生物质炭化成型技术工艺的研究进展Word格式文档下载.docx

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因素是温度.生物质升温速度极低,在400~C下长

时刻（15min～几天）裂解可取得焦炭,其最高产率

为35%（质量分数）.当温度升高（达到700～9oo℃）,

加热速度低,气产物停留时刻长时,可最大限度地

取得气体产物.传统的加热方式多采纳电炉加热,

加热时刻长,制备本钱高,且不能确保不同形状原

料的均匀受热,阻碍碳的质量.最近提出的微波加

热技术可解决上述问题,其优势是:

内部加热,加

热速度高,加热可选择,加热进程易操纵,热备体

积小等.成型炭的制备工艺也在不断进展,其工艺

最初是先成型后炭化,以后慢慢进展成先炭化后

成型,此方式可充分利用余热.

1国外研究进展

国外对木材炭化的研究较早.Klasion对木材

炭化进程中气体产物及液体馏出物和温度的关系

做出了极有代表性的研究,其方式是通过度析木

材在干馏进程（热解温度达~15oooc）中液体和气体

的生成量和反映热的转变情形.日本学者

Kawamoto等人从头的角度（物质形成的角度）分析

了纤维素的热解进程【.这些研究都为后人了解木

材炭化进程,炭化机理打下了基础.

尔后探讨炭化进程中不断有新技术被提出,其

中最典型的是热重分析（TG）和差热分析（DTA）.】.

这两种技术令人们能够了解木材在升温进程中的

放热和失重情形,由此确信其反映级数,反映动

力学,反映所需的活化能及要紧成份的热分解情

况.这些技术的研究令人们对生物质炭化加倍明

了清楚.

2国内研究进展

国内也有很多关于生物质炭化进程的研究,

其研究对象主若是柴炭和竹炭,如福建林学院余

玮等【通过在氧气气氛中的DTA/TG分析和炭化,

初步对马尾松等8种原料进行了热解进程中化学

成份和结构上的转变研究.中南林学院的胡云楚

等通过TG—DTA热分析联用技术,测定了4种常

用木材的TG—DTA?

T曲线,得出各类木材在干燥

时期和锻烧时期的热性质大致相似,而炭化时期

的热性质那么因木材的化学组成不同而有较大不同

的结论.南京林业大学的左宋林等[8~m那么对竹炭

的炭化进行了相关的研究.

目前国内对成型炭的研究还相对较少,多数

企业依旧利用窑烧法等传统方式生产成型炭,不

仅生产周期长,产品质量低,而且得率也较低.

目前国内这方面的研究主若是河南农业大学

农业部可再生能源重点开放实验室和河南商丘三利

新能源的综合利用研究,并形成了配套设

备.其功效是合作开发了限氧自热式裂解工艺和裂

解气体回收分离工艺fl"

.另外,中国科学院兰州化

学物理研究所提出了生物质持续炭化工艺,不仅省

去了机械成型环节,而且大大节省了能源【].

（1）生物质持续炭化工艺

王金梅等H在2020年提出了生物质持续炭化

工艺技术,其利用自制螺旋炭化机,以生物质锯末

为原料,采纳持续炭化的生产工艺,研究了锯末炭

化的停留时刻和炭化温度,测试了不同炭化条件

取得的炭粉样品组成和形貌.其结果显示,炭化温

度必然的情形下,停留时刻越长,固定碳和灰分含

量越高,挥发分就越低.停留时刻选择20-30min

为最正确,现在当炭化温度达到450~C,就能够够生产

出合格炭粉;

炭化温度达到520~C,可制备出一级

炭粉;

炭化温度达到560~C左右时,那么能够生产优

级炭粉.

（2）BX型成型炭制造设备

刘石彩等fl3】也对炭化炉进行了改良,研究开

发的BX型炭化炉适合各类生物质原料的成型材炭

化操作,大大缩短了生产周期,并提高产品得率,

成品性能也与日本同类成型炭质量标准相当.

三生物质成型炭燃料的制备

1生物质成型炭燃料生产工艺流程

工艺流程如图1所示.

生物质胶黏剂或

炭粉胶黏剂加助剂

生物

质炭

燃料

图1成型工艺流程图

国外发达国家对成型炭的研究已经相当做熟.

早在20世纪30年代,美国就开始研究开发生物质

致密成型技术,并研制了螺旋式成型机[14,15】.瑞士

也在德国的研究基础上研发出机械活塞成型机.

以后日本也对其引进技术进行了相关改良,研发

出致密成型燃料技术体系[16,17】.尔后,亚洲除日本

外,包括泰国,菲律宾等国家在20世纪80年代研

发出添加粘结剂的生物质致密成型技术及装备n.

后来由于能源危机,许多国家都进行了成型炭的

相关研究,国外的成型炭制备技术已达到规模化,

产业化的程度.

