小。表示成型壓力的相對(duì)大小。壓縮比增大，燃料密度增加壓縮比增大，燃料密度增加一般情況，壓力較小時(shí)，密度隨壓力增加一般情況，壓力較小時(shí)，密度隨壓力增加而增加的幅度較大，而壓力增大到一定值而增加的幅度較大，而壓力增大到一定值以后，成型塊的密度增加變得緩慢。以后，成型塊的密度增加變得緩慢。壓力和密度的關(guān)系：壓力和密度的關(guān)系：P=crP=crm mc,mc,m為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，適用于為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，適用于12MPa12MPa溫度的影響溫度的影響加熱的作用加熱的作用可使原料中含有的木質(zhì)素軟化，起到可使原料中含有的木質(zhì)素軟化，起到黏結(jié)劑

16、的作用。黏結(jié)劑的作用。使原料本身變軟，變得容易壓縮。使原料本身變軟，變得容易壓縮。溫度過(guò)低，傳入套筒的熱量少，不足以使原料中的木質(zhì)素塑化，溫度過(guò)低，傳入套筒的熱量少，不足以使原料中的木質(zhì)素塑化，加大原料與套筒之間的摩擦，無(wú)法成型；溫度過(guò)高，原料分解加大原料與套筒之間的摩擦，無(wú)法成型；溫度過(guò)高，原料分解嚴(yán)重，輸送過(guò)快，不能形成有效壓力，無(wú)法成型。嚴(yán)重，輸送過(guò)快，不能形成有效壓力，無(wú)法成型。原料原料溫度溫度/ /o oC C180180200200220220240240260260280280木屑木屑不成型不成型不成型不成型成型緩慢成型緩慢成型較快成型較快成型快成型快不成型不成型秸稈秸稈不成型不

17、成型不成型不成型成型緩慢成型緩慢成型較快成型較快成型快成型快表面炭化表面炭化2.4 2.4 生物質(zhì)壓縮成型工藝技術(shù)生物質(zhì)壓縮成型工藝技術(shù)壓縮成型工藝類(lèi)型壓縮成型工藝類(lèi)型螺旋擠壓螺旋擠壓成型技術(shù)成型技術(shù)活塞擠活塞擠壓技術(shù)壓技術(shù)壓輥式成型技術(shù)壓輥式成型技術(shù)工作原理：采用壓輪和模具之間擠壓力摩擦力相互作用原理，工作原理：采用壓輪和模具之間擠壓力摩擦力相互作用原理，使物料獲得成型。物料在加工過(guò)程中無(wú)需加入任何添加劑或使物料獲得成型。物料在加工過(guò)程中無(wú)需加入任何添加劑或粘結(jié)劑。粘結(jié)劑。熱壓縮熱壓縮對(duì)成型前粉料含水率有嚴(yán)格要求，對(duì)成型前粉料含水率有嚴(yán)格要求，812%812%。螺旋擠壓式成型機(jī)是最早研制生產(chǎn)

18、的熱壓成型機(jī)，其原理是利用螺桿螺旋擠壓式成型機(jī)是最早研制生產(chǎn)的熱壓成型機(jī)，其原理是利用螺桿輸送推進(jìn)和擠壓生物質(zhì)。加熱器加溫時(shí)由溫控器自動(dòng)控制在設(shè)定的溫輸送推進(jìn)和擠壓生物質(zhì)。加熱器加溫時(shí)由溫控器自動(dòng)控制在設(shè)定的溫度值。這類(lèi)成型機(jī)具度值。這類(lèi)成型機(jī)具有運(yùn)行平穩(wěn)、生產(chǎn)連續(xù)、所產(chǎn)成型棒易燃等特性有運(yùn)行平穩(wěn)、生產(chǎn)連續(xù)、所產(chǎn)成型棒易燃等特性。其主要技術(shù)問(wèn)題是其主要技術(shù)問(wèn)題是成型部件磨損嚴(yán)重，使用壽命短，單位產(chǎn)品能耗高成型部件磨損嚴(yán)重，使用壽命短，單位產(chǎn)品能耗高。螺螺旋旋擠擠壓壓式式成成型型機(jī)機(jī)活塞擠壓式成型機(jī)中原料的成型是靠柱塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。利用外力，活塞擠壓式成型機(jī)中原料的成型是靠柱塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)

