生物質(zhì)炭成型顆粒燃料生產(chǎn)工藝流程,其關(guān)鍵工序是膠黏劑選用、擠(沖)壓成型,富通新能源生產(chǎn)銷售的環(huán)模木屑顆粒機(jī)、秸稈顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)專業(yè)壓制生物質(zhì)成型顆粒燃料。
生物質(zhì)炭制備成型顆粒燃料主要是將生物質(zhì)炭磨碎為粉末狀,經(jīng)過過篩選取合適顆粒度的粉末與膠黏劑及助劑混合,根據(jù)炭粉、膠黏劑、助劑及產(chǎn)品的性能要求選取合適的成型和后處理工藝后獲得成品。
目前,在生物質(zhì)炭成型顆粒燃料制備過程中,研究者更多的將研究重心放在膠黏劑的選擇上,而對于成型顆粒燃料其他工藝過程例如:壓制成型、后處理工序大多相似,報道的也較少。由于粉狀生物質(zhì)炭是多孔性物質(zhì),與膠黏劑混合時交接主要發(fā)生在炭粒表面和空隙間,所以膠黏劑的選取是制備成型顆粒燃料的關(guān)鍵。另外,在選擇膠黏劑時除了考慮成型顆粒燃料的應(yīng)用性能、成型能力和機(jī)械強(qiáng)度外,還要關(guān)注其用量,也就是成本問題。下面根據(jù)制備中所用的不同膠黏劑進(jìn)行介紹,主要分為有機(jī)類、無機(jī)類和有機(jī)一無機(jī)復(fù)合類膠黏劑。

由于有機(jī)膠黏劑與生物質(zhì)炭粉能比較均勻的混合,表現(xiàn)出較好的親和能力,目前,對于粉炭與有機(jī)膠黏劑混合成型的研究較多。生物質(zhì)炭成型顆粒燃料成型后需要一定的機(jī)械強(qiáng)度,但部分有機(jī)膠黏劑用于成型顆粒燃料機(jī)械強(qiáng)度較差。所以如何選擇某種適合的有機(jī)膠黏劑,使其既能保證成型顆粒燃料的黏結(jié)性能,又能具有一定的機(jī)械強(qiáng)度,需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇,下面簡要介紹幾種常用的有機(jī)膠黏劑,主要包括:淀粉類、木質(zhì)素類、羧甲基纖維素與焦油等。
2.1淀粉類以改性淀粉作為膠黏劑制備生物質(zhì)炭成型顆粒燃料的報道較多,劉志坤等以竹材加工剩余物粉炭、淀粉、適宜比例固化劑、水為原料制造棒(塊)狀成型炭,制得的成型炭燃燒熱值達(dá)到28 kj/g以上,灰分含量在5%以內(nèi),成型工藝簡單,具有良好的經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)效益。潘春躍等將原料木炭粉與自制預(yù)浸膠混合,常溫堆放后加入玉米淀粉、聚乙烯醇再次混合后采用螺桿式壓機(jī)成型。該成型顆粒燃料燃燒時撥動樣品不散開,無毒無煙無異味。
崔錦棠[以木炭粉、淀粉為膠黏劑等按特定的工藝配方,在攪拌機(jī)中攪拌均勻成糊狀,然后通過輸送管輸送到貯存池,再送入壓縮機(jī)中,壓縮成型,放入紙殼中包裝后,送到熱風(fēng)機(jī)上烘干,制成紙盒包裝的燒烤用木炭。具有無煙、快速點燃、質(zhì)量輕,方便攜帶等優(yōu)點,有助環(huán)保。
2.2木質(zhì)素類許紹良以木質(zhì)素或者在以生物質(zhì)為原料進(jìn)行產(chǎn)品加工的過程中產(chǎn)生的包含有大量木質(zhì)素成分的物質(zhì)作黏合劑、生物質(zhì)炭粉末和優(yōu)質(zhì)煤粉混合,在用水量適合條件下加工成為生物質(zhì)炭半成品,再經(jīng)過不低于350℃的加熱炭化處理后成為成型生物質(zhì)炭成品。
