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生物质燃料颗粒压缩成型的主要五大影响因素

文章作者:Yhqk发布时间:16-10-23 10:22:19 浏览次数:

       生物质原料自身特性的复杂性及多样化,使得影响生物质燃料颗粒压缩成型的因素较多。由于压缩条件、压缩方式、压缩对象等有较大的差异,因此对各因素的较优选择还不能实现统一,对生物质燃料颗粒成型过程及产品性能产生影响有原料种类、成型压力、原料粉碎粒度、原料含水率及加热温度五种主要因素。
生物质燃料颗粒压缩成型的主要五大影响因素       一、原料种类

       不同种类的燃料,其压缩成型特性具有较大差异,原料种类的不同不但影响成型的物理品质,如型密度、强度、热值等,还影响成型机的功耗和单位产量。在大量的农业废弃物中,一般木材肥料难压缩,而纤维素植物秸秆和树皮等容易压缩,在不加热条件下或温度较低时,较难压缩的原料就不易成型,秸秆等纤维素植物则较易成型;但加热条件下或温度较高时,由于木材废料含有较多的木质素,虽然其本身难以压缩成型,但木质素软化能起到黏结作用,在高温条件下成型反而容易,而植物秸秆和树皮等含木质素较少,黏结能力弱,成型反而没有木质原料成型棒结合得牢固,所以,原料种类对压缩成型的影响和成型方式有密切的关系。
       二、成型压力
       成型压力是生物质原料压缩成型较基本的条件,只有施加足够的压力,原料才能被压缩成型。压力为物料在模具中成型提供必要的动力,使松散的生物质变得致密匀实,提高成型燃料的强度,压力过低将不能使原料压紧压实,严重时,不足以克服摩擦力,成型将无法进行。成型压力与模具的形状尺寸有密切的关系,原料从成型腔的一端压入,从另一端挤出(出料端直径小于进料端直径),这时原料的成型压力与原料所受的摩擦力相平衡。在压力较小时,密度随压力增大而大幅度增加,当压力增加到一定值以后,成型物密度的增加就变得缓慢,不同的生物质成型所需压强具有区别,因此模具尺寸会有所不同,这将影响成型过程中生物质原料喂入前后的体积比及设备能耗。
       三、原料粉碎粒度
       原料的粒度大小也影响压缩成型的效果,然而不同的压缩成型方式对粒度的要求不尽相同。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。一般来说,粒度小的原料容易压缩,而粒度大的原料较难压缩。在相同的压力及其条件下,原料的粒径越小,其粒子的延伸率或变形率就越大,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。当原料的粒度较大时,成型机能耗打,工作不稳定,对于机械冲压成型,要求原料有一定尺寸或较长的纤维。原料粒度小反而容易脱落。对于螺旋挤压成型,原料粒度分布较大时,颗粒不均匀,容易导致成型物表面产生裂纹,密度、强度降低。
       四、原料含水率
       原料含水率对成型过程有很大影响,是生物质成型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。当原料含水率过高时,加热过程中产生的蒸汽不能顺利地从成型燃料中心排出,在成型套筒内汽化后易形成高压蒸汽。轻者会造成燃料开裂,表面非常粗糙,严重时,当蒸汽产生的压强大于成型套筒壁与生物质直接的摩擦力时,就会使成型套筒内已连续挤压成型的生物质棒爆炸为数段,从成型套筒内崩出,产生爆鸣,即发生“放炮”现象,不能正常成型。在相同成型温度下,含水率过高会降低无物料的传热速度,一部分热量消耗在蒸发多余的水分上,影响热量的传递并造成能量的不必要损失,当原料含水率太低时,使原料内颗粒间摩擦和抗压强度增大,造成太多的压缩能耗,成型也较为困难,因为微量水分作为一种必不可少的自由基,对木质素的软化、塑化有促进作用,有利于降低木质素的熔融温度,在压力作用下,能与果胶或糖类混合形成胶体也起到黏合剂的作用。对于不同的原料及压缩方式,成型适宜含水率有所不同。
       五、加热温度
       生物质原料压缩成型过程中的加热,一方面可使原料中含有的木质素软化,起到黏合剂的作用,另一方面还可使原料本身是变软,增强物料的塑性和流动性,使物料粒子更易结合,容易压缩,加热温度不但影响原料的成型性,而且影响成型机的工作效率,成型时温度至少不应低于生物质的软化点温度。温度过低,不足以使木质素软化,即使有足够的压力,也不能将原料成型,而且功耗增加。虽然温度对压缩条件有利,但成型温度也不宜过高,过高的温度会造成成型燃料表面严重热分解,出现裂纹,且使成型压力减小,成型物挤压不实,从而降低了强度,导致容易断裂破损。加热温度一般调整在150~300℃之间。颗粒燃料成型虽然没有外热源加热,但成型过程中,原料同颗粒机等机器工作部件之间的摩擦作用也可以将原料加热,同样可使原料所含木质素软化,起到黏合作用。所以温度在生物质成型中是一个重要的影响因素。

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