19、的。利用外力，通過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)柱塞。將松散的生物質(zhì)擠壓成生物質(zhì)成型塊。通過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)柱塞。將松散的生物質(zhì)擠壓成生物質(zhì)成型塊。與螺旋擠壓式成型機(jī)相比，與螺旋擠壓式成型機(jī)相比，由于改變了成型部件與原料的作用方式，改善了成型由于改變了成型部件與原料的作用方式，改善了成型部件磨損嚴(yán)重的現(xiàn)象，其使用壽命有所提高部件磨損嚴(yán)重的現(xiàn)象，其使用壽命有所提高，單位產(chǎn)品能耗也有下降，但由于機(jī)，單位產(chǎn)品能耗也有下降，但由于機(jī)械驅(qū)動(dòng)柱塞式成型機(jī)存在較大的振動(dòng)負(fù)荷，易造成機(jī)器運(yùn)行穩(wěn)定性差，噪音較大。械驅(qū)動(dòng)柱塞式成型機(jī)存在較大的振動(dòng)負(fù)荷，易造成機(jī)器運(yùn)行穩(wěn)定性差，噪音較大?；罨钊麛D擠壓壓式式成成型型機(jī)機(jī)螺旋擠

20、壓式和活塞沖壓式兩者的技術(shù)對(duì)比螺旋擠壓式和活塞沖壓式兩者的技術(shù)對(duì)比參數(shù)參數(shù)螺旋擠壓式螺旋擠壓式活塞沖壓式活塞沖壓式參數(shù)參數(shù)螺旋擠壓式螺旋擠壓式活塞沖壓式活塞沖壓式原料最佳含水率原料最佳含水率/%/%8 89 910101515密度密度/ /（t/mt/m3 3）1 11.41.41 11.21.2接觸部位磨損接觸部位磨損在螺旋在螺旋處處有有較大較大的的磨損磨損活塞和模有活塞和模有輕度磨損輕度磨損維護(hù)費(fèi)維護(hù)費(fèi)低低高高工作方式工作方式連續(xù)連續(xù)間斷間斷燃燒燃燒性能性能非常好非常好一般一般動(dòng)動(dòng)力消耗力消耗/ /（kWhkWh）/t/t60605050均勻性均勻性均勻均勻不不均勻均勻壓輥式成型機(jī)主要用于

21、生產(chǎn)顆粒狀成型燃料。壓輥式成型機(jī)的基本工作部件由壓壓輥式成型機(jī)主要用于生產(chǎn)顆粒狀成型燃料。壓輥式成型機(jī)的基本工作部件由壓輥和平模組成，其中壓輥可以繞自己的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，壓輥的外刷加工有齒或槽，用于輥和平模組成，其中壓輥可以繞自己的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，壓輥的外刷加工有齒或槽，用于壓緊原料而不致打滑。平模上加工有成型孔，原料進(jìn)入壓輥和環(huán)模之間，在壓輥壓緊原料而不致打滑。平模上加工有成型孔，原料進(jìn)入壓輥和環(huán)模之間，在壓輥的作用下被壓入成型孔內(nèi)。從成型孔內(nèi)壓出的原料就變成園柱形或棱柱形。的作用下被壓入成型孔內(nèi)。從成型孔內(nèi)壓出的原料就變成園柱形或棱柱形。壓壓輥輥擠擠壓壓式式成成型型機(jī)機(jī)平模顆粒成型機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖平模顆粒成型

