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生物质燃料成型过程中的主要影响因素分析

2020-12-18
影响生物质压缩成型的主要因素有:原料的种类、含水率,粒度、成型压力、压缩成型模具的形状尺寸,加热温度及成型周期等。 1、原料的种类 不同种类的原料,其压缩成型特性有很大差异。原料的种类不但影响成型的质量,如成型块的密度、强度、热值等,而且影响成型机的产量及动力消耗。在大量的农林废弃物中,有的植物体粉碎以后容易压块成型,有的就比较困难。例如木材废料一般难压缩(在压力作用下变形较小):而纤维状植物秸秆和树皮等容易压缩(在压力作用下变形较大)。在不加热条件下,进行压缩成型时,较难压缩的原料就不易成型,容易压缩的原料则成型也较为容易。但是在加热的条件下进行压缩成型时,如棒状燃料成型机,木材废料虽然难于压缩,但木材本身的木质素含量高,在高温下能起粘结作用。因此,其成型反而容易。而植物秸秆和树皮等,原料的粘结能力弱,因此不易成型.所以原料种类对压缩成型的影响与成型方式有密切关系。 2、原料的粒度 原料粒度的大小也是影响压缩成型的重要因素,对于某一确定的成型方式,原料的粒度大小应不大于某一尺寸。例如:对于直径为6mm的颗粒成型燃料,通常要求原料的粒度不大于5mm。一般来说,粒度小的原料容易压缩,粒度大的原料较难于压缩。原料的粒径越小,在相同的压力及其条件下,其粒子的延伸率或变形较大。即粒径越小越容易成型。这种倾向在要求原料粒度较小的成型方式条件下较为明显。原料的粒度同样影响成型机的效率及成型物的质量。例如原料粒度较大时,成型机将不能有效地工作,能耗大,产量小.原料粒度不均匀,特别是形态差异较大时,成型棒表面将产生裂纹,而且其密度、强度降低。但对有些成型方式,如冲压成型时,要求原料有一定的尺寸或纤维,原料粒度小反而容易产生脱落,420木屑颗粒机,秸秆颗粒机是用户们生产颗粒燃料很好的选择。 3、原料的含水率 原料的含水率是生物质压块成型过程中需要控制的一个重要参数。原料的含水率过高或过低都不能很好地成型。含水率过高,如大于17%,相同成型温度下,会降低生物质的传热速度。一部分热量消耗在蒸发多余水分上,影响热量的传递。蒸发出的水分在成型套筒内汽化后易形成高压蒸汽。当蒸汽产生的压强大于成型套筒壁与生物质间的摩擦力时,就会使成型套简内已连续挤压成型的生物质棒爆为数段,从成型套筒中崩出,即发生“放炮”现象,不能正常成型。含水率过低,如小于8%,不仅需要较高的成型压强,也增加了生物质烘于过程中的能量消耗.对于颗粒成型燃料,一般要求原料的含水率在15%- 25%左右;对于棒状成型燃料,要求原料的含水率不大于17%左右,该生产线的秸秆含水率在7%~17%之间均有良好的成型效果,自然干燥后的秸秆即可进行成型,所需压力也较小。对于含木质素较高的生物质,如锯末类,成型套锥角或锥长可适当小一些;对含木质素较低的生物质,如玉米秸、麦秸等,成型套锥角或锥长可适当大一些。该成型机是通过更换不同锥角和锥长的成型套筒与调整夹紧套的夹紧度来实现使各类生物质成型的。 4、成型压力与模具尺寸 成型压力是材料压缩成型最基本的条件。只有施加足够的压力,原材料才能被压缩成型.但成型压力与模具(成型套筒)的形状尺寸有密切关系。这是因为大多数成型机都采取挤压成型方式,即原料从成型模具的一端连续压入,又从另一端连续挤出,出料端直径小于进料端直径。这时原料挤压所需要的成型压力与容器内壁面的摩接力相平衡,即机器只能产生和摩擦力相同大小的成型压力。而摩擦力的大小与模具的形状尺寸有直接关系。而模具的关键的尺寸是成型套筒的锥角与锥长。由于生物质中木质素的含量差异较大(为14%--32%),不同种类的生物质所需的成型压强也不相同,必然要求有与之配套的成型锥角与锥长.成型锥角与锥长的大小又影响每次喂入生物质前后的体积之比、成型压强及成型棒的密度。当成型套锥角一定增加成型套的锥长,或成型套锥长一定增加成型套的锥角时,成型后所得成型棒的密度都较大,所需的成型压强高、能量消耗大。 5、加热温度 加热温度是影响压块成型的一个显著因素。根据生物质的成型机理,生物质中的木质素能够联结在一起的基本条件是要有合适的成型温度。通过加热,一方面可使原料中含有的木质素软化,起到粘结剂的作用;另一方面还可以使原料本身变软,变得容易压缩。在自然水率条件下,木质素的软化点温度为80~130,当加热到70—100时,木质素的粘合力开始增加,温度达到200~300时可以熔融。因此成型时生物质的加热温度不得低于其软化点温度.加热温度不但影响原料成型性,而且影响成型机的工作效率,加热温度应调整到一个合理的范围。温度过低,不但原料不能成型,而且功耗增加;温度增高,电机功耗减小,但是成型压力减小,成型物挤压不实,密度变小,容易断裂破损,且棒料表面过热烧焦,烟气较大.有些成型方式,如颗粒燃料成型机,虽然没有外热源加热,但在成型过程中,原料和机器部件之间的摩擦作用也可将原料加热到100,同样可使原料所含木质素软化,起到粘结剂作用。另外成型温度过高,不仅不能有效地提高生产效率,而且还会出现以下问题: (1)由于加热圈设在成型套筒外表面,会使成型套简产生退火现象,使其耐磨性降低,使用寿命缩短; (2)温度过高会使紧贴成型套筒内壁的生物质形成的碳化层太厚,表面变软滑,摩擦阻力减少,不能成型; (3)由于生物质原料中水分的存在,温度过高,生物质在于馏过程中易产生高压蒸汽,会发生“放气”或“放炮”现象,中断成型。 6、成型周期 该系统成型机右端活塞冲杆在套筒中移动一个行程完成预压紧一塑性变形一保型一停歇换向这样一个成型周期。停歇换向后,左端活塞冲杆进入下一个成型周期。正常运行时,预压紧段所需压强最小,基本为空行程油压,活塞冲杆停止移动时,生物质进入保型段。保型段所需压强最大,基本达到了液压系统额定压强。若停歇换向段(时间)一定,则增加成型周期,保型段(时间)增加,保型耗能增高,生产率降低;减少成型周期,则保型段(时间)减少,生物质有可能不能成型。该系统成型机在保证成型、保型和换向所需时间的前提下,成型周期为7S。 7、摩擦力 秸秆压缩过程中,由于在成型锥套和保型筒内的成型块承受着锥套和保型筒对其施加的径向力,这将产生摩擦力并消耗一定的能量。Merves用含水率范围在8%~23%的秸秆和干草试验得出的结果是:用于压缩的能量占37%~40%,其余的能量主要用于克服摩擦力。 同创新能源生产销售秸秆颗粒机、木屑颗粒机等生物质燃料成型机械设备,同时我们还有大量的杨木木屑生物质颗粒燃料出售。
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