生物质能源，就是将太阳能以化学能的形式储存在生物质中的能量方式，即以生物质为载体的能量。它具有可再生性、低污染性、广泛应用性以及原材料丰富性等特点。我国拥有丰富的生物质能源，包括农作物秸秆、薪柴、木屑、花生壳、麦糠、禽畜粪便、工业有机废渣与废水等，其中大部分生物质能源被遗弃或焚烧掉，既造成了资源的浪费又导致了环境的污染，因此利用现有的生物质能源，研究新型转换技术，开发新型转换装备，既是经济发展的战略要求，又是环境保护的迫切需要。
1、生物质燃料致密成型技术
1.1生物质燃料致密成型技术的原理
生物质燃料致密成型技术是指在不加任何粘结剂的条件下对生物质进行冷压（或者热压）成型。生物质中的木质素为光合作用形成的天然聚合体，属非结晶体，在植物中含量大约为15%～30%，没有熔点，但随着温度的升高木质素开始软化，并有一定的黏度，此时，若生物质在受到外力的作用下，木质素就会和纤维素紧密粘接缠绕，生物质颗粒的内部分子重新排列位置，并产生机械变形和塑性流变。在垂直于最大应力方向上，粒子主要以相互啮合的形式结合，而在垂直于最小应力方向上，粒子主要以相互靠紧结合的形式结合。随着外力作用的增大，二者牯接镶嵌地更加紧密，生物质的体积逐渐减少，物料密度随之增大，并具有一定的形状和强度，最终致密成型。致密成型后的生物质可作为燃料使用，易于储存、运输，热值与中质煤相当，是一种很好的可再生能源，意甲直播cctv5生产销售的秸秆颗粒机、木屑颗粒机专业压制生物质成型颗粒燃料。
1.2生物质燃料致密成型技术的过程及工艺
生物质燃料致密成型技术的过程大致主要包括：生物质原料的收集（秸秆、薪柴等）→粉碎→干燥→颗粒机压制成型→冷却→包装，为了提高经济效益、减少平均能耗以及延长成型颗粒机易损部件的使用寿命，目前研究的热点主要集中在粉碎环节、干燥环节以及成型环节3个方面。粉碎的目的是将生物质原料破碎成粒径大小均匀、易于成型颗粒机加工的颗粒，颗粒直径越小，颗粒之间越容易相互填充、粘合，生物质致密成型后的密度以及抗渗水性随之提高。但粉碎的颗粒直径越小所需要的能耗骤升，反而会总体提高单位产量平均能耗，所以在能够满足成型颗粒机加工的前提下，尽量使颗粒直径大些，这样既降低能耗，又延长成型颗粒机易磨件的使用寿命。
干燥的目的是通过物理以及化学的方法将生物质原料中的水分调节在适宜的比例，使其稳定均，适合成型颗粒机加工。秸秆、薪柴等生物质原料含水率大部分分布在15%～35%之间，含糖比例较多的生物质原料，其含水率会更高。在成型加生物质原料时，一般要求含水率在10%～14%之间，因此必须严格控制原料水分，以防止颗粒膨胀散开或者不能成型。
成型是用致密成型颗粒机械将粉碎干燥好的疏散的生物质原料在很高的压力下压入模孔中，从而挤压成型，在压制的过程当中，有时需要外部加热或者添加黏结剂促其软化成型保型。根据成型过程中是否对生物质原料加热和炭化，国内外生产生物质固化燃料的工艺大致可划分为冷压（湿压）成型、热压成型和炭化成型3种主要形式。冷压成型工艺常用于含水量较高的原料，对应的设备无用能耗高，成型件磨损快。热压成型工艺对燃料的含水率有严格要求，螺杆和成型套筒磨损严重，活塞和冲压成型颗粒机振动噪声大，燃料含水量小、易于保存和运输。炭化成型工艺对成型部件磨损小、能耗低，需要加入黏结剂。
2、生物质燃料致密成型常用设备
生物质燃料致密成型设备按主轴设置方位可分为立式和卧式，立式成型颗粒机的传动主轴垂直放置，卧式成型颗粒机的传动主轴水平放置；按成型燃料尺寸可分为压块式和颗粒式，颗粒尺寸小于15mm的是颗粒制造设备，颗粒尺寸大于25mm的为压块设备：按压缩成型颗粒机的工作原理不同可分为螺旋挤压式成型颗粒机、活塞冲压式成型颗粒机和压辊式成型颗粒机。其中压辊式成型颗粒机采用的是湿压（冷压）成型工艺，活塞冲压式、螺旋挤压式成型颗粒机二者采用的是热压成型工艺。
2.1螺旋挤压式成型颗粒机