22、機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖壓輥式環(huán)模成型機(jī)壓輥式環(huán)模成型機(jī)生物質(zhì)成型套筒生物質(zhì)成型套筒炭化成型工藝炭化成型工藝（1 1）先成型后炭化工藝）先成型后炭化工藝原料原料粉碎粉碎干燥干燥成型成型炭化炭化冷卻冷卻包裝包裝（2 2）先炭化后成型工藝）先炭化后成型工藝原料原料粉碎粉碎除雜除雜炭化炭化混合黏混合黏結(jié)劑結(jié)劑擠壓擠壓成型成型成品成品干燥干燥包裝包裝炭化成型工藝的特點(diǎn)：炭化成型工藝的特點(diǎn)：炭化過(guò)程高分子組分受熱裂解轉(zhuǎn)化成炭，炭化過(guò)程高分子組分受熱裂解轉(zhuǎn)化成炭，并釋放出揮發(fā)分，因而其擠壓加工性能得到并釋放出揮發(fā)分，因而其擠壓加工性能得到改善，功率消耗也明顯下降。改善，功率消耗也明顯下降。炭化后的原料在擠壓成型后維持

23、既定形狀炭化后的原料在擠壓成型后維持既定形狀的能力較差，故成型時(shí)一般都要加入一定量的能力較差，故成型時(shí)一般都要加入一定量的黏結(jié)劑。的黏結(jié)劑。冷壓縮成型工藝?yán)鋲嚎s成型工藝在常溫下，將生物質(zhì)顆粒通過(guò)特殊的擠壓方式成型的過(guò)程。在常溫下，將生物質(zhì)顆粒通過(guò)特殊的擠壓方式成型的過(guò)程。其黏結(jié)力主要是靠擠壓過(guò)程所產(chǎn)生的熱量，是生物質(zhì)中的其黏結(jié)力主要是靠擠壓過(guò)程所產(chǎn)生的熱量，是生物質(zhì)中的木質(zhì)素產(chǎn)生塑化黏接。黏結(jié)劑的選擇至關(guān)重要。木質(zhì)素產(chǎn)生塑化黏接。黏結(jié)劑的選擇至關(guān)重要。對(duì)原料含水率要求不高。對(duì)原料含水率要求不高。顆粒成型機(jī)理不同，冷壓縮技術(shù)的工藝只需要粉碎和壓縮顆粒成型機(jī)理不同，冷壓縮技術(shù)的工藝只需要粉碎和壓縮

24、兩個(gè)環(huán)節(jié)。兩個(gè)環(huán)節(jié)。特點(diǎn)：特點(diǎn)：與熱壓縮相比，冷壓縮一般需要的壓力特別大，但具有原與熱壓縮相比，冷壓縮一般需要的壓力特別大，但具有原料適用性廣，設(shè)備系統(tǒng)簡(jiǎn)單、體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格低、料適用性廣，設(shè)備系統(tǒng)簡(jiǎn)單、體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格低、可移動(dòng)性強(qiáng)、顆粒成型能耗低、成本低等優(yōu)點(diǎn)?？梢苿?dòng)性強(qiáng)、顆粒成型能耗低、成本低等優(yōu)點(diǎn)。2.5 2.5 生物質(zhì)成型燃料的性能指標(biāo)生物質(zhì)成型燃料的性能指標(biāo) 生物質(zhì)成型燃料的物理特性生物質(zhì)成型燃料的物理特性（直接決定成型燃料的使用要求、運(yùn)輸要求和收藏條件）（直接決定成型燃料的使用要求、運(yùn)輸要求和收藏條件）松弛密度松弛密度耐久性耐久性2. 2. 生物質(zhì)成型燃料的燃燒特性生物質(zhì)