我国关于成型炭的研究起步较晚,始于2O世

纪8O年代.中国林业科学研究院林化所,中国农

业机械化科学研究院,河南农业大学,西北农林科

技术大学,辽宁省能源研究所等lO多家单位对此

做了不同的研究,别离开发出不同种类的生物质

燃料成型设备【l9】.中国林科院林化所与其他单位

塑噩生翌釜筮墨鲨兰兰兰壁兰型兰塑堡鲨苎三生翌兰兰苎三堑堂鲨…:

…嬲¨

¨

嚣Ⅲ¨

鳓

合作,研制出单头和双头两种型号的棒状成型机

和内压滚筒式颗粒成型机.其他科研单位也对成

型设备的一些问题,如能耗相对较高,成型部件易

磨损和原料的含水率等做了大量的实验研究.

近几年提出的"

生物质直接成型"

技术,大大降低

了生物质成型的能耗.

在成型炭燃料应用方面,我国也有很多的相

关研究报导.如中国林业科学研究院林产化学工

业研究所的刘石彩等【.设计出一种专用颗粒成型

燃料民用炉灶,其热效率与一般炉灶相较有显着

的提高.除此之外,也有很多对生物质成型燃料物

理品质,成型机理和燃烧性能方面的研究,如山东

理工大学的王建祥f2l】,河南农业大学的樊峰鸣【z,

南京林业大学的谢启强等[23】.整体来讲,我国固态

生物质成型炭还处于研究试点时期,产业化,规模

化程度相对较低.

目前,生物质成型炭制备的重点是胶黏剂的

选择,这是因为生物质炭是多孔结构,与胶黏剂的

结合要紧发生在表面和间隙间.国内胶粘剂的研

究报导很多,典型的研究有:

（1）有机胶黏剂

刘志坤等【以固化剂,淀粉,粉炭,水为原料

制造棒（块）状成型炭的工艺,其具有高热值,低灰

分含量的优势,大大简化了成型工艺.

许绍良,祖元刚等也用不同的方式和工艺分

别制成了不同的固体生物燃料块,其拥有很多优势.

（2）无机类胶黏剂

相国研制出秸秆生物蜂窝煤,以玉米,小

麦或木材等的炭粉为原料,混合水,粘土粉和石英

沙制成.该蜂窝煤利用农林废弃物,具有庞大的经

济效益.

王丹【,宋洪义【以水,废纸为胶黏剂,废弃

生物质炭粉为原料压制成型并干燥,研制出一种

生物质能源型煤.

（3）有机无机复合类胶黏剂

徐颖惠【.研制出成型烧烤炭,其具有高灰渣

熔点,低残灰量,红热强度和跌落强度较好,无烟

无异味,且具有较好的存贮性能等优势.

四结论

尽管国内外对生物质成型炭的制备工艺已取

得了较大进展,但仍有一些问题亟待解决:

（1）国外的研究主若是木材的炭化成型,而国

内那么是要紧针对一些农业废弃物如秸秆的热压成

型的研究,对果壳类花生壳冷压成型研究较少,同

时对成型炭的研究也相对较少;

（2）树种不同,其木材废料的燃烧特性也不

同,目前针对特定树种的研究还尚未见报导;

（3）多数研究报导局限于单一生物质炭化的研

究,对复合生物质的研究相对较少.

针对上述问题开展深切的研究是极为必要的,

包括研制新型大型的炭扮装置;

研究生物质炭化工

艺的特性;

提高生物质炭化的效率;

研制和开发成

本低,黏绪陛能高且具有良好环保性的胶黏剂;

优

化成型炭化工艺等.同时,各级政府应重视生物质

成型炭的利用,并制定相应的政策,如价钱补助等,

以实现生物质能的普及应用,慢慢走向可持续进展.

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（1）:

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SOLARENERGY

霸锄订圈

散布式光伏并网系统

在国内的应用

■孙燕

近日,全国各地"

电荒"

愈演愈烈.国家发改

委早已发出预警通知,说明2020年将是最近几年来电

力供需形势相对偏紧的一年,并提出上调15省市

除居民用电之外的销售电价,想以此减缓"

.

但是电监会的报告显示,夏日电力缺口将达到

3000万kW左右,面对如此庞大的用电缺口,仅

通过"

限电"

手腕不足以解决问题,因此作为最近几年

来国家大力扶持的新能源龙头产业——光伏产业

将迎来新的春天.

（接上页）

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[2O]刘石彩,蒋剑春,戴伟娣,等.专用颗粒成型燃料民用炉灶技

国内光伏应用现状

目前我国在支持光伏屋顶进展方面有"

金太

阳工程"

要紧集中在用电量较为紧张的发达地域,

该项目具有不占土地,企业自发自用不造成传输

损耗,提供日夜电需差,排除峰电压力等优势.

随着低压配电网接入愈来愈多的光伏系统,光

伏电站发电后在用户端与电网输电归并利用,即光

伏发电微网技术开始被普遍关注.由于具有即发即

用,无需储能,适用性强,效益明显等优势,光伏

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25.圆殂

SOLARENERGY5/2021