生物質(zhì)顆粒機(jī)作為生物質(zhì)顆粒燃料的專業(yè)生產(chǎn)設(shè)備,其成型率的好壞,直接影響到產(chǎn)品的價(jià)格和市場(chǎng)銷售,作為專業(yè)的生物質(zhì)顆粒機(jī)生產(chǎn)商,本著為客戶利益為前提的理念,長(zhǎng)期為客戶提供技術(shù)支持,今天就影響生物質(zhì)顆粒機(jī)成顆粒機(jī)型的因素做一下探討,希望能幫助更多的朋友。
影響生物質(zhì)顆粒機(jī)的因素很多,主要有生物質(zhì)原料本身(包括原料種類、粒度、含水率等)、成型壓力、成型溫度、成型模具形狀及尺寸、壓縮方式、成型工藝、成型過程的滯留時(shí)顆粒機(jī)間、粘結(jié)劑等。
由于生物質(zhì)材料的種類和成分不同,受壓縮方式和壓縮條件的影響,成型燃料的品質(zhì)特性存在較大差異。生物質(zhì)成型燃料的品質(zhì)特性主要有燃燒特性和物理特性,物理品質(zhì)特性直接決定了成型顆粒燃料的使用要求顆粒機(jī)、運(yùn)輸要求和貯藏條件。
一.生物質(zhì)原料具有流動(dòng)性差、相互牽連力大的特性,是成型喂入和壓縮的瓶頸。對(duì)于不同的原料、不同的含水率、不同的粒度,壓縮特性有很大的差異,并對(duì)成型過程和產(chǎn)品質(zhì)量有很大的影響。
1.原顆粒機(jī)料種類不同種類的原料,其壓縮成型特性有很大差異。一般來說木材較難壓縮,而纖維狀植物秸稈等容易壓縮。在冷壓條件下,較難壓縮的原料不易成型,易壓縮的原料則較易成型。在熱壓條件下,像木材等雖然難于壓縮,但其顆粒機(jī)纖維素含量高,在高溫條件下反而易成型,而植物秸稈等則不易成型。木質(zhì)素含量高的農(nóng)作物秸稈和林業(yè)廢棄物非常適合熱壓成型。生物質(zhì)內(nèi)纖維素含量決定了其成型的難易程度。
2.原料粒度原料的粒度影響壓縮成型的質(zhì)量,顆粒機(jī)也影響生產(chǎn)效率和能量消耗。一般來說,粒度小的原料容易被壓縮,粒度大的原料較難被壓縮。并且在相同的成型壓力下,原料粒度越小,成型后的燃料密度越大,成型效果越好;原料粒度較大時(shí),生物質(zhì)顆粒機(jī)不能有效地工作顆粒機(jī),使能耗大,產(chǎn)量小。
一般高壓設(shè)備(1000~1500 bar)的顆粒可以適當(dāng)大些,10 mm左右為好;中、低壓設(shè)備的顆粒應(yīng)小些,但螺旋式設(shè)備的要求不能小于2 mm,否則影響密度和生產(chǎn)率。木屑、稻殼等由顆粒機(jī)于粒度細(xì)小,篩除雜物即可直接使用,秸稈、麥秸需經(jīng)專用設(shè)備粉碎,一般至粒度在10 mm以下。
3.原料含水率水分是原料中最好的傳熱介質(zhì),可以降低成型過程中木質(zhì)素軟化和液化的溫度,提高成型物料的表觀導(dǎo)熱系數(shù)顆粒機(jī),均勻成型物料的溫度場(chǎng)。但當(dāng)水分含量過高,加熱過程產(chǎn)生的蒸汽不能從成型燃料中心孔排出,會(huì)造成燃料開裂,表面粗糙,甚至產(chǎn)生爆鳴等現(xiàn)象;而水分含量太低時(shí),不利于木質(zhì)素的塑化和熱量的傳遞,則成型困難。一般要顆粒機(jī)求原料的含水率在15%~25%左右;
成型溫度加熱使生物質(zhì)物料達(dá)到一定的溫度,其主要作用為:
①使生物質(zhì)中的木質(zhì)素軟化、熔融而成為粘結(jié)劑;
②使所壓縮燃料的外表層炭化,減少擠壓動(dòng)力消耗:
