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哪些因素影响生物质颗粒成型

作者: 生物质颗粒 时间:2018-09-07 来源:未知
摘要:在全球高速开展的今日,出产日子对动力的依靠程度越来越高,动力已成为限制国家经济开展的根本物质。石化动力作为一次动力,因储量有限不能再生趋于干涸,而引起全球各国的高...

在全球高速开展的今日,出产日子对动力的依靠程度越来越高,动力已成为限制国家经济开展的根本物质。石化动力作为一次动力,因储量有限不能再生趋于干涸,而引起全球各国的高度重视。生物质动力作为可再生资源,在石化代替动力中占有重要位置[1]。开发作物质动力不只能够弥补石化动力的短缺,还可发作严重的环境效益。将松懈的生物质质料经固态成型技术转化为颗粒燃料是生物质动力的一种高效简略有用的运用方式。我国有着丰厚的生物质资源,对开发作物质能的运用技术供给了广泛的质料确保。尽管我国在该技术领域研究开发起步晚,但跟着商场及环境需求日益增高,研究生物质颗粒燃料的成型要素,对开发推动我国生物质固化成型技术及其设备的规模化起到很大的促进作用。 
生物质颗粒
  生物质颗粒成型的进程,实践为生物质中的部分物质发作塑变彼此嵌兼并伴有有机物的软化胶合的物化进程。这一进程以物理改变为主体,化学改变为辅佐,遭到了质料成分、质料粒度、质料湿度、成型温度、物料层厚、揉捏速度、揉捏压强及成型型孔参数等多方面影响[2-3]。 
  1 质料要素 
  1.1 质料成分 
  因为质料一般是由几种不同成分组成,而不同成分颗粒固化成型的影响是不同的。有些成分如生物质中的蛋白质、木质素等,在必定压力或温度下发作软化、塑变然后构成具有胶合性质的有机质,有些成分如木屑中的纤维素、生物垃圾中的无机颗粒等等,是不易分化或许裂解,在颗粒成型进程中象涣散剂相同阻止了颗粒成型,而生物质质猜中大部分物质不是很简单分化或软化的。质料成分是影响颗粒耐久性指数(以下简称PDI)的首要要素。质料成分对PDI的影响,在各种影响要素中所占的份额约为40%左右[4]。质猜中的各种成分对整个PDI的贡献率是不同的,依据不同物质对PDI的贡献率巨细不同,把一些常用的质料给出不同的颗粒质量系数(以下简称PQF)见表1[5]。PQF越大的质料,制出的颗粒越严密,PDI越高,反之则越低。如膨润土、木质素等,其PQF较高,一般可作为粘结剂来运用,如酸性油等,其PQF值为-40,这是因为油脂类质料组分许多,然后在微粒间彼此发作油膜,而油膜的存在导致了微粒的涣散隔离,而使得制出的颗粒不能有用结合,越是松懈,则颗粒的PDI越低。当质猜中各成分的颗粒质量系数加权和>4.7能取得较好的颗粒质量,见式(1): 
  (1) 
  式中:PQ为颗粒质量因子,PQ>4.7时颗粒能取得较好的质量;PQFi为第i种成分的颗粒质量系数;Fi为第i种成分在质猜中的权重(%)。 
  1.2 质料粒度 
  粒度越细,粒子的外表积越大,粒子之间越简单结合,一起混合调质时更简单吸收热量和水份,生物质的软化糊化度越好,然后使得制出的颗粒越密实润滑,不易发作开裂和细粉。但是粒度越细微,破坏工序能耗就越高,故而也不过分追求较小的粒度[6]。质料粒度的均匀性也很重要,破坏后的质猜中不能有过大的颗粒,过大的颗粒不简单和其它质料结合,影响混合调质均匀性,制粒后颗粒外表易发作凸凹不平的现象,且在大颗粒周围简单发作辐射式裂纹,形成颗粒易破损。从制粒视点来讲,质料粒度越细微,制粒强度高,但不宜调理湿度,易于结团粘结,且质料破坏过细,形成破坏能耗过高;粒度过粗,型孔进入困难,添加模孔及压辊的磨损,制粒成形困难,尤其是小孔径模具成形更难,并形成物料软化糊化作用差,导致物耗高、产值低、产出颗粒含粉率高。因而,质料粒度一般为颗粒直径的1/2~2/3或破坏操控时选用于半颗粒直径的筛板,最大不宜>10mm。这样就能防止破坏能耗过大,又确保了加湿混合调质所需的粒度,利于削减颗粒的含粉率。别的应注重制粒前的混合均匀度,使混合均匀度变异系数到达5%左右,将给后边制粒工序奠定良好根底。   1.3 质料湿度 
  在生物质质猜中化合水和自在水起到润滑剂的作用,使粒子间的内摩擦减小,流动性增强,然后促进粒子间的结合,并且因为水解作用及生物质的吸水软化增进了塑变粘合化作用,适宜的湿度可促进颗粒的成型,一般不同的质料适用湿度不尽相同,宜受温度成分等影响,大部分质料的湿度为8%~15%,但也有个别物料的湿度要求较高,如柚木木屑乃至到达50%等,不常见的质料最好进行测验,以确保颗粒作用。关于湿度过大的质料在进行制粒前有必要通过处理下降水份,一般选用烘干工艺处理[7-8]。 
