豆秸致密成型燃料微观结构观察与分析

以华北地区具有代表性的豆秸成型燃料为研究对象,运用场发射透射电子显微镜(JEM-2100F)对其微观结构进行观察,分别得到放大倍数为200,500,1000和2000的微观组织图像。将豆秸成型燃料与松散豆秸对比分析,其微观组织致密均匀,孔隙率大大减小。在燃烧时,豆秸成型燃料的挥发分逸出速度较松散秸秆大大降低,延长了燃烧时间,提高了燃烧效率。对豆秸成型燃料微观结构的研究,为生物质成型设备和燃烧设备的设计与改进提供了理论依据。     

成型工艺参数对生物质热压成型燃料理化特性的影响研究

以棉秆、木屑为研究对象,分别将2种单一生物质原料和二者质量比为1∶1的混合原料进行热压成型,利用热重分析仪考察成型燃料的燃烧性能,并通过差示扫描量热仪、电子万能试验机研究不同成型温度和成型压力条件下成型燃料物理性质的变化规律,以反映草本生物质与木本生物质的成型规律及燃料物性的差异。结果表明:棉秆成型燃料燃烧性能较好,但灰分产率较大、热值较低,将2种生物质原料混合制得的成型燃料综合燃烧性能较好。随着成型温度的升高(室温～105℃),成型燃料的表观密度和抗压强度均呈先增后减的趋势,其中棉秆成型燃料的表观密度增幅较小,而抗压强度增幅较大,且远大于木屑成型燃料,但在木屑中掺混棉秆并未使混合成型燃料的抗压强度得到有效提高。随着成型压力的增大(40～80MPa),成型燃料的表观密度和抗压强度均呈增强的趋势,其中棉秆及混合成型燃料的表观密度和抗压强度增幅均较大,而木屑成型燃料的增幅较小。     

活性污泥混合木屑制备生物质燃料及其燃烧特性的研究

以活性污泥混合木屑为原料制备生物质燃料,考察成型压力、物料含水率和活性污泥占比对生物质燃料的抗破碎强度和松弛密度的影响,并研究生物质燃料的燃烧特性。研究结果表明:生物质燃料的抗破碎强度和松弛密度均随着成型压力和活性污泥占比的增大而增大,物料含水率控制在15%～20%较为合适;成型压力和物料含水率对生物质燃料的抗破碎强度有显著影响,而成型压力和活性污泥占比对生物质燃料的松弛密度有显著影响;活性污泥的燃烧过程可分为水分析出、挥发分燃烧及无机盐分解3个阶段,木屑的燃烧过程可分为水分析出、挥发分析出及剩余挥发分和固定碳燃烧3个阶段;生物质燃料的燃烧过程因活性污泥占比的多少而有所差异。生物质燃料的综合燃烧性能随着木屑占比的增加而逐渐提高,活性污泥的加入可以改善生物质燃料的着火性能,合理的活性污泥混合木屑工艺和配方能够制备出燃烧性能较好的生物质燃料。     

生物质致密成型技术研究进展

生物质成型燃烧成本较低,且经过致密成型后的生物质燃料密度和强度都得到提高,便于运输和燃烧.生物质致密成型技术按加热温度可以分为加热成型和常温高压成型两种.应用较多的成型燃料加工机有活塞冲压式、辊模挤压式、螺旋挤压式3种形式.很多发达国家早在20世纪初就已开始研究生物质成型技术,这些国家的成型设备专业化程度高,自动化程度好,热效率高,污染小,有合理的加工工艺.但由于设备价格高、耗电高、易结渣、原料产品单一,并不适合我国.我国在生物质成型方面的研究起步较晚,目前主要的生物质成型技术包括螺旋挤压技术、活塞冲压技术和辊模挤压成型技术,但与西方发达国家相比仍有较大差距.为了进一步促进我国生物质成型燃料的发展,建议国家应不断完善对生物质成型燃料研究及生产的扶持政策;生物质成型燃料装备不仅要考虑到节能,还应该与指定的原料基地相结合;加强生物质成型机理的研究,减少设备易损件的数量,降低能耗;开发研制以生物质成型物为原料的发电、供电一体化集成设备;在设备实用性、系列化上下功夫,不断降低成本,提高技术水平.     

