生物質(zhì)致密成型技術(shù)和設備研究

第38卷第12期林業(yè)機械與木工設備2010年12月FORESTRY MACHINERY Wood WoRKING eQUiPment Dec 2010綜灬述生物質(zhì)致密成型技術(shù)和設備研究張國梁',孫照斌',曲保雪',張振濤2(1河北農業(yè)大學(xué)林學(xué)院,河北保定071000;2中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所,北京100190)摘要:從農村生物質(zhì)能源的利用角度出發(fā),介紹了生物質(zhì)致密成型技術(shù)及設備的國內外研究現狀,指出了當前我國生物質(zhì)致密成型技術(shù)和設備存在的問(wèn)題,對其工藝、技術(shù)的發(fā)展趨勢做了闡述,介紹了原料預處理的兩種方法:蒸汽爆破法和木質(zhì)纖維材料芐基塑化法關(guān)鍵詞:生物質(zhì)致密成型;技術(shù);設備中圖分類(lèi)號:S64文獻標識碼:A文章編號:1001-4462(2010)12-0013-03Research on Biomass Densification and Formation Technology and equipmentZHANG Guo-liang, SUN Zhao-bin, QU Bao-xue, ZHANG Zhen-tao?(1.College of Forestry agricultural University of Hebei, Baoding Hebei 071000, China; 2 Technical Institute of Physicsand Chemistry, CAS, Beijing 100190, China)Abstract From the perspective of biomass energy utilization in rural area, the current domestic and abroad research status ofbiomass densification and formation technology and equipment are discussed. The problems with biomass densification andformation technology and equipment in China are pointed out, with the development trend of process and technologypresented. Two pre-treatment methods of raw materials, steam blasting method and lignocellulosics benzylation andplasticization technology, are statedey wolent我國是農業(yè)大國,農林廢棄物資源十分豐富。農好、熱效率高(是直接燃燒的5倍以上)灰分小,燃燒作物秸稈總量約為7x10%a;林業(yè)采伐和林木制品加時(shí)幾乎不產(chǎn)生SO2,不會(huì )造成環(huán)境污染,可作為工業(yè)鍋工廠(chǎng)產(chǎn)生的廢棄物,如枝丫、小徑木、板片及木屑等爐、住宅區供熱、農業(yè)暖棚及戶(hù)用炊事和取暖的燃料?？偭恳步?x10%all充分利用農作物秸稈等生物質(zhì)現在應用較多的成型燃料加工設備有輥模擠壓式原料,開(kāi)發(fā)設計生物質(zhì)致密燃料生產(chǎn)設備,不僅可以(包括環(huán)模式和平模式)活塞沖壓式(包括機械式、液解決農村農作物秸稈堆積、資源浪費、焚燒污染環(huán)境壓式)和螺旋擠壓式3種機型,生物質(zhì)成型機工作原理等問(wèn)題,而且還可以提高農作物秸稈的利用率和經(jīng)分別如圖1(環(huán)模式)圖2和圖3所示。