(2)固化成型技术
由于生物质燃料具有能量密度小的特点,将疏散的、低热值的农林废弃物固态生物质燃料,如秸秆,木屑等压制成型燃料或进一步炭化制得所谓“机带休炭”。生物质中的木质素(木素)属于非晶体,没有熔点,但有软化点,当温度为70~110℃时粘合力开始增加,在适当的温度(200~300℃)下会软化,此时施以压力,则其与纤维素紧密粘接,并与相邻颗粒互相胶接,冷却后即可固化成型。
(3)生物质热裂解技术
热解是指生物质在缺氧的条件下受热后发生分解的现象。生物质热解后产生残炭和热解气,热解气化的热解气主要含有CO、H2、CH4以及少量C02和N2,热解气经过净化后得到可燃气体,这就是生物质热解气化技术;在中等温度下热解产生较大分子有机气体,对热解气进行冷凝制得生物油液体燃料,即生物质热解液化技术。热解燃料与生物质原料相比,具有能量密度高、易运输等的优点。热解既可以作为独立的过程,也可以是燃烧、炭化、液化或气化过程的一个中间过程,决定各热化学转化反应的动力学,也决定产物的组成、特征和分布。
(4)生物质液化制醇类燃料
常用的醇类燃料是甲醇和乙醇。甲醇可以用人工合成的方法高压催化制得,可行的催化剂有高活性的铜基催化剂和铃、铬催化剂。乙醇可由生物质经糖化发酵制取。制取乙醇的原料主要有两类,一类是木质纤维原料,一类是含糖丰富的植物原料,也可以选用农业废弃物,如高梁秸、玉米秸、制糖废渣等。生物质成分不同,液化的方法也不同,以木质纤维类为例,已经工业化的方法是硫酸渗透水解法,正在大力研究的是酶水解法。温度和酸度是决定水解过程的主要因素。
(5)生物质的生物转化技术
生物质的生物转化技术是指农林废弃物通过微生物的生物化学作用生成高品位气体燃料或液体燃料的过程。目前主要的生物质转化方式为厌氧发酵和乙醇发酵。厌氧发酵是指有机物在厌氧细菌的作用下进行代谢以产生以甲烷为主的可燃气体(沼气)的过程。目前厌氧发酵主要分生物质发酵制沼气技术及垃圾填埋技术。充分开发利用生物质能对建立可持续发展的能源体系,改变能源生产和消费方式,促进全球经济发展和保护环境具有深远意义。生物质能转换利用技术对于加快能源现代化进程,满足对优质能源的迫切需求,实施能源可持续发展战略都具有重要意义。
(6)生物质集中供气技术
生物质集中供气是指以自然村为单位,规模为数十户至数千户的小型燃气发生和供应系统。生物质集中供气系统通常由土建工程、气化机组、过滤净化装置、储气装置、输送管道和用户终端等部分组成。
①土建工程
包括机组房、原料储存库、气柜地基、输气管沟的开挖、回填及气站地面的硬化,道路的硬化及一切与集中供气工程配套的土建设施的建设,土建工程的费用约占工程建设总费用的1/4。土建工程的设计和建设必须严格遵守中华人民共和国农业工程建设标准NYJ/T09-2005《生物质气化集中供气站建设标准》中的有关规定。
②气化机组
气化机组是整个系统的核心,其决定了气化系统中燃气的气化品质、气化效率、燃料消耗量等重要参数,通常选用技术较成熟的下吸式气化炉。
⑨过滤净化装置
生物质原料气化后生成气体中所含的焦油是一种影响系统稳定运行的产物。应用中必须将这些焦油理出去,以免堵塞输气管网及燃气灶具。常见的净化方式有:a.湿式净化装置。湿式净化又称水洗法净化,是用压力水雾直接与燃气混合,使燃气温度下降,焦油从气体状态转化成液体状态,液态的焦油,自身密度较大,与气体分离或遇水滴碰撞被打下落入沉淀池。主要净化形式是竖塔洗涤器。这种洗涤器结构简单,制造方便,运行稳定,在保证充足的洗涤用水前提下,效果良好,再加上其他过滤措施,焦油净化可以达到国标。b.干法净化装置。干法净化是指燃气的冷却不与水直接混合,而通过热交换器,将燃气的热量传递给冷却水,也就是隔皮冷却。焦油在冷却过程中从气态转化成液态。当气体温度降至35℃以下时,焦油完全转化为液态。同样,转化成液态焦油密度增大,容易与燃气分离。目前系统中常用的是板式冷凝器。干法除焦油优点是不污染水,是典型的环保型脱焦装置。c.文氏管脱焦器。当焦油从气体状态转化成液体状态后,一部分因自重落下来与燃气分离,而相当一部分仍随燃气漂移。文氏管能将单个焦油颗粒在上下喇叭口的输气压力差的作用下相互聚拢,逐步凝结,形成抱团,当重量大到一定程度时落入管底,从而实现与气体分离。
