生物质固体成型燃料成型工艺进展研究

2012年第5期总第243期

中国农机化

ChineseAgriculturalMechanization

No.5,2012

87TotalNo.243

生物质固体成型燃料成型工艺进展研究*

张林海1,2，侯书林1，田宜水2，赵立欣2，孟海波2

(1.中国农业大学工学院，北京市，100083；2.农业部规划设计研究院，北京市，100125)

摘要：介绍了生物质固体成型燃料技术和工艺的概念，回顾了国内外产业现状，提出生物质固体成型燃料的生产工艺分类方法，比较研究颗粒和压块成型工艺，分析了生物质固体成型设备和工艺配套设备现状，指出了生物质固体成型的设备与工艺存在的主要问题，并提出我国生物质成型工艺的发展方向，为生产中设备和工艺优化指以方向。关键词：生物质；固体成型；成型工艺；压块成型；颗粒成型中图分类号：S225.91+2

文献标识码：B

doi:10.3969/j.issn.1006-7205.2012.05.025

张林海,侯书林,田宜水,赵立欣,孟海波.生物质固体成型燃料成型工艺进展研究[J].中国农机化,2012,(5):87~91,100

ZHANGLin-hai,HOUShu-lin,TIANYi-shui,ZHAOLi-xin,MENGHai-bo.MoldingprocessresearchonDensifiedbiofuel[J].ChineseAgriculturalMechanization,2012,(5):87~91,100

0引言

生物质指利用太阳能经光合作用合成的任何有机

装等工序，能够自动连续稳定生产线的生产工艺为连续生产。单机生产则主要依靠人工间歇性上料，为非连续生产。按自动化程度，可分为自动化生产工艺和非自动化生产工艺。各生产工艺的生产线的主要产品或多数产品的工艺路线和工序劳动量比例，决定了一条生产线上拥有为完成某几种产品的加工任务所必需的机器设备，机器设备的排列和工作地的布置等。各生产工艺的工艺路线通过调整其中的工艺参数，以适应产品的生产需要，采用最佳的生产工艺能取得良好的经济效益。

本文对生物质固体成型燃料成型的生产工艺进行研究，就生物质固体成型燃料的产业现状作一个概述，对生产工艺所要求的生产线的成型机以及配套设备现状与存在的问题进行研究，探讨解决制约规模化和产业化生产中的工艺路线与相关设备的技术途径。

物，包括农林副产品及加工剩余物、能源作物，以及人畜粪便等有机废物。生物质能指利用生物质转化成的能源[1]。全球生物质资源丰富，生物质能作为唯一能够保存的可再生能源，其推广和利用将对能源结构的改善和能源需求的短缺发挥其必要的作用。生物质固体成型燃料技术指在一定温度和压力作用下，利用木质素充当粘合剂将松散的秸秆、树枝和木屑等农林生物质压缩成棒状、块状或颗粒状等成型燃料[1]，是目前国内外利用生物质能比较普遍且效果显著的技术之一。

生物质固体成型燃料成型工艺是指将秸秆等生物质原料加工成固体成型燃料的方法、技术等，包括整条生产线技术和设备。现在生物质固体成型燃料产品一般为块状和颗粒状两种形式，因其工艺参数要求不同，所需的成型生产工艺也有较大差别，可分为压块生产工艺和颗粒生产工艺。按照生产的连续性，可分为连续生产工艺和单机生产工艺。具有原料粉碎、干燥、输送、混配、喂料、成型、切断、冷却、计量包

收稿日期：2012年3月9日

修回日期：2012年6月11日

1国内外产业发展现状

因全球传统能源———石油、煤炭和天然气的减

少，和温室气体排放的压力等原因，生物质固体成型技术受到国外发达国家的普遍重视。根据欧盟制订的

*基金项目：科技部国际科技合作项目(2011DFAG0600)

