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生物質燃料成型機械開題報告
一．課題研究的意義
生物質能是一種能量巨大而且可再生的能源，在地球上每年綠色生物能量的增加量為1170億噸。全球有近25億人口用生物質作為燃料用于煮飯，取暖和照明等，但目前絕大數(shù)國家和地區(qū)在使用生物質燃料過程中都存在熱能利用過低，耗費量大的問題。
從能源發(fā)展的長遠角度來看尋求一條可持續(xù)發(fā)展的能源道路，對促進國民經濟發(fā)展和環(huán)境保護都有重大意義， 用壓縮成型技術,一方面解決環(huán)境保護問題,另一方面又能生產代用燃料,近年來越來越受到人們的廣泛重視。該技術以連續(xù)的工藝和工廠化的生產方式將低品位的生物質轉化為高品位的易儲存、易運輸、能量密度高的生物質棒 塊 燃料和碳化棒塊 狀燃料,可以使成型燃料的燃燒性能得到 明顯改善,熱利用效率顯著提高,因此成為減少二氧化碳排放、支持農業(yè)生產、保護生態(tài)環(huán)境的有效措施。。
作物的重要副產品,我國目前年產秸稈量約在 7 億噸左右,如果能夠充分加工利用,可直接或間接大幅增加農民收入。每年秸稈約有 30%用作生活燃料,25%用作飼料,3%用于副業(yè)生產,6%直接還田,還有 36％的秸稈未得到任何利用。這些秸稈或堆放在農民的房前屋后、地頭路邊,造成環(huán)境污染和火災隱患;或被農民在田間一燒了之,造成大氣污染,對人身體造成極大危害,嚴重影響鐵路、公路、民航等正常的交通運輸,給國民經濟造成嚴重損失。天津市年產秸稈超過 300 萬噸,除少部分秸稈用于還田、青貯飼料、秸稈氣化、造紙等以外,其余仍被丟棄于田間或者焚燒,不僅造成了資源浪費,而且還帶來了嚴重的環(huán)境污染問題。秸稈固化燃料機械化技術是根據(jù)農作物秸稈的結構特性,將粉碎的農作物秸稈與其他輔料按照一定的比例混合,應用壓縮成型原理,壓縮成體積小、密度大、熱值高的燃料。經檢測,固化后的秸稈燃料的熱值要比直接燃燒秸稈高 20%,而且生產成本比燃煤低,因此可作為煤炭、石油等常規(guī)能源的替代品。
二．國內外研究現(xiàn)狀分析
1國外現(xiàn)狀
早在上世紀70年代,美國就開始研究壓縮成型燃料技術,并研制了螺旋式成型機,在溫度80—350℃和壓力100MPa,能把木屑和刨花壓縮成固體成型燃料。它的密度是1-1.2g/m3,含水率為10%-12%。日本于 年代從國外引進技術后進行了改進,并發(fā)展成了日本壓縮成型燃料的工業(yè)體系。70年代后期,西歐許多國家如比利時、法 國、德國等也開始重視壓縮成型燃料技術的研究。法 國開始時用秸稈的壓縮粒作為奶牛飼料,近年來也開始研究壓縮塊燃料。德國研制的KAHI系列壓粒機和壓塊機。亞洲除 日本外,泰國、印度、菲律賓等國從 年代開始也都先后研制成 了加粘結劑的生物質壓縮成型機。生物質成型燃料燃燒設備按規(guī)?？煞譃椋盒⌒蜖t大型鍋爐和熱電聯(lián)產鍋爐；按用途與燃料品種可分為：木材爐、壁爐、顆粒燃料爐、薪柴鍋爐、木片鍋爐、顆粒燃料鍋爐、秸稈鍋爐、其它燃料鍋爐；按燃燒形式可分為：片燒爐、捆燒爐、顆粒層燃爐等。這些國家生物質成型燃料燃燒設備具有加工工藝合理、專業(yè)化程度高、操作自動化程度高、熱效率高、排煙污染小等優(yōu)點。但相對于我國存在著價格高、使用燃料品種單一、易結渣、電耗高等缺點，不適合于引進我國。東南亞一些國家生物質成型燃料燃燒設備大多數(shù)為碳化爐與焦炭燃燒爐，直接燃用生物質成型燃料的設備較少，同時這些燃燒設備存在著加工工藝差、專業(yè)化程度低、熱效率低、排煙污染嚴重、勞動強度大等缺點；燃燒設備還未定型，還需進一步的研究、試驗與開發(fā)，這些國家生物質成型燃料鍋爐也不適合于引進我國。