④储气装置
储气柜是集中供气体统工程中投资数额最大的一个单项工程。其通常用作储存燃气,补偿用气负荷的变化,为管网提供稳定的输配压力,保证燃气生产系统和燃气灶具平稳运行。按照HG20517-92标准,低压湿式储气柜可分多种形式,如导轨储气柜、无导轨储气柜、半地下湿式储气柜等。导轨储气柜是一种常用的储气柜,它的储存与释放完全是靠浸在水槽里的钟罩上升与下降来实现的。在水槽上设有溢流口,来限定水位。在钟罩上设有放散管,当钟罩升到极限高度时,放散管的下端口会露出水面,燃气从下端管口跑出实现自动放散。在水槽上固定有多个跑道,钟罩是沿导轨上升和下降的,既能垂直上下,也具有一定的抗风能力。在钟罩的上部与下部放置了一定重量的水泥块,是用来为钟罩增加重力,使燃气获得一定的压力。按NY443-2001规定,此压力小于4000 Pa(400 mm水柱)。这些配重块除了使燃气获得压力以外,下配重还起到了当钟罩升至很高位置时的抗风能力。这种气柜,结构简单,制造容易,运行可靠。但在高寒地区要注意冬季结冰。无导架钢制储气柜的结构性能与有导轨完全相同,只不过是无导轨。其特点是,导向轮设置在水槽上,为了获得较好的稳定性,下配重大于上配重。这种气柜结构简单,制作容易,运行平稳,适合于储气量较小的使用场所。高寒地带冬季结冰问题需要解决。半地下湿式储气柜的原理结构与前两个完全一样,只是水槽用混凝土浇筑,全在地面以下。这种气柜结构简单,制作容易,运行平稳,有效地解决高寒地带冬季结冰问题,但在制造时施工费用较高。干式储气柜大致分容器式、干模式、活塞式3类后两类的制作精度很高,费用相当昂贵,在实际工程应用中不多。容器式压力储气柜实际上就是一种容器罐,其工作原理是靠气体增加,体积收缩,从而使燃气获得压力,又使燃气得到储存。一般为了运行安全,罐内压力不大于0. 09MPa。这种储气柜结构简单,制作容易,不存在结冰问题。运行中要注意的是,为了保障安全使用性能,其直径设计一般应控制在2m左右,罐内燃气压力在不大于0.09MPa的范围内;罐内储存的燃气,其压力要经历从O至0. 09 MP的过程,气化机组背压也要经历一个从小到大的过程;由于容积很小,所以用在秸秆气化集中供气工程上,必须使用多个储气罐,才能满足储气量的要求。
⑤输气管网
这项工程是燃气通往各家各户的枢纽。一般情况下采用塑料地下管网(也有采用地上架空钢管输气结构,但造价高,使用不安全),既经济,又安全,而且使用寿命长。输气管网的设计与安装必须依照中华人民共和国农业行业标准NY/T1017-2006《秸秆气化装置和系统测试方法》中有关管道安装测试的要求。
⑥户用燃气装置
这是集中供气的终端,包括燃气计量表和燃气灶,整个工程的技术含量、施工水平以及所配置设备的质量都将在这里体现。集中供气工程的目的就是为了在家里能用上燃气,因此,必须选择采用设计合理的燃气灶和制造精良的燃气表,减少故障率,提高燃气热效率。
1.2秸秆成型燃料技术及炉具的发展现状
1. 2.1国内外秸秆成型燃料技术的研究现状
国际上以美国为代表,已将秸秆作为一种重要资源进行加工、出口,而且实现了全程机械化加工,有的已实现了工厂化生产。但美国秸秆利用的方向不是燃料,而是饲料或其他工业原料,其中收集的方式是从田间开始的,主要是“秸秆打捆”技术。欧洲一些国家把秸秆加工技术用在燃料和发电上,目标是油和煤的替代燃料,秸秆加工设备、锅炉、热风炉、发电设备等都己产业化。但是,由于经济条件、管理体制、技术水平、生活习惯的差异,我国不能照搬这些国家的做法,我们前几年的一些教训也说明中国必须走符合中国实际的道路,使秸秆成型燃料成为我国农村能源利用的首选技术。