生物质颗粒冷态致密成型技术

生物质能是唯一直接来自于太阳能并可储存运输的可再生能源。与传统化石类能源相比，它具有分布范围广、数量大、可再生等优点。生物质颗粒燃料冷态致密成型技术，是一种重要的生物质资源化利用基础技术之一，可有效地解决储运瓶颈。该项技术在国外已得到了较大的发展，在我国也有了一定的研究基础，具有很大的发展空间。近年来，我们对不同的生物质冷态致密成型机理进行了深入的研究，用不同种类生物质进行了冷态致密成型试验，深入分析了原料种类、粒度、含水率对颗粒燃烧的成型率、密度、抗碎性及吨料能耗的影响，在此基础上开发出了系列高效生物质颗粒燃料冷态致密成型设备。为生物质颗粒燃料冷态致密成型技术在我国的大规模推广应用奠定了基础。     

玉米秸秆成型燃料的微观结构观察与分析

玉米秸秆成型燃料是生物质能利用的主要方式,选取具有代表性的玉米秸秆成型燃料作为试验对象,运用场发射投射电子显微镜(JEM-2100F)对其微观结构进行观察,通过对图像进行分析,压缩后的成型燃料致密程度显著增加,减少的是原生物质的孔隙率,其组织结构变得纵横叠加,且层与层之间的空隙较小,连接物无明显界线,结合紧密,断面的形成有相互牵拉的迹象;通过计算分析,玉米秸秆致密成型燃料的相对孔隙率为22.8%,因此,在燃烧过程中应增加氧气的供应量与燃料强制混合.研究为成型燃料燃烧机理的研究提供实验依据,是成型燃料燃烧设备和加工设备设计的重要理论基础和设计依据.     

黄酒米浆水残渣与木质成型燃料燃烧特性研究

以木质加工剩余物与黄酒米浆水固体残渣为原料,利用热压成型技术制备新型生物质燃料。利用热重-微分热重-差示扫描量热法(TG-DTG-DSC)热分析联用技术,对制备的新型生物质燃料的燃烧特性进行研究。研究表明:制备的新型生物质燃料随米浆水残渣添加量的增加,其可燃性、稳定性增强,但燃尽性降低。故米浆水固体残渣与木屑混合比例为1∶1时所制备的生物质燃料综合燃烧性能较高,用于替代纯木屑生物质燃料最为合适。     

生物质成型燃料燃烧设备热力特性参数测试

本文采用工业锅炉节能监测方法GB／T15317—1994、工业锅炉热工性能试验规程GB10180—2003和锅炉大气污染物排放标准GB13271—2001,在特制生物质致密燃料燃烧设备上,按8种工况试验测定了生物质成型燃料燃烧设备的热力特性参数,从而为生物质致密燃料燃烧设备设计及技术改造提供一定科学依据。     

生物质成型颗粒热解特性的实验研究

目前生物质层燃锅炉在我国得到了较快发展,其使用的燃料多为生物质成型颗粒。为了对生物质成型颗粒燃料特性及层燃特性进行深入分析,应用TA热重分析仪和大颗粒热重实验台,对秸秆和木屑两类成型颗粒进行了热解特性的实验研究。实验结果表明:生物质成型颗粒热解起始温度低、析出的挥发分高,同时不同颗粒粒径对热解过程有一定的影响。最后通过热分析动力学方法计算得到热解反应动力学参数。     

生物质成型燃料链条锅炉结渣特性试验研究

为研究生物质成型燃料的结渣特性,本文采用生物质成型燃料链条锅炉燃烧设备,选择5种生物质成型燃料,采用工业锅炉节能监测方法和结渣率测定方法,对炉膛温度、过量空气系数及炉渣成分和灰熔融特征温度等对结渣率的影响进行了试验研究。试验结果表明,炉膛温度越高,过量空气系数越高,结渣率就越高;对大多数生物质成型燃料来说,软化温度越低,结渣率越高;当软化温度超过1 368℃时,不会发生结渣,燃用生物质成型燃料的锅炉,炉膛的出口烟温应低于1 000℃,可以减少结渣。另外,结渣也与生物质灰渣中的Si元素、碱金属元素及碱土金属元素有关,碱土金属可以抑制结渣,而碱金属和Si元素可促使结渣,从而为设计适合生物质成型燃料燃烧设备及改善燃料的燃烧性能提供依据。     