隨著全球性大氣污染的進一步加劇，減少二氧化碳等有害氣體凈排放量已成為世界各國解決
能源與環(huán)境問題的焦點。由于生物質成型燃料燃燒CO2的凈排放量基本為0’NOX，排放量僅為燃煤的1/5，SO2的排放量僅為燃煤的1/10，因此生物質成型燃料直接燃用是世界范圍內進行生物質高效、潔凈化利用的一個有效途徑。
我國從80年代起開始致力于生物質壓縮成型技術的研究。南京林化所在“七五”期間設立了對生物質壓縮成型機及生物質成型理論研究課題 湖南省衡陽市糧食機械廠于1985年研制了第一臺ZT-63型生物質壓縮成型機,江蘇省連云港東海糧食機械廠于1986年引進 了一臺
OBM-88棒狀燃料成型機1990年前后,陜西武功輕工機械廠,河南鞏 義包裝設備廠等單位先后研制和生產了幾種不同規(guī)格的生物質成型機和碳化機組.1994年湖南農大,中國農機能源動力所分別研究出PB-1型、CYJ-35型機械沖壓式成型機 1997年河南農業(yè)大學又研制出HPB-1型液壓驅動活塞式成型機 2002年中南林學院也研制了相應設備。目前我國成型機生產和應用已形成了一定的的規(guī)模,熱點主要集中在螺旋擠壓成型機上,但存在著一些諸如成型筒及螺旋軸磨損嚴重、壽命較短、電耗大、成型工藝過于簡單等缺點。因此必須從技術上進一步加大研究力度、攻克難題,以利生物質壓縮成型燃料技術的進一步推廣應用。盡管生物質成型設備還存在著一定的問題，但生物質成型燃料有許多獨特優(yōu)點：(1)便于儲存、運輸；"使用方便、衛(wèi)生；燃燒效率高；(2)清潔能源，有利于環(huán)保。因此，生物質成型燃料在我國一些地區(qū)已進行批量生產，并形成研究、生產、開發(fā)的良好勢頭。在我國未來的能源消耗中，生物質成型燃料將占有越來越大的份額。
三．任務要求及實現(xiàn)目標的可行性分析
開發(fā)生物質是將“木材加工廢料、樹木殘枝、灌木、柴草、糧食經濟作物的莖葉”進一步加工成為（利用生物質成型機）便于運輸?shù)钠渌I(yè)的原料：統(tǒng)稱可再加工分類成型的“生物質燃料棒”或“秸稈壓塊”。 過將秸稈〖包括糧食經濟作物的莖葉、木材加工廢料、樹木殘枝、灌木、柴草〗粉碎，送入“成型器”中，在外力作用下，壓縮成需要的形狀，便于儲存運輸，供“家庭”氣化爐、氣化站、取暖爐、鍋爐發(fā)電作燃料使用，同時還能夠用于生產制造肥料、飼料、纖維密度板、隔墻板、植物地膜、餐飲具、包裝材料、育苗缽、灑精、淀粉、栽培食用菌等。壓縮的密度根據(jù)用途、設備造價等情況進行綜合選擇。
燃料壓塊的標準為（厘米）：φ1X10、φ2X10、φ1X20、φ2X20、φ5X20、φ5X40、φ5X80、5X15X21
通過對秸稈壓塊成型的主要技術、工藝設備、經濟效益和社會效益的分析，確定了秸稈壓塊成型燃料在國內進行產業(yè)化生產是可行的。秸稈壓塊成型燃料生產中的核心技術HPB-Ⅲ型液壓式生物質成型機在工作原理的創(chuàng)新方面及配套技術和技術路線，顯示了秸稈壓塊成型燃料的生產在技術上是可行的；每套秸稈壓塊成型燃料生產線具有顯著的經濟效益，不僅能節(jié)約大量的化石能源，又為2噸以下的燃煤鍋爐提供了燃料，有廣闊的應用情景；秸稈燃料塊燃燒后煙氣中CO、CO2、SO2、NOx等成分的排放均低于目前燃煤鍋爐規(guī)定的排放標準，達到了國家的環(huán)保要求，生態(tài)環(huán)保效益明顯。因此秸稈壓塊成型燃料的生產的在國內廣大農村、城鎮(zhèn)實行產業(yè)化是可行的。