农作物秸秆其实也是一种很好的资源,如果可以其中回收经
秸秆粉碎机粉碎然后再经过
秸秆压块机、
秸秆颗粒机、饲料颗粒机压制成生物质燃料饲料供燃烧和牲畜食用不是也是一个两全其美的方法么,而且,如果拿到外面销售老百姓也可以增加收入。
国外生物质成型的主要方式有4种,即颗粒成型机、螺旋连续挤压成型机、机械驱动活塞式成型机和液压驱动活塞式成型机。螺旋挤压式成型机是最早研制生产的生物质热压成型机。这类成型机以其运行平稳、生产连续、所产成型棒易燃(由于其空心结构以及表面的炭化层)等特性在成型机市场中尤其是在印度、泰国、马来西亚等东南亚国家和我国一直占据着主导地位。
日本从20世纪30年代就开始研究应用机械活塞式成型技术处理木材废弃物,并于1954年研制出棒状燃料成型机及相关的燃烧设备,1983年又从美国引进颗粒成型燃料生产技术。美国在1976年开发了生物质颗粒及成型燃烧设备;亚洲一些国家(泰国、印度、韩国、菲律宾等)在20世纪80年代已建了不少生物质固化、碳化专业生产厂,并研制出相关的燃烧设备。日本、美国及欧洲一些国家生物质成型燃料燃烧设备已经定型,并且形成了产业化,在加热、供暖、干燥、发电等领域已得到普遍推广应用;西欧一些国家(荷兰、瑞典、比利时、芬兰、丹麦等)在20世纪70年代已有了活塞式成型机、颗粒成型机及配套的燃烧设备。活塞挤压式成型机改变了成型部件与原料的作用方式,在大幅度提高成型部件使用寿命的同时,也显著降低了单位产品能耗。根据驱动力来源的不同,该类成型机可分为机械活塞式和液压活塞式2种。
中国从20世纪80年代引进螺旋式生物质成型机,生物质压缩成型技术的研究开发已有20多年的历史。南京林业化工研究所在“七五”期间设立了对生物质压缩成型机及生物质成型理论研究课题。湖南省衡阳市粮食机械厂为处理大量加工粮食剩余谷壳,于1985年根据国外样机试制了第1台ZT-63型生物质压缩成型机。江苏省连云港市东海粮食机械厂于1986年引进了1台OBM-88棒状燃料成型机。1998年初,东南大学、江苏省科技情报所和国营9305厂研制出了“MD-15”型固体燃料成型机。1990年以后,陕西武功轻工机械厂、河南巩义包装设备厂、湖南农村能源办公室以及河北正定县常宏木炭公司等单位先后研制和生产出几种不同规格的生物质成型机和碳化机组。20世纪90年代期间河南农业大学、中国农机能源动力研究所分别研究出PB-I型机械冲压式、HPB系列液压驱动活塞式和CYJ-35型机械冲压式成型机。
经过多年的研究与试验,国内部分成型设备及其配套产品已发展成熟。1998年开始,河南农业大学针对其他成型设备存在生产率低、工作部件易磨损等问题,研制出了液压驱动双头活塞式HPB系列秸秆成型机及生物质成型块专用燃烧炉,对秸秆具有极好的消化能力,克服了其他成型设备难以处理秸秆的问题。2000年得到了国家科技部科技攻关和农业科技成果转化资金的支持,使课题组有条件进一步与企业和农村实际结合,为把技术转化成生产力开展深入研究,经鉴定后,2002年向企业转让了技术,正式投入了产业化示范生产;2003年课题又得到了河南省财政厅的支持,要求把技术推广到资源最丰富的农村,在农村的生活及生产领域搞替代煤的试点,提高农民文明生活水平,增加农民收入,节约能源;2004年在北京怀柔、新疆、吉林、辽宁、江苏、河南和郑州农业高技术园区等进行了试点运行,分别对秸秆成型燃料在小型锅炉、农用塑料大棚冬天供热、农户生活等方面的应用进行了试验研究,试验结果证明,秸秆成型燃料是一种燃料特性优于普通燃煤、价格低于煤、燃烧尾气污染成分少于煤的可再生优质燃料。
三门峡富通新能源生产
颗粒机、饲料颗粒机、
秸秆压块机、
木屑颗粒机等生物质燃料饲料成型机械设备,同时我们还有大量的生物质颗粒燃料出售。