③提供物料分子結(jié)構(gòu)變顆粒機(jī)化所需的能量。對(duì)于熱壓成型機(jī),一般溫度控制在150~ 300℃之間比較適宜,溫度過高,可使其水分氣化,揮發(fā)分大量釋放,導(dǎo)致成型物料疏松斷裂,成型失敗。
成型壓力與模具類型成型壓力是生物質(zhì)顆粒機(jī)的最基本條顆粒機(jī)件。對(duì)生物質(zhì)原料施加壓力的主要目的是:
①破壞物料原來的物相結(jié)構(gòu),組成新的物相結(jié)構(gòu);
②加強(qiáng)分子間的作用力,使物料變得致密均實(shí);
③為物料在模內(nèi)成型及推進(jìn)提供動(dòng)力。隨著成型壓力的增大,成型物質(zhì)的結(jié)合力增大,顆粒機(jī)結(jié)合強(qiáng)度提高,致密度大。同時(shí),考慮成型壓力過大對(duì)設(shè)備的要求相應(yīng)提高,而對(duì)提高成型性能不明顯,易造成能源浪費(fèi),選取成型壓力為60一90 MPa較為經(jīng)濟(jì)適宜。
二.模具尺寸是生物質(zhì)成型的關(guān)鍵部件,模具的形狀顆粒機(jī)尺寸與成型壓力有密切關(guān)系。因?yàn)榇蠖鄶?shù)生物質(zhì)顆粒機(jī)都采取擠壓成型的方式,即原料從成型模具的一端連續(xù)壓入,又從另一端連續(xù)擠出,這時(shí)原料擠壓所需要的成型壓力與容器內(nèi)壁面摩擦力相平衡,而摩擦力的大小與模具的形顆粒機(jī)狀尺寸有直接關(guān)系
1.生物質(zhì)顆粒機(jī)環(huán)模壓縮比的大小決定了成型壓力的大小。植物秸稈等原料的纖維素含量少,受到外力擠壓時(shí)易發(fā)生形變,因此成型時(shí)所需的環(huán)模壓縮比小,即成型壓力較小;鋸末等的纖維素含量高,成犁時(shí)顆粒機(jī)所需的環(huán)模壓縮比大,即成型壓力較大。因而,用不同生物質(zhì)原料生產(chǎn)成型顆粒燃料,應(yīng)采用不同的環(huán)模壓縮比。植物秸稈等的壓縮比在9~ 12之間,木屑廢料等的壓縮比在5~9之間。
2.成型過程的滯留時(shí)間成型物料形顆粒機(jī)狀保持不變后,其在模具內(nèi)所受的壓應(yīng)力隨時(shí)間的增加而逐漸減小。因此,必須有一定的滯留時(shí)間,以保證成型物料中的應(yīng)力充分松弛,防止擠壓出模后產(chǎn)生過大的膨脹,也可使物料有較長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行熱交換。
3.添加劑:生物質(zhì)顆粒機(jī)顆粒機(jī)在成型的過程中是不需要添加任何添加劑的,但是加入添加劑,可以增加成型時(shí)的粘結(jié)力,減少動(dòng)力輸入,同時(shí)研究也發(fā)現(xiàn)一些添加劑還能阻止燃料燃燒時(shí)結(jié)渣。S.P.Bhattaeharya研究表明,使用添加劑顆粒機(jī)(如石英砂、石膏、膨潤(rùn)土或粉煤灰等)能有效阻止生物質(zhì)灰結(jié)渣。相對(duì)而言石膏和磷酸氫鈣的抗結(jié)渣特性較差,膨潤(rùn)土的抗結(jié)渣特性較好,但是價(jià)格較為昂貴。添加劑一般都在予壓前輸送過程中加入,便于攪拌,在加入時(shí)一定顆粒機(jī)注意均勻度,防止因比重不同造成不均勻聚結(jié)。
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