其成型原理是濟附加值,從而促進(jìn)農民增收和新農村建設。本文就依靠傳動(dòng)部件與秸稈等生物質(zhì)原料之間的高速相對運生物質(zhì)致密成型技術(shù)和設備進(jìn)行初步研究,以探討動(dòng)來(lái)實(shí)現生物質(zhì)壓縮,壓縮過(guò)程中摩擦產(chǎn)生的熱將纖生物質(zhì)致密成型的技術(shù)途徑。維、木質(zhì)素等軟化的同時(shí)旋轉部件產(chǎn)生的擠壓力把生物質(zhì)V凵中國煤化工。其中輥模擠壓式1生物質(zhì)致密成型技術(shù)成型CNMHG2,活塞沖壓式螺生物質(zhì)成型燃料是將生物質(zhì)原料經(jīng)過(guò)粉碎、調質(zhì)旋擠壓具晟望機巾m定壓取工藝叫。等處理,在高壓條件下壓縮成顆粒狀且質(zhì)地堅實(shí)的成型物2。其特點(diǎn)是比重大、便于貯存和運輸燃燒性能2國內外生物質(zhì)致密成型技術(shù)現狀收稿日期:2010-08-3021國外發(fā)展現狀14林業(yè)機械與木工設備38的顆粒大小等都進(jìn)行了實(shí)驗研究,進(jìn)一步改進(jìn)了生物質(zhì)壓縮成型技術(shù)使之更趨于實(shí)用化。泰國、印度、菲律賓等國從20世紀80年代開(kāi)始也先后研制成功了加粘結劑的生物質(zhì)致密成型機22國內發(fā)展現狀我國從20世紀80年代起開(kāi)始致力于生物質(zhì)致密成型技術(shù)的研究。湖南省衡陽(yáng)市糧食機械廠(chǎng)于1985年研制出了第一臺Z-63型生物質(zhì)壓編成型機,江蘇省圖1環(huán)模生物質(zhì)成型機原理圖連云港東海糧食機械廠(chǎng)于1986年引進(jìn)了一臺OBM-881壓輥;2原料;3壓模圈;4成型燃料;5切刀棒狀燃料成型機。1993年前后,我國從國外引進(jìn)了近20條生物質(zhì)壓縮成型生產(chǎn)線(xiàn),基本上都采用螺旋擠壓式,以鋸木屑為原料,生產(chǎn)“炭化”燃料。中國林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所于1998年研制成功了生物質(zhì)顆粒燃料成型制造機,該機由旋風(fēng)干燥裝置、木質(zhì)素加熱軟化裝置和顆粒成型裝置3大部分組成,生產(chǎn)率為120-240kgh,能耗為1208-241Wh。中南林業(yè)科技大學(xué)(原中南林學(xué)院)嚴永林等人從2002年開(kāi)始圖2活塞沖壓式生物質(zhì)成型機原理圖在國產(chǎn)飼料制粒機的基礎上結合瑞典生物質(zhì)顆粒燃料1成型燃料;2成型套筒;3活塞;4機械或液壓驅動(dòng);5原料成型機技術(shù)研制成功了生物質(zhì)顆粒燃料成型機。2004年,清華大學(xué)和北京惠眾實(shí)科技有限公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)了Highzones生物質(zhì)固化成型技術(shù),其利用壓輥擠壓原理實(shí)現了生物質(zhì)就地及時(shí)壓縮。2006年河南農業(yè)大學(xué)李保謙、張百良和夏祖璋等人研制了HPB-V型液壓驅體谷動(dòng)活塞式成型機,合肥天炎綠色能源開(kāi)發(fā)有限公司研制了TYK-Ⅱ秸稈成型機。河南省科學(xué)院能源研究所何曉峰等人研制了一種在常溫下生產(chǎn)顆粒燃料的環(huán)模顆3螺旋擠壓式生物質(zhì)成型機原理圖粒成型機,其由變頻電機驅動(dòng)螺旋供料裝置為擠壓裝L成型燃料;2成型套筒;3螺桿;4.驅動(dòng)軸5原料置供料,通過(guò)調整供電頻率可實(shí)現原料供應量的調整,顆粒燃料的生產(chǎn)效率可達到300-500kgh。生物質(zhì)致密成型技術(shù)受到國外發(fā)達國家的普遍重視,并投人了大量的資金和技術(shù)力量研究開(kāi)發(fā)生物質(zhì)3存在的問(wèn)題致密成型設備。