日本在麵臨石油危機的境況下開發了生物質型煤,我們也叫做生物質顆粒燃料(經過木屑顆粒機或者秸稈壓塊機壓製生產而成的),其是由粉碎後的農作物秸稈、原煤與固硫劑混合後經高壓成型機壓製而成,其中生物質占15%~30%,固硫率可達80%,燃燒效率高達99%。日本於1985年即在北海道建成了一座年產6000t生物質型煤的工廠,並試驗生產了生物質型煤的小型燃燒裝置和專用燃燒設備,生物質型煤如下所示:
山東某生物質型煤示範廠1995年建成,是目前國內少數具備工業規模的生物質型煤生產廠,年產量1萬t,生產的型煤呈枕頭形(40mmx40mmx25mm),含生物質10%~30%。中zhong日ri合he作zuo在zai成cheng都dou市shi進jin行xing了le生sheng物wu質zhi型xing煤mei生sheng產chan試shi驗yan,並bing深shen入ru研yan究jiu了le生sheng物wu質zhi型xing煤mei的de生sheng產chan工gong藝yi流liu程cheng及ji其qi周zhou硫liu技ji術shu,試shi驗yan生sheng產chan的de生sheng物wu質zhi活huo性xing型xing煤mei是shi在zai煤mei粉fen中zhong添tian加jia有you機ji活huo性xing物wu(20%~30%)和脫硫劑(Ca/S=1~2)等,將其混合後經由日本慶應大學提供的K-123A軸壓縮式成型機在170kg壓力下高壓壓製成具有易燃、脫硫效果顯著、未燃損失小等特點的型煤。生物質型煤在成型之前一定要控製煤粉、有機物質和生石灰的水分(小於5%),以便通過成型機成型固化。
中國礦業大學的張明旭等人在實驗室中以熱重(TG)、差熱(DTA)和傅立葉變換紅外光譜(FTIR)聯合技術對型煤進行了定性及定量研究。研究發現通過合理配比,利用高硫煤的熱值、石灰(石)的固硫特性、生(sheng)物(wu)質(zhi)燃(ran)料(liao)的(de)助(zhu)燃(ran)和(he)催(cui)化(hua)效(xiao)果(guo),製(zhi)成(cheng)的(de)混(hun)合(he)燃(ran)料(liao)不(bu)論(lun)從(cong)熱(re)值(zhi)上(shang)還(hai)是(shi)環(huan)保(bao)上(shang)都(dou)是(shi)流(liu)化(hua)床(chuang)的(de)適(shi)宜(yi)燃(ran)料(liao)。哈(ha)爾(er)濱(bin)理(li)工(gong)大(da)學(xue)的(de)劉(liu)偉(wei)軍(jun)等(deng)人(ren)對(dui)生(sheng)物(wu)質(zhi)型(xing)煤(mei)點(dian)火(huo)性(xing)能(neng)、燃燒機理、燃燒速度、燃ran燒shao汙wu染ran特te性xing和he固gu硫liu規gui律lv等deng進jin行xing了le理li論lun分fen析xi和he試shi驗yan研yan究jiu,這zhe是shi國guo內nei有you關guan生sheng物wu質zhi型xing煤mei方fang麵mian所suo進jin行xing的de最zui全quan麵mian的de理li論lun分fen析xi和he試shi驗yan研yan究jiu。浙zhe江jiang大da學xue熱re能neng工gong程cheng研yan究jiu所suo對dui生sheng物wu質zhi成cheng型xing技ji術shu和he燃ran燒shao固gu硫liu技ji術shu也ye開kai展zhan了le相xiang關guan的de研yan究jiu工gong作zuo。
2、生物質型煤的技術特點
生物質型煤( Bio-briquette)是指破碎成一定粒度和幹燥到一定程度的煤及可燃生物質,按一定比例混合,加入少量固硫劑,利用生物質中的木質素、纖維素、半纖維素等與煤粘結性的差異經壓製而成。生物質型煤是型煤中的一種新產品,它除具有一般型煤的優點外,還具有熱效率高、灰分少、固硫率高、生物質來源廣泛、生產成本低等優點,既能節省能源,又能明顯減少對大氣的汙染,具有綜合的經濟、環境及社會效益。
2.1 生產工藝流程
生物質型煤製備工藝主要由烘幹、粉碎、混合、高壓成型等單元組成,生物質型煤生產工藝流程見圖1。其生產過程如下:①將原煤和準備摻入的生物質分別進行烘幹,將幹燥後的煤進行破碎,生物質也需碾碎,磨成微細粉末;②將兩者進行充分混合,此時可根據原煤和生物質的特性,視情況加入某些適量粘結劑和脫硫劑;③將上述混合物一同送入成型機,在高壓下製成生物質型煤產品。

2.2抗壓強度
抗壓強度是生物質型煤各項機械性能指標中最直觀、最有代表性的指標。一般而言,隨著原煤可磨性係數(HGl)的不斷增大,型煤的抗壓強度也逐步升高。含20%左右生物質的型煤和普通型煤的煤料粒徑與抗壓強度具有不同的關係,當煤料粒徑大於0.3mm時,生物質型煤的抗壓強度會逐漸降低,見圖2。所以,國內外對煤料成型粒徑一般均要求在3mm以下。