锯末制备生物质成型燃料的试验研究

分别采用冷压成型和炭化成型工艺以锯末制备生物质成型燃料。冷压成型工艺主要考察原料水分、成型压力对燃料的成型性能影响。试验结果表明:原料水分为12%~16%,成型压力为60 MPa的条件下能够制得成型性能较好的生物质成型燃料,其密度与抗跌强度分别能够达到0.94 g/cm3和99%;炭化成型工艺主要考察混合料水分、无烟煤配比、J型粘结剂添加量、成型压力对燃料的成型性能影响。试验结果表明:无烟煤配比为50%、混合料水分为30%、J型粘结剂添加量为8%、成型压力为45 MPa的条件下能够制得成型性能较好的优质生物质成型燃料,其密度与抗跌强度分别为0.93 g/cm3和99.3%。     

生物质成型燃料研究现状及进展

本文讨论了发展生物质成型燃料的意义,详细介绍了国内外生物质成型燃料的发展历程及现状,介绍了一些目前采用的新技术和存在的问题.最后对生物质成型燃料的未来进行了展望,指出生物质成型燃料在节能及环保方面将大有作为.     

Performance evaluation of 10 kWe pilot scale downdraft gasifier with different feedstock

Gasification is a thermochemical conversion of carbonaceous biomass into the producer gas. Gasification of lignite, wood, sawdust briquette and their mixtures are investigated on a 10 kWe laboratory scale downdraft gasifier at atmospheric pressure. The air is used as a gasifying medium. The gasifier was operated on different particle sizes of lignite and lignite-wood ratio; 22–25 mm lignite particle size and lignite – wood ratio (70:30, w/w) were found to be optimum to overcome clinker formation and higher Cold Gas Efficiency (CGE). To avoid unwanted maintenance, it is essential to diminish the producer gas pollutants such as tar and particulate matter (PM) before injecting the producer gas into a turbine or a gas engine. A setup was developed to measure tar and PM from the producer gas. The gasifier performance was evaluated on various parameters such as tar, PM, fuel consumption, gas yield, gas composition, gas calorific value and CGE for all selected feedstock. The tar in the producer gas was found in the range of 201.30 mg Nm^?3 to 617.80 mg Nm^?3 whereas PM was found in the range of 36.76 mg Nm^?3 to 68.35 mg Nm^?3. CGE and gas calorific value were observed in the range between 64.99% and 71.62% and 4.64 MJ Nm^?3 to 5.29 MJ Nm^?3, respectively. Specific fuel consumption (SFC) was obtained in the range of 1.52 kg kWh^?1 to 1.84 kg kWh^?1. CGE with lignite – wood or sawdust briquette ratio (70:30, w/w) is found maximum whereas tar and PM are found minimum with wood and sawdust briquette feedstock in the present study.     

生物质成型燃料技术及应用前景

分析了现国内生物质电厂集中存在的燃料问题,而生物质成型燃料能够解决秸秆运输、储存、防火等问题,具有广阔的发展前景。对比介绍了生物质成型技术,分析生物质成型燃料的燃料特性。结果表明,生物质成型燃料可以改善燃烧特性,燃烬时间长,有利于提高生物质灰熔点。     

