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生物质能开发利用应用节能技术

2018-05-11 23:00编辑:潍坊良友精细化工有限公司人气:


  随着化石燃料短缺和其使用时产生的污染问题的加剧,人们对生物质能源的开发利用技术日益重视起来,本文介绍了生物质燃料的特点、压缩成型技术、气化技术和连续干馏制气技术等节能技术。倡导寻求适合地区特点的生物质能资源系统利用的新模式,推广改进农村燃料结构,提高农民的生活质量。

  引言

  生物质能是指来源于木材、秸秆、动物粪便等生物质的能源。与化石能源不同,他们来自新近生存过的生物,这些生物质可以通过直接燃烧来获取能量,也可以转化为生物质燃料。由于其可再生性,被认为是未来能源和化学燃料的重要来源,约占世界所有可再生能源的2/3。我国是一个农业大国,生物质资源十分丰富,仅农村每年产生的生物质燃料可折合217×108t标准煤,占农村总耗能的40%左右。但是生物质能在我国商业用能结构所占的比例极小,主要被作为一次能源在农村被利用,大部分被直接作为燃料燃烧或废弃,利用水平低,浪费严重,且污染环境,所以充分开发、系统合理的应用生物质能,对改善我国农村的能源利用环境,加大生物质能源的高品位利用具有重要的意义。

  1生物质燃料的特性

  1)含碳量少,生物质燃料的含碳量最高不会超过50%,相当于褐煤的含碳量。特别是固定碳的含量明显比较煤少,所以该燃料燃烧的时间短,而且能量密度比较低。

  2)挥发分多,该燃料中的碳多数和氢结合成分子量较低的碳氢化合物,遇热易分解析出挥发物,挥发分里所含能量占其所有能量的一半以上,若燃烧不充分会产生黑烟污染环境。

  3)含氧量多使得生物质易燃,且不需要太多的氧气供应。

  4)生物质燃料密度小,比较容易燃烧尽,灰渣中残留的碳少,但对燃料的运输不利。

  与煤的燃烧类似,生物质燃料的燃烧过程可以分为:预热、干燥、挥发份析出和焦炭燃烧四个阶段。在250℃时热分解开始,在325℃时挥发分可以析出近80%。挥发分的析出时间很短,若通风不足,挥发分有可能未燃烧完全就排除,会产生黑烟甚至浓黄烟。挥发分燃尽后,燃料的剩余物为松散的焦炭,气流运动会将一部分炭粒裹入烟道,形成黑絮,因此若通风过强会降低燃烧效率。固定碳燃烧受到灰分包裹空气较难渗透的影响,易有残炭遗留。

  2生物质压缩成型

  生物质燃料在直接燃烧时存在挥发分逸出过快、空气供给难以控制等问题。

  这些问题在一般的炉灶中不易解决,村民使用时也控制不好。为了改善此类问题,将分布散、形体轻、储运困难、使用不便的生物质燃料压缩成型后使用,能提高燃料的热值,改善燃烧性能,此项技术称为生物质压缩成型技术。在20世纪80年代,此项技术得到较大规模的发展。

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  如上图所示为生物质压缩成型的工艺流程图。农村以秸秆、稻壳等为主的生物质资源丰富,在收集过程中尽可能减少夹带泥土,防止燃烧时结渣,条件允许宜采用机械化收集。粉碎是压缩成型前对物料的基本处理,对稻壳等小尺寸原料只进行清除尺寸较大的异物即可,对秸秆等尺寸较大的农林废弃物,要进行粉碎作业,通常进行两次以上粉碎,一般先用切片机切成小片再用锤片式粉碎机粉碎。

  原料粉碎后要有一个脱水程序,常用设备有回转圆筒式干燥机和立式气流干燥机,最佳湿度控制在10%—15%,含水率达到成型要求的范围后输送至下一工序。

  为了提高生产率,在推进器“进刀”前先把松散的物质预压一下,然后再推到成型模前。预压多采用螺旋推进器、液压推进器,也有手工预压的,生产时可根据生产规模自主选择。压缩中“成型模”是原料成型的关键,它呈前大后小的锥形,物料进入后受主推力、摩擦力和模具的向心反作用力三种力作用,模具分为内模和外模,外模不变,内模可调换,夹角一般从3°开始调试。

  压缩成型过程中的加热一方面可以是原料中含的木质素软化,起到粘结的作用;另一方面还可以使原料本身变软,容易压缩。或者加入粘结剂,例如加入10%—20%的煤粉或炭粉可以达到增加压块热值的作用,再者加入粘结剂可增加粘结力便于成型。保型是在生物质成型后的一段套筒内进行的,其内径略大于压缩成型的最小部位直径,以便使已成型的物料消除部分应力,随着温度的降低固定形状。最后是切割、包装与运输给用户。生物质压缩成型燃料可广泛应用于各种类型的家庭取暖炉、热水锅炉、热风炉和小型发电设备,是煤料的一种很好的替代品。

  3生物质的热化学转化

(来源:网络整理)

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