早在20世紀30年代美國就開(kāi)始研究當前生物質(zhì)致密燃料成型技術(shù)和設備主要存在以壓縮固體成型燃料技術(shù),并研制了螺旋式擠壓成型機,下幾個(gè)問(wèn)題。在加熱溫度為110-350℃、壓力10MPa的條件下,能把木屑和刨花壓縮成固體成型燃料。20世紀70年代初3.1能耗高美國又研究開(kāi)發(fā)了環(huán)模擠壓式顆粒成型機,并在國內在成型機中將纖維和木質(zhì)素軟化必然要消耗大量大量生產(chǎn)。瑞土、瑞典及西歐等發(fā)達國家也都先后研究的能量,如螺桿擠壓成型機,其生產(chǎn)時(shí)粉料在螺旋擠壓開(kāi)發(fā)了沖壓式成型機輥模擠壓式顆粒成型機。20世成型前要先經(jīng)過(guò)電加溫預熱,擠壓成型過(guò)程的電耗量紀50年代日本從國外引進(jìn)該項技術(shù)后進(jìn)行了改進(jìn),研就制成功了螺旋式擠壓成型機,之后又相繼生產(chǎn)了以油中國煤化工壓水壓為動(dòng)力的活塞式生物質(zhì)壓縮成型設備"。從20CNMHG用高世紀80年代開(kāi)始,日本對生物質(zhì)壓縮成型燃料技術(shù)進(jìn)國產(chǎn)成型機的螺桿最高壽命不超過(guò)500h;國內外行了探討對壓縮過(guò)程中的動(dòng)力消耗、壓模的結構與尺的同類(lèi)環(huán)模式成型設備平均修復周期在100左右,寸壓縮燃料的含水率、壓縮時(shí)的溫度和壓力以及原料維修費用(取決于環(huán)模直徑)為1-4萬(wàn)元。德國某廠(chǎng)環(huán)12期張國梁等:生物質(zhì)致密成型技術(shù)和設備研究模成型機的環(huán)模,每運行3個(gè)月就需要維修一次,一臺成型設備對不同種類(lèi)原料的適應性。第二種方法是以環(huán)?？偝煽删S修10次,每次耗資4500歐元芐基化反應作為預處理方式,增加原料的熱塑性和各種原材料對成型設備的適應性。即對不同種類(lèi)原料(木33對原料的適應性差材、麥秸、玉米秸、棉稈、稻殼等)進(jìn)行一定比例(5%成型機對原料的粒度和含水率要求不盡相同,從10%)芐基化預處理,將芐基化產(chǎn)物與未處理原料混合6%-35%不等超出正常范圍就會(huì )導致生物質(zhì)不能成型后在成型機內成型,總體上提高設備對原材料的適應或能耗增大,因此各地區只能根據不同原料配備各種性。在對原料進(jìn)行蒸汽爆破和芐基化處理的基礎上確專(zhuān)門(mén)設計的成型設備。此外,不同的成型設備對適用的定合理的成型工藝。原料要求嚴格,為鋸末、木屑設計的成型設備不能處理4.2研發(fā)和改進(jìn)成型設備秸稈;能處理秸稈的成型設備不能處理稻殼;處理稻殼的成型設備卻又不能處理棉花稈普通的晾曬處理如遇陰雨天氣,秸稈易霉變甚至由于生物質(zhì)致密成型加工中存在以上問(wèn)題,所以腐爛使秸稈利用價(jià)值降低。因而有必要研發(fā)針對不同要求生物質(zhì)成型技術(shù)在不同種類(lèi)生物質(zhì)原料自生膠合來(lái)源、不同種類(lèi)的高含水率物料(濕秸稈)一次粉碎技固化成型性能物料預處理方法成型工藝和關(guān)鍵設備術(shù)與設備,實(shí)現多種濕秸稈即收割即粉碎并提高碎料等方面要加以改進(jìn),從而獲得理想的噸料加工耗能量程度。粉碎后的秸稈進(jìn)行再氣干或人工干燥,一方面提和性能良好的產(chǎn)品。高干燥效率,另一方面可預防或減少秸稈霉變腐爛,為后續成型工藝做好準備。成型技術(shù)發(fā)展趨勢合理設計成型部件的材料、尺寸,合理選擇成型因素水平,對成型機的關(guān)鍵部件采用先進(jìn)的表面熱處理4I改變原料預處理方式,優(yōu)化成型工藝和涂層、滲層等技術(shù)以提高其耐磨性。改變原料的預處理方式可以提高不同種類(lèi)秸稈自從結構設計、尺寸設計制造精度等角度出發(fā)提高身膠合固化成型性能,從而有效改善不同種類(lèi)秸稈成成型機對原料的適應性(主要是對含水率的適應性)型性能和顆粒成型燃料結合強度。