水热处理对生物质成型炭理化性质的影响

棉秆(CS)及木屑(WS)经高压反应釜水热预处理后压制成型,并于固定床热解炉内进行炭化实验,利用电子万能材料试验机、热重分析仪等分析手段分析水热预处理对生物质成型炭的产率、物理性能(机械强度和表观密度)、热值及燃烧性能的影响。研究表明:随着水热温度的升高,生物质成型炭的产率增加且热值稳定,但燃烧性能变差;经水热预处理制得的生物质成型炭灰分产率均小于18%,固定碳产率均大于60%,满足欧标要求;随着水热温度的升高,生物质成型炭的表观密度及抗压强度均先增加后减小;对比所有实验样品,经230℃水热预处理制得的生物质成型炭(CS/WS-HT230-CB)物理性能及燃烧性能最佳,且均优于商用烧烤炭性能。     

秸秆类生物质压块棱角撕裂倒钝过程数值分析

针对生产过程中出现的压块成型设备模孔边角处堵塞原料造成压块棱角撕裂倒钝现象的形成机理进行研究,运用FEA分析软件ANSYS11.0模拟成型过程中原料的流动与塑性形变过程并通过试验对比研究,为压块成型设备结构优化提供技术依据。     

Investigation on the physical properties of the charcoal briquettes prepared from wood sawdust and cotton stalk

The physical properties of the charcoal briquettes prepared from biomass waste are usually poor. In the paper, an alternative approach to the charcoal briquette preparation from the densified biomass briquette by carbonization was addressed. The carbonization process of the biomass briquettes prepared from cotton stalk (CS), wood sawdust (WS) and their blends was performed in a fixed bed at 400~600°C. The variation in the mass and volume of the biomass briquettes before and after the carbonization process and the physical properties of the resulted charcoal briquettes were investigated. The results indicate that the physical properties of the charcoal briquettes including bulk density and compression strength decreased firstly and then increased as the temperature increased. CS charcoal briquettes with better physical properties showed more volume shrinkage than WS charcoal briquettes after the carbonization process. However, the physical properties of the charcoal briquettes from the blends were poorer than expected due to the co-pyrolysis characteristics of CS and WS.     

Briquetting soda weed (Salsola tragus) to be used as a rural fuel source

Amount of traditional fuel sources in the world has been decreasing and there is a definite need to produce and utilize alternative fuels such as biomass materials. In this study, briquetting conditions of Russian tumbleweed, Salsola tragus, (commonly named soda weed in Turkey) which grows in salty soils were investigated.Soda weeds were first chopped coarsely in a local tresher, then chopped finely in a hammer mill. Weed materials at three moisture levels (7%, 10%, and 13%) were prepared in the lab. Chopped weed materials were filled in cylindrical and square dies and compressed using a hydraulic press at three pressure levels of 15.7, 19.6 and 31.4 MPa. Optimum temperature, moisture rate, and pressure values were determined to produce stable briquettes. Further experiments were conducted to produce briquettes using sawdust and walnut shells as additives in conical dies of two different sizes.Results of a statistical analysis of parameters to produce briquettes in different dies indicated that moisture rates of 7–10%, pressure of 31.4 MPa, and temperatures of 85–105 °C were suitable for briquetting soda weed. Furthermore, sawdust and walnut shells additives increased briquette density without any negative effects on production process and product stability.     

Comparison of quality and production cost of briquettes made from agricultural and forest origin biomass

This paper presents the quality and cost of small-scale production of briquettes, made from agricultural and forest biomass in north-eastern Poland. The experiment involved production of eight types of briquettes. The highest net calorific value was determined for briquettes made from pine sawdust (18,144 MJ t⁻¹). The value measured for briquettes made from perennial energy plants was over 1500 MJ t⁻¹ lower, and for those made from straw 2000 MJ t⁻¹ lower than for sawdust briquettes. The sawdust briquettes left significantly the lowest amount of ash (0.40% of dry mass). The significantly highest content of hydrogen, sulphur and nitrogen was found in briquettes containing the highest portion of rapeseed oilcake. The quality of briquettes varied and only some of them met the requirements of DIN 51731. Briquettes made from pine sawdust were of the highest quality. The briquette production cost ranged from 66.55 € t⁻¹ to 137.87 € t⁻¹ for rape straw briquettes and for those made from a mixture of rape straw and rapeseed oilcake (50:50), respectively. In general, briquette production was profitable, except for the briquettes made from a straw and rapeseed oilcake mixture.