螺旋挤压成型技术是目前生产生物质成型燃料用得最多的技术，也是最成熟的技术，它最早是由美国开发研制生产的，工作原理是靠在成型套筒外的加热装置给套筒加热以维持成型物料的温度为150℃一300℃，使生物质体内的木质素、纤维素等软化形成具有粘性的黏结剂，生物质原料在锥形螺杆和成型腔的相互挤压作用下以及物料内部相互摩擦的作用下通过成型模具形成生物质致密成型燃料。为了缩短加热段长度，可以在压缩原料进入压缩成型简之前就进行部分加热处理，即预热，也称为具有预热的加热螺旋压缩成型。螺旋挤压式成型颗粒机以其运行平稳、生产连续、所成型棒密度高、质量好、易燃等特性在成型颗粒机市场中占据着主导地位。其缺点是产量低、能耗高、螺杆磨损严重以及使用寿命短等，特别是螺旋挤压成型颗粒机采用连续挤压，成型套筒外面的温度需要控制在220℃～280℃之间，这样的温度条件肯定会使原料水分快速汽化，可能造成成型块的胀裂和“放炮”现象。所以螺旋挤压成型过程中原料的含水率一般控制在8%～14%之间，而多数生物质原料含水率分布在15%～35%之间，这就需要进行预干燥环节处理，增加电耗。
2.2活塞冲压式成型颗粒机
活塞冲压式成型技术也是目前比较成熟的技术，活塞冲压式致密成型颗粒机改变了成型部件与原料之间的作用方式，明显提高了成型部件的使用寿命，降低了单位产品的能耗。其工作原理是靠高压力的活塞作往复运动推动生物质原料通过成型模具形成生物质致密成型燃料，在压缩过程中也需要进行外部加热以维持成型物料的温度为160℃一200℃，利于生物质内的木质素、纤维素等软化形成黏结剂。活塞冲压成型设备按驱动动力形式可以分为飞轮驱动活塞式成型颗粒机和液压驱动活塞式成型颗粒机2类，飞轮驱动活塞压缩是依靠存储在飞轮当中的转动动能来压缩成型原料的，缺点是设备庞大，震动强烈而且噪音剧烈，液压驱动活塞压缩成型技术克服了上述缺点，但是机械行程大、又是间断挤压，生产率不高，产品质量不太稳定。总体来说，活塞冲压式成型颗粒机的优点是成型密度较大，工作时可允许物料水分高达20%左右，不用另外加热干燥。缺点是润滑油污染较严重、造价高等。
2.3压辊式成型颗粒机
生物质压辊式成型颗粒机是根据饲料颗粒成型颗粒机改造而来的，相对于饲料颗粒成型颗粒机而言，燃料颗粒辊模成型颗粒机损耗比较严重，这主要是成型燃料含有大量纤维素、半纤维素，磨具挤压它们时需要克服很大的应力，从而加剧磨具磨损。其工作原理是依靠物料挤压成型时所产生的摩擦热软化黏合成型原料，最终致密成型。过程中一般不需要对设备外部进行加热。基本工作部件由压辊和压模组成，根据压模形状的不同，压辊式成型颗粒机可分为环模成型颗粒机、平模成型颗粒机2种”。环模成型颗粒机产量大、耗电少，平模成型颗粒机由于转速低压力大，因此产量相对较少，制成的颗粒密度大，此外，平模成型颗粒机能将诸如秸秆、干甜菜根、木屑等体积粗大、纤维较长的原料强行压碎后压制成颗粒，对原料的粉碎度要求降低了。同时，平模式成型颗粒机在压缩纤维性物料时，对原料的含水率要求较宽，一般在10%-40%之间均能成型。
相比于螺旋挤压和活塞冲压式成型技术而言，压辊式成型技术工艺能够在自然含水率生物质不用添加黏结剂常温条件下就能压缩成型，对物料的适应性最好；但还是存在产品的耐湿性较差，遇水容易松散，设备能耗较高等问题。
3、生物质燃料致密成型技术的发展趋势
生物质燃料致密成型技术提高了秸秆、薪柴等废弃生物质的运输和贮存能力，改善了生物质原料的燃烧特性，是生物质能开发利用技术的主要发展方向之一。
综上所述，目前国内外生物质致密成型设备主要分为三类：螺旋挤压式成型颗粒机、活塞冲压式成型颗粒机和压辊式成型颗粒机。螺旋挤压式成型颗粒机由于靠锥形螺杆和生物质原料作高速相对运动，耗能严重：同时螺杆端部摩擦致使其温度升高而加剧磨损：再有对原料的含水率难以控制，含水率太低不利于木质素软化成型，含水率太高也会使燃料胀裂不能成型。液压驱动活塞压缩成型技术克服了上述缺点，只是液压设备行程长、往复间歇，导致生产率低。如果能克服这个缺点将会开拓一个压缩成型技术的新思路。此外，从节能来考虑常温固化成型技术也是将来的一个发展趋势。
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