在原料預處理方面,蒸汽爆破預處理、木質(zhì)纖維材料芐基塑化是新近發(fā)展5結束語(yǔ)起來(lái)的預處理方法。生物質(zhì)能源被認為是今后主要的新能源之一,其蒸汽爆破主要是利用高溫高壓水蒸氣處理纖維原具有顯著(zhù)的經(jīng)濟性和社會(huì )效益,同時(shí)有利于環(huán)境保護。料,并通過(guò)瞬間泄壓過(guò)程實(shí)現原料的組分分離及結構采用生物質(zhì)致密成型技術(shù)生產(chǎn)成型燃料是我國生物質(zhì)變化。在高溫和高壓的作用下水蒸氣通過(guò)擴散作用滲原料的綜合利用途徑之一,但在利用傳統工藝進(jìn)行致透進(jìn)木質(zhì)纖維細胞壁內,一部分半纖維素的乙?；艹尚腿剂系募庸ぶ?普遍存在成型設備能耗高、磨損解生成有機酸。生成的酸作為催化劑又加速了半纖維嚴重和使用壽命短等問(wèn)題,導致生物質(zhì)致密成型燃料素和木質(zhì)素的降解隨著(zhù)半纖維素的降解,木質(zhì)素開(kāi)始的成本偏高,嚴重影響生物質(zhì)致密成型技術(shù)及致密成軟化。在突然減壓噴放時(shí)受機械力的作用,木質(zhì)素與纖型燃料的發(fā)展和推廣。因此研究生物質(zhì)致密成型機理維素分離。處理后天然纖維原料膨松呈煙絲狀,纖維素和新的成型工藝,進(jìn)一步降低能耗、減少加工成本,減的孔隙增大。對其進(jìn)行熱性質(zhì)分析表明蒸汽爆破使植少對原料成型條件的限制等,將是生物質(zhì)致密成型燃物纖維原料的半纖維素和木質(zhì)素降解為低分子物質(zhì),料推廣應用的關(guān)鍵。并且使纖維疏松,形成多孔,易于燃燒叫。參考文獻植物纖維材料芐基塑化即通過(guò)化學(xué)手段,用其他]肖宏儒宋衛東,鐘成義等生物質(zhì)成型燃料加工技術(shù)分析研究的官能團來(lái)部分取代其纖維素、半纖維素或木質(zhì)素上[J中國農機化,2005):65-68半纖維素等分子間的結合力大大降低;另一方面這種B衣機化研究,208123料的物理品質(zhì)及成型技術(shù)面的羥基,這樣將減少各成分之間的氫鍵,使纖維素和中國煤化工型燃料制造技術(shù)研究現改性還會(huì )破壞纖維素的結晶結構,最終使木質(zhì)纖維材料在一定溫度下軟化成為熱塑性材料凹。CNMHG圍勝生切屬不W兀觀(guān)狀[木材加工機械改變原料預處理方式,第一種方法是針對不同種類(lèi)秸稈采用不同含水率不同溫度、不同壓力進(jìn)行試驗[5俞國勝侯孟生物質(zhì)成型燃料加工裝備發(fā)展現狀及趨勢[J林研究,優(yōu)化得到不同種類(lèi)秸稈的爆破法工藝參數提高業(yè)機械與木工設備,2009,37(2):4-8第38卷第12期林業(yè)機械與木工設備Vol 38 No 122010年12月FORESTRY MACHINERY WOoDWORKING EQUIPMENT Dec 2010綜,述中國木機械行業(yè)經(jīng)銷(xiāo)商的形成與發(fā)展概況徐楊,齊英杰,胡萬(wàn)明(東北林業(yè)大學(xué),黑龍江哈爾濱150040)摘要:首次系統介紹了中國木工機械行業(yè)經(jīng)銷(xiāo)商的形成與發(fā)展概況,分析了中國木工機械行業(yè)經(jīng)銷(xiāo)商的現狀,提出中國木工機械行業(yè)經(jīng)銷(xiāo)商是促進(jìn)中國林產(chǎn)工業(yè)發(fā)展的一支不可忽視的隊伍,在市場(chǎng)經(jīng)濟形勢下起到了調劑市場(chǎng)、促進(jìn)行業(yè)發(fā)展的作關(guān)鍵詞:木工機械;經(jīng)銷(xiāo)商;形成與發(fā)展;概況中圖分類(lèi)號:T642文獻標識碼:A文章編號:1001-4462(2010)12-0016-04Formation and Development Situation of Chinese