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【题  名】 我国生物质成型燃料的研究进展

【出  处】 中国新能源网

【日  期】 2019.05.28

【作  者】 /

【关键词】 新闻资讯 科研信息 生物质成型燃料 工艺条件 燃烧性能

【正  文】

 
   洁净、可再生的生物质成型燃料能源的利用,可以有效地缓解我国能源紧张的压力。本文主要介绍了近年我国在生物质成型燃料成型工艺条件和燃烧性能,以及混合型生物质成型燃料方面的研究进展,并指出今后我国应对生物质成型燃料的压制机理、燃烧动力学等方面展开深入研究。
  科技的进步、能源原料的应用使得人类社会进入工业化时代,社会经济得到飞速发展,但社会的发展使不可再生的化石资源储量日益减少,能源压力越来越大。而且随着社会工业化程度的加深,环境污染更加严重。世界各国也越来越重视保护环境,尤其发展中国家,面临着环境与发展的双重选择。
  处于发展中的中国环境问题,更是受到一些大国的关注。在哥本哈根会议中就针对我国的CO2排放量提出明确要求,此外,中国也向世界承诺在2030年CO2排放达到峰值,且比2005年时减少六十个百分点,加大可再生能源的利用约二十个百分点。
  面对国际上的压力,我国加大了发展清洁、可再生能源利用的力度,尤其是对CO2零排放的生物质成型燃料的利用,符合目前世界的可持续发展理念。
  目前,我国在生物质成型燃料方面的研究,主要集中在成型燃料成型工艺和燃烧性能方面。针对生物质原料来源的丰富、广泛性,近几年有学者还开展了混合型生物质成型燃料的研究。
  1生物质成型燃料成型工艺条件
  生物质成型燃料就是通过物理方法,将生物质原料压实,提高密度,形成固定形状。压实后的生物质热值得到很大提高,且便于运输。根据成型时的温度不同,生物质成型工艺可分为常温成型、加热成型以及高温炭化成型三种。在各工艺实施过程中,具体的工艺条件对生物质成型性能以及使用时的燃烧性能和排放性能都有很大的影响,因此,许多学者开展了生物质成型燃料成型工艺的研究。
  1.1生物质成型燃料成型工艺条件研究现状
  刑献军等采用正交实验方法研究了成型工艺对玉米秸秆的热压成型影响,其中预热温度对玉米秸秆成型燃料的松驰比影响最大,其次是玉米秸秆的含水率影响较大,再次是玉米秸秆的粒度和成型时的加压速度和时间。具体影响为:在较高的预热温度条件下,松驰比较小;含水率越高,松驰比也增高;物料粒度对松驰比的影响呈正比;松驰比随加压速度和时间的增加,数据曲线呈先增大后下降的抛物线型。严伟等研究了具体工艺条件对杉木屑成型炭块物理性能的影响,炭化温度的提高使得炭化过程由分解反应为主转为裂解反应为主,从而导致杉木屑成型炭块的炭得率下降;炭化时间的长短几乎不影响杉木屑成型炭块的炭得率大小;随着炭化升温速度的提高,杉木屑成型炭块的炭得率呈下降的趋势。
  不同的生物质原料,其性能和纤维排列差异很大,对生物质成型燃料的性能影响非常重要。杨华等主要研究了生物质原料不同时对所制备的棒状成型燃料物理性能的影响,在研究过程中发现,不同原料的纤维排列情况对成品密度影响很大,竹纤维细长而规整,所以竹屑成型燃料的密度最大。
  玉米秸秆纤维在粉碎时被破坏严重,再加上纤维本身强度较其他原料的纤维差,导致玉米秸秆纤维排列混乱,由其压制的玉米秸秆成型燃料结构松散,密度最小;密度的大小对成型燃料的吸水率影响较大,密度越小则成型燃料的抗吸水性能越差,即吸水率越大;此外,纤维的结构松散,在压制的成型燃料中会有许多细小的孔隙,且比表面积大,使其渗水性能变差,易于吸湿。任爱玲等研究了木质原料、秸秆类原料和叶子原料等3种生物质原料的成型技术,研究表明,压力为25MPa,含水率为10%左右,生物质粒径为0.15cm时,3种生物质成型燃料的松驰密度和耐久性能达到最佳。
  生物质成型过程中,破坏了原有的纤维结构,成型时结构松散,运输时易于损毁,另外,松散结构使得生物质成型燃料的热值不理想、偏低。为此,一些学者采用低强度胶粘剂将炭粉粘接起来,使其易于成型,且提高了成型燃料的热值。卢辛成等采用不同胶粘剂粘接木炭粉压制成型炭燃料,经过性能测试,得出羧甲基纤维素胶粘剂比淀粉胶粘剂更适宜粘接木炭粉压制成型炭燃料;成型温度增大时,燃料的固定碳含量和热值也随之提高,但成型温度对胶粘剂的粘接性能影响也很大,在温度200以上时胶粘剂的热解程度加深,其性能大大下降,所以,成型的最佳温度是200℃。李强等以木质生物质为原料,研究了冷压成型工艺和炭化成型工艺,经比较,高温炭化成型工艺压制的成型燃料热值和性能都比常温成型工艺压制的好。
  1.2生物质成型燃料成型工艺存在的问题
  生物质原料由于其来源广泛,各类原料的特性、化学成分不同,成型差异大,对生物质成型燃料的成型工艺要求不同,使得生物质成型燃料成型工艺的通用性较差,不利于生物质成型燃料成型工艺的推广应用。
  2生物质成型燃料燃烧性能
  燃烧性能是评测燃料质量的一项重要指标。通过生物质成型燃料燃烧性能的研究,可以正确地对生物质成型燃料进行评价。根据燃烧性能,可对生物质成型燃料的制备进行调控,并为其今后的改良方向提出指导意见。

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