2.3點火性能
生物質型煤一般由高揮發分的生物質和低揮發分煤或高灰分、difareliangdeliezhimeizucheng。hunhehoudexingmeibiyuanmeikeranjihuifafenyousuotigao,gengzhuyaodeshizaidianhuoguochengzhong,yirandeshengwuzhilvxiandianhuofangre,shixingmeizaiduanshijianneishengwenxunsudadaozhehuodian,shibuyidianhuodeyuanmeiyesuizhihenkuaizhehuo,erqiesuizheshengwuzhidexunsuranshao,zaixingmeizhongshengwuzhiranliaozhanyoudetijixunsushousuo,xingmeizhongkongchulexuduokongdaojikongxi,weiyangqideshentoukuosanchuangzaoletiaojian,suoyidianhuonengshenruqiumianbiaocengxiayidingshendu,xingchengwendingdedianhuoranshao。zaigaoyachengxingdeshengwuzhixingmeizhong,qizuzhijiegoujuedinglehuifafendexichujixiangxingmeineibuchuandireliangbijiaohuanman,suoyixingchenghuifafendianhuozhubujinxing,qiedianhuosuoxudeyangqibiyuanmeicengzhuangranshaodianhuoshiyaoshao。congzongtiqushifenxi,shengwuzhixingmeidedianhuowendugengquxiangyushengwuzhidianhuotexing。
2.4燃燒特性
生物質型煤是由煤與生物質燃料機械混合後在高壓下壓製成型,其仍具有這兩種原來燃料的特性。生物質燃料的著火點僅為200~300℃,比煤的著火點(600~700℃)低得多,所以生物質型煤中的生物質燃料在200~300℃的(de)溫(wen)度(du)下(xia)即(ji)著(zhe)火(huo)燃(ran)燒(shao),它(ta)的(de)燃(ran)燒(shao)又(you)迅(xun)速(su)將(jiang)煤(mei)點(dian)燃(ran),這(zhe)樣(yang)可(ke)以(yi)大(da)量(liang)節(jie)省(sheng)工(gong)業(ye)鍋(guo)爐(lu)點(dian)火(huo)時(shi)使(shi)用(yong)的(de)價(jia)格(ge)較(jiao)高(gao)的(de)劈(pi)柴(chai)及(ji)油(you)等(deng)引(yin)燃(ran)材(cai)料(liao)。生(sheng)物(wu)質(zhi)型(xing)煤(mei)在(zai)燃(ran)燒(shao)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)呈(cheng)多(duo)孔(kong)球(qiu)燃(ran)燒(shao),供(gong)氧(yang)充(chong)分(fen),不(bu)會(hui)產(chan)生(sheng)煤(mei)熱(re)解(jie)過(guo)程(cheng)中(zhong)因(yin)為(wei)局(ju)部(bu)供(gong)氧(yang)不(bu)充(chong)分(fen)發(fa)生(sheng)熱(re)解(jie)析(xi)碳(tan)冒(mao)煙(yan)現(xian)象(xiang)。實(shi)踐(jian)證(zheng)明(ming),用(yong)煙(yan)煤(mei)壓(ya)製(zhi)的(de)生(sheng)物(wu)質(zhi)型(xing)煤(mei)在(zai)其(qi)燃(ran)燒(shao)時(shi)生(sheng)成(cheng)的(de)煤(mei)煙(yan)用(yong)肉(rou)眼(yan)幾(ji)乎(hu)看(kan)不(bu)到(dao),煤(mei)煙(yan)的(de)生(sheng)成(cheng)量(liang)隻(zhi)是(shi)原(yuan)煙(yan)煤(mei)的(de)1/15。一(yi)旦(dan)發(fa)生(sheng)煤(mei)熱(re)解(jie)析(xi)碳(tan),生(sheng)成(cheng)的(de)煙(yan)粒(li)很(hen)難(nan)再(zai)燃(ran)掉(diao),導(dao)致(zhi)煙(yan)囪(cong)冒(mao)黑(hei)煙(yan),汙(wu)染(ran)環(huan)境(jing)。