WoodworkingMachinery DistributorsXU Yang, QI Ying-jie, HU Wan-ming( Northeast Forestry University, Harbin Heilongjiang 150040,ChinaAbstract: The formation and development situation of Chinese woodworking machinery distributors are introducedsystematically for the first time. The current status of Chinese woodworking machinery distributors are analyzed and the factthat Chinese woodworking machinery distributors are a team that can t be ignored, for it helps promote the development ofChinas forest industry and regulate the market and promote industrial development in the current market economy, isKey words: woodworking machinery; distributor; formation and development; situation中國木工機械行業(yè)經(jīng)銷(xiāo)商是伴隨著(zhù)改革開(kāi)放的春行了一次徹底的清理,所有的私人企業(yè)在這段時(shí)間均風(fēng)而誕生發(fā)展起來(lái)的。1952年前后中國對私人資本進(jìn)收歸國有。截至1978年,中國大陸境內所有的企業(yè)都收稿日期:201010-15為國營(yíng)或集體所有制企業(yè),所有的物資生產(chǎn)和分配均[6]姜洋郭軍王忠誠等生物質(zhì)致密成型設備生產(chǎn)顆粒燃料技術(shù)[D]北京:北京林業(yè)大學(xué),2006:4-8及經(jīng)濟分析[可再生能源2006(4):81-83[12]張連慧,石力安,王體朋等蒸汽爆破過(guò)程麥稈木質(zhì)纖維素的[7] P Y H. ung, M U.F. Kirschbaum, R J Raison, et al The potential for轉化門(mén)]農業(yè)工程學(xué)報,2008,24(10):195-198bioenergy production from Australian forests, its contribution to[13]王堃蔣建新宋先亮燕汽爆破預處理木質(zhì)纖維素及其生物轉national greenhouse targets and recent developments in conversion化研究進(jìn)展]生物質(zhì)化學(xué)工程,2006,40(6):37-42processes[J]. Biomass and Bioenergy[14]張曉燕趙廣杰蒸汽爆破預處理桉木的形態(tài)結構與主化學(xué)成[8]劉圣勇陳開(kāi)碇張百良國內外生物質(zhì)成型燃料及燃燒設備研1言甘,↓廿,30(3):101-106究與開(kāi)發(fā)現狀[J可再生能源,002(4)[5]中國煤化工技術(shù)及應用]木材工業(yè),[9]嚴永林生物質(zhì)固化成型設備的研究[林業(yè)機械與木工設備CNMHG2003,31(12):19-21第一作者簡(jiǎn)介:張國梁(1983-),男,碩士,助教,主要從事[Io〕車(chē)戰斌生物質(zhì)就地及時(shí)壓縮成型技術(shù)[J新能源技術(shù),2005木村加工設備方面的研究[]回彩娟.生物質(zhì)燃料常溫高壓致密成型技術(shù)及成形機理研究