  2 进程要素 
  2.1 成型温度 
  生物质成型的进程首要就是部分有机成分在必定的温度和压力下软化塑变粘合成型的进程,所以成型温度是生物质颗粒成型的重要影响要素[9]。一般来说,生物质中的有机成分开端软化的温度为70℃~80℃,大约160℃时塑变粘合,而到240℃时部分有机成分开端液化。所以当成型时的温度到达60℃时,质料开端软化,流动性进步,跟着温度的升高,物料运动阻力越来越小,成型阻力也随之下降。据测定常温成型与热态成型的压力相差近2倍。但也不是温度越高越好,温度过高会形成生物质碳化,不利于成型,且因为这种碳化的不均匀和不可控,将会影响颗粒质量及热值。 
  2.2 物料层厚 
  物料进入揉捏区,使得压辊与模具间构成一个空隙,这一空隙就是物料层厚。物料层厚是物料进入揉捏区前的一个预处理阶段,这时压辊对料层中的物料有一个预紧缩力。关于不同模孔直径的成型模具来说,一般压制小直径的颗粒选用较小的空隙,压制较大直径的颗粒选用较大的空隙。 
  物料层厚不只与制品颗粒直径有关,还影响着制粒进程的功耗,相同条件下不同物料层厚会导致揉捏力的改变,物料层厚过小时,揉捏力小,进入模孔中的物料也少,出产率低,乃至形成物料进入模孔过少而形不成揉捏,不能出产出颗粒;物料层厚过大时,揉捏力急速进步,物料进入模孔量过大,形成颗粒过于细密出料困难,功率加大,乃至形成过载引发设备毛病。图1显现了物料层厚对揉捏力的影响。其间B为合理物料层厚,A为过大状态下的物料层厚,C为过薄的物料层厚。物料所受揉捏力为压辊与物料触摸的笔直分力,也就是式(2): 
  (2) 
  式中:M为与垂线呈角时压上的法向揉捏力;F为作用于物料的正向揉捏力;n为压辊上揉捏区上的n点(如K、T、S)与压辊中心连线和垂线的夹角。 
  从图1中能够清楚地看出,料层厚度为A时的揉捏力F因为揉捏区长,然后导致揉捏力大幅上升,而C区的揉捏力又过小。故而合理的物料层厚是高效出产的确保。 
  3 设备要素 
  3.1 揉捏速度 
  揉捏速度直接影响着物料在模孔中的停留时刻。物料在模孔中停留时刻对成型质量有很大的影响,当物料在模孔中受揉捏的时刻较短,单位产值消耗的功率就较少,但易形成出产颗粒压实度不行;而物料在模孔中停留时刻越长,受揉捏的时刻就越长,颗粒的组织就越细密,颗粒质量就得到进步,但相对的单位能耗也上升了;当物料在模孔中停留时刻过长,紧缩过于细密形成摩擦加重,移动困难,相应也会呈现过热导致的颗粒炭化乃至模孔被压实而停机停产。揉捏速度受压辊转速、压辊直径等影响,合理的揉捏速度是设备接连作业和运用较低能耗的确保。 
  3.2 揉捏强度 
  揉捏强度即物料所遭到的物理揉捏力,这是颗粒细密程度的首要要素[10]。只要在较高的揉捏强度下,才能使得质猜中的部分生物质发作软化,并且在较高的揉捏强度下发作的摩擦热也促进了质猜中部分成分的塑化及粘合作用,然后使得颗粒胶合成型。当揉捏强度缺乏时,质料得不到有用揉捏,颗粒不能成型;而揉捏强度过大又会加重模具的磨损,不利于成本的操控。 
  3.3 成型型孔参数 
  成型型孔参数是一个归纳要素,遭到质料成分、质料粒度、揉捏速度、揉捏强度等多方面的限制,又反过来影响着这些要素,归纳影响颗粒成型的进程。如型孔参数中的紧缩比,较大的紧缩比进步了揉捏强度,下降了揉捏速度,关于质料颗粒质量因子较低的物料有促进作用;型孔参数中的入口方式则影响着质料进入到型孔的数量及速度,并影响着物料层厚的改变。 
  通过前期的实验研究,已经在实验的根底上对生物质颗粒成型模具的孔型数据有了必定的堆集,为成型理论的完善奠定了根底。目前,对制作颗粒的模盘,依据不同的质料配比,一般依据需要的成型孔径φ,选择适当的系数来确定模盘的盘厚H、锥口D、锥深h。 
  盘厚H:H=αφ 
  盘厚系数α:饲料盘取3.0~3.7; 
  燃料盘取3.5~4.25。 
  锥口D:D=βφ 
  锥口系数β:饲料盘取1.0~1.5; 
  燃料盘取1.3~1.7。 
  锥深h:h=γφ 
  锥深系数γ:饲料盘取0.7~1.0; 
  燃料盘取0.4~0.6。 
  针对不同的质料,对制粒设备成型孔成型参数进行调整,能够得到成型制粒作用优、单位出产耗能低的颗粒,利于实现出产赢利扩大化。 

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