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生物质成型

发布日期:2014-07-10

生物质成型燃料技术是国家工程实验室与河南农业大学、北京奥科瑞丰机电技术有限公司等单位联合研发,属于河南省科技攻关计划项目“生物质成型燃料技术工程化研究”(项目编号072102290009)的研究成果。该技术围绕生物质成型燃料产业化应用和推广,上游以生物质成型过程成型部件快速磨损问题的解决为突破,下游以成型燃料燃烧结渣和沉积腐蚀问题的解决为重点,研究开发出生物质成型和燃烧的成套化技术和设备。使生物质成型燃料在农副产品干燥、烤烟、设施农业、城镇供热、家庭供暖及生活用能领域实现对煤的有效替代。

该技术通过总结我国引进国外技术不成功的经验教训,以秸秆类原料为主要研究对象,以生物质成型及燃烧机理研究为基础,通过对成型工艺、成型设备、成型燃料专用燃烧设备等环节进行系统研究,将新材料技术和新工艺集成到成型燃料生产和使用技术体系内,重点突破成型部件“快速磨损”和成型燃料“燃烧结渣和沉积腐蚀”问题,形成具有自主知识产权的生物质成型燃料成套技术。

(1)成型工艺研究。针对环模成型机存在的压辊无效做功大的问题,通过辊轮主从动关系的转换,辊轮转速的优化,切向力和纵向力的分布改变,解决了辊轮偏磨损现象严重的问题,而且大幅度降低了成型能耗,在保持生产效率不变的情况下成型能耗降低了30%~50%。

(2)成型设备研究。开发出了耐磨成型部件,该研究通过摒弃单纯用金属耐磨材料作为成型筒内壁材料的做法,采用全新设计,将成型筒分为成型管、保型管和套筒三部分。其中生物质成型过程中的主要磨损部位成型管设计了以耐磨材料Al2O3陶瓷为内衬和以金属材料为其骨架复合结构,既提高了耐磨性,又保证了其强度及稳定性。研制的高耐磨成型部件维修期达到2000小时以上,比传统的金属材料成型部件的维修周期延长了1~2倍。


双头陶瓷套筒成型部件

(3)成型燃料燃烧设备研究。根据生物质挥发分含量高的特点,研究出了二段式燃烧技术,并据此研制出了双燃烧室结构的生物质成型燃料锅炉。第一燃室进行低温不完全燃烧使挥发分析出产生可燃气,然后将其引入第二燃室高温燃烧,这样就形成了“低温燃烧不能结渣,高温燃烧无渣可结”的结果。同时,双燃烧室使KCl失去了与粉尘这一形成沉积层的载体接触的机会,有效避免了结渣、沉积腐蚀的产生。

该技术获省科技进步二等奖1项,出版专著1部,制订行业标准3部。

科技进步奖

生物质成型燃料技术工程化研究项目,2010年12月进行了技术鉴定,鉴定委员会给出的结论是:“项目研究成果对推动我国生物质成型燃料产业的发展具有理论指导意义和应用推广价值,秸秆成型机快速磨损和秸秆燃烧结渣以及沉积腐蚀技术研究填补了国内空白,总体水平达到了国际先进水平。”

2013年项目获河南省科技进步二等奖。

专著

在项目研究成果的基础上,出版专著《生物质成型燃料技术与工程化》。该专著是国内外首部全面阐述生物质成型原理、技术、设备及其工程化应用的著作。清华大学倪维斗院士、北京林业大学尹伟伦院士和华南农业大学罗锡文院士为本书作序。该书被列入科学出版社列入应用生物技术大系。中国农村能源行业协会通过向从事生物质成型燃料产业的会员单位赠送该书等方式对其进行了宣传和推广,该书的出版对推进我国生物质成型燃料产业的发展起到了重要作用。

标准

承担了国家能源局行业标准的制定任务。制定了3项生物质成型燃料行业标准。分别是《环模式块状生物质燃料成型设备技术条件》,《平模式块状生物质燃料成型设备技术条件》和《活塞冲压式棒状生物质燃料成型设备技术条件》,其中生物质发电成套设备国家工程实验室是《环模式块状生物质燃料成型设备技术条件》的第一编制单位。


生物质成型燃料技术工程化成果