影響
木屑顆粒機成型指標的主要因素有以下幾點:
1、加熱溫度和壓力
由木質素、半纖維素、纖維素組成了多種木質原料,其中木質素在加熱時可塑化具有粘結性,將木質原料中半纖維素、纖維素在壓力下粘結壓縮成成型燃料。不同種類的原料由于其木質素、半纖維素、纖維素含量的不同,原料狀態不同,成型所需的溫度和壓力是有差異的。試驗證明:溫度和壓力過高或過低均會導致成型的失敗,還對成型后的密度及成型效果產生重要影響。溫度過低,投入熱量減少,不足以使木質素塑化成型,也不能使成型燃料表面熱分解收縮,增加成型機的功率消耗.溫度過高,則使成型燃料表面熱分解嚴重,出現裂紋,成型燃料強度下降,甚至不成型。壓力過低將不能使原料壓緊壓實,嚴重時不足以克服與套筒間的磨擦阻力,成型無法進行。而壓力過高將使原料在套筒內停留時間縮短,影響必要的熱量獲得,同樣不能成型。溫度和壓力過高或過低均會導致成型的失敗,實驗證明:對于木質原料成型壓力在120MPa左右時,最佳成型溫度以140~180℃為宜。
2、原料粒度和含水率
原料的含水率過低或過高都不利于壓縮成型。例如對于秸稈當含水率在纖維飽和點以下時,秸稈中只有結合水,此時結合水與細胞壁無定形區由纖維紊非結晶區、半纖維素和木質素組成中的經荃形成氫鍵結合。在壓力作用下,粒子雖然發生了排列組合及變形,但在垂直于主應力方向上,由于摩擦力急劇增大,流動性極差,粒子不能很好地被延展,所以導致不能成型。當秸稈含水率在纖維飽和點以上時,秸稈中水分包括自由水和結合水兩部分。當自由水過低時,在壓力作用下,秸稈細胞發生擠壓變形,細胞中的導管易壓緊變細,增加了水分傳輸的阻力,再加上水分過低時擴散能力減弱,導致水分不能很好的移動,粒子流動性較差,粒子也不能較好地延展,導致成型效果較差;當自由水過高時,雖然基于濃度差的水分擴散能力增強,粒子流動性較好,粒子也能很好地被延展,但在平行于主應力方向上,由于過多的水分被排擠在粒子層之間,使粒子層間貼合不緊,也導致成型不好。所以控制秸稈含水率在適當范圍,是秸稈壓縮成型的一個重要方面。
原料的粒度影響成型塊的質量,也影響生產效率和動力消耗。一般來說,粒度小的原料容易壓縮,粒度大的原料較難壓縮。另外,原料的抗滲水性、吸濕性和成型密度都與粒子的粒徑有密切關系。同一物料在不同的粒度在低壓時,物料的粒度越大成型密度變化越緩慢,但隨著壓力的增加,當壓力達到一定值時這種區別就變得不很明顯。粒徑小的粒子比表面積大,成型塊容易吸濕回潮;但與之相反的是,由于粒子的粒徑變小,粒子間空隙易于充填,可壓縮性變大,使得成型塊內部殘存的內應力變小,從而削弱了成型塊的親水性,提高了抗滲水性。
3、原料種類
不同種類的原料,其壓縮成型特性有很大不同,原料的種類不僅影響成型的質量,如密度、強度、熱值等,而且還影響生產效率以及動力消耗I27]。在大量的農林廢棄物中,有的植物體粉碎后容易壓縮成型,有的就比較困難。木材廢料一般較難壓縮,即在壓力作用下變形較小;而纖維狀植物秸桿和樹皮等容易壓縮,即在壓力作用下變形較大。在不加熱條件下進行壓縮成型時,較難壓縮的原料不易成型,但在加熱條件下,如棒狀燃料成型機,木材廢料雖難于壓縮,但因其木質素含量高,在高濕下軟化能起黏結作用,反而容易成型。而植物秸桿和樹皮等粘結能力弱,因此不易成型。
4、顆粒尺寸
研究表明,生物質在氣化時,尺寸越小,氣化效率越高。這是因為當尺寸變小時,在生物質內部產生的氣體越容易擴散出表面。
5、催化劑的種類及含量
在生物質成型原料中添加合適種類及含量的催化劑,不僅可以有效的抑制焦油產率,還能夠提高氣化效率和氣體熱值等。
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