张林海，男，1976年生，河南人，中国农业大学工学院博士研究生，农业部规划设计研究院讲师；研究方向为生物质能源技术与装备。

侯书林，1959生，男，山东人，中国农业大学教授、博士生导师；研究方向为机械设计及制造工艺。

田宜水，男，1972年生，农业部规划设计研究院研究员；研究方向为节能，可再生能源技术和设备的研究、开发与推广，以及能源政策的研究。

赵立欣，女，1967年生，甘肃省兰州市人，博士，农业部规划设计研究院研究员；研究方向为可再生能源及生态环境保护。孟海波，男，1972年生，山东人，博士，农业部规划设计研究院；研究方向为生物质资源开发利用方面的技术研究。

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处，生产能力已达3Mt，实现了规模化生产。

2012年

《欧盟生物质能行动计划》，从2009到2020年将利用生物质能占消耗能源的14%提高到20%。在2010年，芬兰、瑞典和奥地利等国家的生物质能利用，依次占该国一次能源消耗量的18%、16%和10%，其中

2生物质加工工艺路线

生物质固体成型燃料成型工艺是指将秸秆等生物

2010年瑞典共有94家颗粒生产企业，总生产能力约2.20Mt[2~6]。

我国从20世纪80年代起开始致力于生物质压缩成型技术的研究，也取得了不少成果。2008年农业部规划设计研究院在北京市大兴区建成年产20kt固体成型燃料生产线示范厂，其中包括年产10kt的颗粒燃料生产线和10kt的压块燃料生产线，主要以玉米秸、木屑为主，兼顾加工麦秸、花生壳、棉秆等为原料。2009年，吉林省辉南宏日新能源公司在辉南县建成以林业生物质为原料的生产线，该线生产能力是15kt/年，次年该公司在大兴沟，蛟河各建成一条相同的生产线。随后全国又建成北京延庆生物质压块燃料示范点、安徽淮南生物质颗粒示范点等10余处。目前，河南、江苏、北京、吉林、湖北、山东、黑龙江、辽宁等省市建成年产万吨以上成型燃料厂100余

粗粉碎

干燥

质原料加工成固体成型燃料的方法、技术等，包括整条生产线参数调整技术及设备。生物质固体成型燃料产品为块状、颗粒状和棒状三种形式，按照产品形状分为压块、颗粒和棒状生产工艺。按照生产的连续性，可分为连续生产工艺和单机生产工艺。具有原料粉碎、干燥、输送、混配、喂料、成型、切断、冷却、计量包装等工序，能够自动连续稳定生产的生产工艺为连续生产；单机生产为非连续生产。按自动化程度可分为自动化和非自动化生产工艺。生产中自动调整设备工艺参数，以适应产品的生产需要，为自动化生产工艺。

国外发达国家的生物质固体成型多为连续自动化生产工艺，其生物质原料多来源于农场、农产品加工厂或木材加工厂，来源集中，原料较单一，生产中一般不考虑物料混配工序，图1是瑞典BooForssjoEner-

giAB的生物质固体成型生产工艺路线实例。

细粉碎

原料仓

颗粒成型冷却筛分包装

图1瑞典生物质固体成型工艺流程图

我国现阶段多为单机生产，其生产只需要粉碎和成型两个工序，人工间歇性上料，依靠生产者的经验判别在生产中上料量的和上料的湿度等等，工艺简单，成本低，但劳动强度大，产品质量不稳定，效率低，单机生产工艺路线如下图2所示。

连续生产中，我国常用的有压块和颗粒成型，其工艺有所不同。目前国内的连续自动化生产工艺多应用在压块和颗粒成型工艺中。

压块成型工艺路线，通常是原料通过圆柱形或棱柱形的模孔成型，模具直径或横截面的对角线通常大于25mm，在此成型工艺中，原料含水率要求一般为

10%~20%，原料粒度一般低于50mm时都可成型，工艺路线如图3所示。

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图2生物质单机成型工艺流程图

1.粉碎2.输送3.原料仓4.强制喂料器5.成型机

第5期张林海等:生物质固体成型燃料成型工艺进展研究89

颗粒成型工艺路线，原料通常通过圆柱形模孔，模具直径一般不大于25 …… 此处隐藏：9991字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……