25、成型燃料的燃燒特性生物質(zhì)成型燃料的物理特性生物質(zhì)成型燃料的物理特性（1 1）松弛密度）松弛密度生物質(zhì)成型塊在出模后，由于彈性變形和應(yīng)力松弛，其壓縮密生物質(zhì)成型塊在出模后，由于彈性變形和應(yīng)力松弛，其壓縮密度逐漸減小，一定時(shí)間后密度趨于穩(wěn)定，此時(shí)成型塊的密度成度逐漸減小，一定時(shí)間后密度趨于穩(wěn)定，此時(shí)成型塊的密度成為松弛密度。為松弛密度。松弛密度比模內(nèi)的最終壓縮密度小，通常采用無(wú)量綱參數(shù)松弛密度比模內(nèi)的最終壓縮密度小，通常采用無(wú)量綱參數(shù)-松弛比松弛比，即模，即模內(nèi)物料的最大壓縮密度與松弛密度的比值描述成型塊的松弛密度。內(nèi)物料的最大壓縮密度與松弛密度的比值描述成型塊的松弛密度。影響因素：生物質(zhì)的含水率

26、、組成成分。影響因素：生物質(zhì)的含水率、組成成分。提高松弛密度提高松弛密度采用適宜的壓縮時(shí)間，控制成型塊在模具內(nèi)采用適宜的壓縮時(shí)間，控制成型塊在模具內(nèi)的應(yīng)力松弛和彈性變形，阻止成型塊出模后的應(yīng)力松弛和彈性變形，阻止成型塊出模后壓縮密度的減小趨勢(shì)。壓縮密度的減小趨勢(shì)。生物質(zhì)粉碎盡可能減小粒度，適當(dāng)提高生物質(zhì)生物質(zhì)粉碎盡可能減小粒度，適當(dāng)提高生物質(zhì)壓縮成型的壓力、溫度或添加黏結(jié)劑，最大限壓縮成型的壓力、溫度或添加黏結(jié)劑，最大限度降低成型塊內(nèi)部的空隙率，增強(qiáng)結(jié)合力。度降低成型塊內(nèi)部的空隙率，增強(qiáng)結(jié)合力。（2 2）耐久性）耐久性反映成型塊的黏結(jié)性能，是由成型塊的壓縮條件及松弛密度決反映成型塊的黏結(jié)性能，

27、是由成型塊的壓縮條件及松弛密度決定的。定的。耐久性體現(xiàn)在成型塊的不同使用性能和儲(chǔ)藏性能方面，具體細(xì)耐久性體現(xiàn)在成型塊的不同使用性能和儲(chǔ)藏性能方面，具體細(xì)化為：化為：抗變形性抗變形性-采用強(qiáng)度試驗(yàn)測(cè)量其拉伸強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度，用失采用強(qiáng)度試驗(yàn)測(cè)量其拉伸強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度，用失效載荷值表示成型塊的強(qiáng)度；效載荷值表示成型塊的強(qiáng)度；抗跌（滾）碎性抗跌（滾）碎性-用跌落試驗(yàn)和翻滾試驗(yàn)或沖擊試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)；用跌落試驗(yàn)和翻滾試驗(yàn)或沖擊試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)；抗?jié)B水性抗?jié)B水性-計(jì)算成型塊在一定時(shí)間內(nèi)進(jìn)入水中的吸水率，或計(jì)算成型塊在一定時(shí)間內(nèi)進(jìn)入水中的吸水率，或記錄成型塊在水中完全剝落分解的時(shí)間；記錄成型塊在水中完全剝落分解的時(shí)間；抗吸濕性抗吸濕性生物質(zhì)成型燃料的燃燒特性生物質(zhì)成型燃料的燃燒特性生物質(zhì)成型燃料密度較大，揮發(fā)分的溢出速度和傳熱速度都比生物質(zhì)成型燃料密度較大，揮發(fā)分的溢出速度和傳熱速度都比生物質(zhì)大大降低。生物質(zhì)大大降低。燃燒開(kāi)始時(shí)，揮發(fā)分慢慢分解，燃燒處于動(dòng)力區(qū)燃燒開(kāi)始時(shí)，揮發(fā)分慢慢分解，燃燒處于動(dòng)力區(qū)，隨著揮發(fā)分，隨著揮發(fā)分燃燒逐漸進(jìn)入過(guò)渡區(qū)和擴(kuò)散區(qū)，燃燒速度適中，能夠使揮發(fā)分