2.3羧甲基纖維素與焦油張瑁等用木炭粉、羧甲基纖維素膠黏劑、少量引燃劑六次甲基四胺及生石灰緩燃劑混合攪拌,并噴灑水至手握成團(tuán),再經(jīng)擠出機(jī)擠出成型、自然風(fēng)干制得炭燃棒。可用于取暖和火鍋、燒烤等清潔燃料。具有燃燒速度緩慢,釋放熱量均勻;所需原料易購、價廉等優(yōu)點。
祖元剛等將農(nóng)林業(yè)植物加工剩余物高溫?zé)o氧熱解后得到的生物焦油、生物質(zhì)炭粉等產(chǎn)物和Mg0、松節(jié)油調(diào)拌均勻,壓制成型,將其表面均勻涂布防水涂層而成一種固體生物燃料塊。這種生物固體燃料具有易燃、質(zhì)輕、防水、熱值高、火焰高、燃燒充分等優(yōu)點。
除以上所列舉的一些有機(jī)膠黏劑外,還可以使用其它天然高分子及其改性材料類、礦物材料類等作為膠黏劑制備成型顆粒燃料。
3、無機(jī)類膠黏劑
無機(jī)類膠黏劑與粉狀炭成型較易得到高強(qiáng)度的成型顆粒燃料,但是無機(jī)類膠黏劑的黏結(jié)性較差,不易于達(dá)到成型要求。就生物質(zhì)成型顆粒燃料而言因無機(jī)類膠黏劑不燃燒,使成型炭灰分增大,發(fā)熱量降低,爐渣含炭高,燃料損失大。從目前的研究文獻(xiàn)報道來看無機(jī)類膠黏劑用于成型顆粒燃料用膠的介紹不多。
相國松以玉米和小麥秸稈或鋸末、樹木枯枝等的炭粉為原料,與石英沙、黏土粉和水混合,壓制成秸稈生物蜂窩煤。該蜂窩煤充分利用了農(nóng)作物秸稈造價低,并解決了燃燒秸稈對空氣造成的污染,具有巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。
王丹及宋洪義利用廢棄生物質(zhì)制取的以生物質(zhì)炭粉為原料,廢紙、黏土和水為膠黏劑,混合均勻,在型煤制機(jī)上壓制成型、干燥,制得一種生物質(zhì)能源型煤。生產(chǎn)耗能少,完全可代替型煤在現(xiàn)有的燃煤爐具內(nèi)燃燒。
無機(jī)類膠黏劑可以大幅提高成型顆粒燃料的機(jī)械強(qiáng)度,但是若其添加量較少,則強(qiáng)度低;而添加量過多,又會導(dǎo)致成型顆粒燃料中炭含量減少。因此,該類方法適合生產(chǎn)某些具有特殊性能的成型顆粒燃料,而不適合單一用于制備成型顆粒燃料。
4、有機(jī)一無機(jī)復(fù)合類膠黏劑
該類研究集中在有機(jī)、無機(jī)膠黏劑混合,能夠充分利用無機(jī)膠黏劑的成型炭強(qiáng)度高的優(yōu)勢及有機(jī)膠黏劑黏結(jié)性好的特點。
徐穎惠將木炭粉與變性淀粉膠和造紙黑液復(fù)合的膠黏劑混合均勻,在模具內(nèi)擠壓成型,曬干后得到成型燒烤炭。該型炭具有較好的跌落強(qiáng)度和紅熱強(qiáng)度,灰渣熔點較高,殘灰量低,燃燒過程中無煙無異味,型炭樣品經(jīng)兩年不發(fā)霉、不開裂、不影響燃燒品質(zhì),有較好的存貯性能。
劉興洲等以木炭粉和硝酸鉀為主要原料,配以硅藻土和植物膠黏合劑,在常溫、常壓下攪拌,捏合造成圓柱、棒狀外型及其他形狀的固體燃料。該成型顆粒燃料具有易點燃;能暗火或燜火燃燒,燃速緩慢,續(xù)燃力強(qiáng),燃燒徹底,成灰量少等特點。無毒無害,符合環(huán)保要求。
耿玉國等以各種秸稈、皮殼燒制成的木炭粉為主要材料,配以羧甲基纖維素(CMC)、普通425水泥、硅酸鈉、水、纖維(報紙粉)、食用黏合劑、氯酸鉀、鋁銀粉、水性鋁箔清漆、黑硝基漆制成一種可防蟲、防腐、防潮、抗靜電、除異味、燃燒過程中散發(fā)清香的高級燒烤炭。
有機(jī)一無機(jī)復(fù)合類膠黏劑在黏性及其機(jī)械強(qiáng)度上都容易達(dá)到成型顆粒燃料的性能要求,目前對該類膠黏劑的研究也較多,也是今后繼續(xù)研究的一個重點方向。
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