生(sheng)物(wu)質(zhi)型(xing)煤(mei)在(zai)燃(ran)燒(shao)過(guo)程(cheng)中(zhong)形(xing)成(cheng)多(duo)孔(kong)形(xing)煤(mei)球(qiu),此(ci)時(shi)供(gong)氧(yang)充(chong)分(fen),傳(chuan)熱(re)傳(chuan)質(zhi)強(qiang)烈(lie),燃(ran)燒(shao)充(chong)分(fen),灰(hui)渣(zha)中(zhong)殘(can)碳(tan)含(han)量(liang)低(di),且(qie)多(duo)孔(kong)形(xing)的(de)燃(ran)燒(shao)球(qiu)體(ti)使(shi)殘(can)餘(yu)灰(hui)渣(zha)難(nan)於(yu)粘(zhan)結(jie)成(cheng)塊(kuai)。
2.5固硫特性
一般型煤(氧化鈣作脫硫劑)固硫率為40%左右,而生物質型煤的固硫率可以達到70%左右。生物質型煤在成型過程中,不僅加脫硫劑氧化鈣,而且加有機活性物質(如秸稈,鋸木屑等),生物質型煤在燃燒過程中,隨著溫度的升高,由於這些有機生物質比煤先燃燒完,炭化後留下空隙起到膨化疏鬆作用,使固硫劑Ca0顆粒內部不易發生燒結,甚至使孔隙率反而增加,增大S02和O2向Ca0kelineidekuosanzuoyong,tigaolegaideliyonglv,yinci,shengwuzhixingmeibiyibanxingmeiguliulvgao。tongshishengwuzhiduishengwuzhixingmeizairanshaoguochengzhongqidaodepenghuashusongzuoyongzengjialeshengwuzhixingmeiranshaodekongqiliutongliang,shideshengwuzhixingmeiderexiaolvbujingaoyuyibanxingmei,erqiedadagaoyusanmei。
在美蓉煤中加人生物質、脫硫劑氧化鈣製成生物質活性型煤,其固硫率可達60%左右,另外在生物質活性型煤中加脫硫添加劑(脫硫劑生石灰加入Ca/S=2),固硫率則達到95%,幾乎完全把煤中的硫固定在爐渣中。
3、生物質成型機
目前由國內外的經驗可知,高壓成型機是壓製生物質型煤的關鍵設備。
北京某公司所屬機械廠與中國礦業大學合作研製的專利產品GXM600-45工業型煤成型機就是這種高壓成型機中的一種。該機吸收了國外同類產品的優點,采用液壓控製、強製給料、對輥成型、多級保護等先進技術,縮小了整機體積,大幅度降低了成本。該機僅為國外同類產品價格的10%,性價比優,利於推廣應用。CXM600-45工業型煤高壓成型機按其工作原理大致分為傳動、液壓、給料、成型、框架等五個部分。它的主要性能參數為:主機驅動功率45kW;型輪尺寸q-600mmx450mm;型輪轉速16r/min;成型線壓力2.85~3.17t/cm2;正常工作最大總壓力140t;產量15t/h;整機質量12t。
4、結束語
我國生物質燃料資源豐富,倡導和開發生物質型煤對我國型煤的發展將起到積極的推動作用。目前國內眾多高等院校、keyanyuansuodeshenruyanjiu,shiyanheshengchanchangjiadeyunxingshijianjunweishengwuzhixingmeiguimochanyedexingchengdiandinglejichu,gaoyaxingmeichengxingjijixiangguanshebeideguochanhua,qiyehegongzhonghuanbaoyishidejiaqiangyutigaobijiangyoulidicujinshengwuzhixingmeidetuiguangyingyong。shengwuzhigongyexingmeijuyouyouyideranshaoxingneng,chengxingshikeshaoyonghuobuyongzhanjieji,kechongfenliyongdirezhimeizuoyuanliao,xingmeiqiangdugao,bianyuyunshu;shengwuzhiranliaolaiyuanguangfan,shengwuzhixingmeichengbendi,shiyizaiwoguopubiantuiguang。jianyuguoneixingmeijishuyanjiudexianyoujichu,kaifashengwuzhixingmeijishu,yiyizhongda,qieshikexing。