四．重點研究的問題及解決思路
4.1秸稈成型燃料成型機的性能穩(wěn)定及關鍵部件快速磨損問題
現(xiàn)在采用的螺桿式和壓輥式成型機都是依靠傳動部件與秸稈之間的高速相對運動來實現(xiàn)生物質壓縮，壓縮過程中磨擦產生的熱將纖維、木質素軟化的同時，旋轉部件產生的擠壓力把秸稈推入成型模，從而完成成型。生物質秸稈內Si、Ca、Cr等元素含量較高，秸稈收集過程中還會帶入許多泥沙(SiO2)，這些物質的存在會加劇加工機械的磨損。
對于螺桿式成型機，由于螺桿與物料始終處于高速摩擦狀態(tài)，導致壓縮區(qū)(高溫、高壓)螺紋的磨損非常嚴重。目前國內外的工藝技術條件尚不能從根本上解決螺桿磨損問題。螺桿的平均修復期為60h左右，因一次性投入較低，該技術目前還有不少國家在應用。解決的方法是規(guī)?；a，批量換件維修。
環(huán)模成型設備同樣存在快速磨損問題。其壓輥在環(huán)模內高速旋轉過程中與喂入環(huán)模內的秸稈摩擦生熱，溫度可達200℃以上；同時壓輥運動的分力擠壓秸稈進入成型孔成型。在這樣的條件下，壓輥和成型孔磨損較快。目前解決快速磨損的措施有兩條：一是從環(huán)模金屬材料和熱處理入手，改變金屬材料的耐磨性能。二是從模具的結構入手，改變成型孔與壓輥切線的角度，增加推入力，減少擠壓力。
4.2成型燃料形狀的大小和松弛密度問題
成型燃料形狀的大小和松弛密度不僅是影響成型工藝和生產能耗的重要因素，而且對應用推廣有著重要的影響。同一種秸稈原料生產的成型燃料，其形狀的大小和致密度的不同，在實際應用中的效果會有不同。例如，秸稈成型燃料應用在氣化發(fā)電中，當成型燃料進入流化床時，在成型燃料內部快速形成了溫度梯度，成型燃料形狀的大小和致密度就決定了成型燃料內達到生物質熱解反應條件的速率，這對氣化效果和焦油的產生都會產生影響。因此在秸稈成型燃料的生產中，應根據(jù)成型燃料的不同用途來確定其合理的形狀大小和松弛密度。
4.3秸稈成型燃料成型機的生產效率和能耗問題
我國秸稈成型燃料成型機大多是在借鑒國外壓塊技術和飼料成型機的基礎之上進行變型設計而生產制造的，在成型機理方面的研究還幾乎是空白，這直接導致我國秸稈成型燃料成型機存在結構不合理、生產效率偏低、能耗偏高等缺陷。成型機成型能耗在生產成本中占有一定的比重，生產效率偏低、能耗過高制約了企業(yè)的生產效益。因此，有必要根據(jù)農作物秸稈的特點，通過理論分析與工藝試驗來研究秸稈成型燃料成型機能耗影響因素，為提高生產效率和實現(xiàn)節(jié)能降耗提供依據(jù)。
四．工作進度
第一周：寫開題報告確定研究方向
前二周：查找文獻資料，確定設計思路及初步方案。
第三、四周：合理擬定輸送送裝置，確定設計內容。
第五周：確定傳送裝置的傳輸速度
第六周---第七周：根據(jù)前期計算數(shù)值確定主要設備的選擇及其相關的輔助的選擇，完成相關的設計內容。根據(jù)設計的要求結合前期的的設計內容確定變速裝置及其保護裝置，完成設計圖紙。
第八周---第九周：根據(jù)設計的前期綜合確定完成設計的主體部分既鏈板式輸送裝置，完成設計圖紙。
第十周：整理設計材料，撰寫論文，答辯。
六．參考文獻
[1].袁振宏,吳創(chuàng)之,馬隆龍，等編著. 生物質能利用原理與技術[M]. 化學工業(yè)出版社，2005.
[2] 張百良，王許濤，楊世關.秸稈成型燃料生產應用的關鍵問題探[J].農業(yè)工程學報，2008,24(7).
[3] 劉延春，等，生物質固化成型技術研究進展[J]. 世界林業(yè)研究，2008(4).
[4] 劉圣勇，等，生物質致密成型燃料燃燒機理研究進展[J]. 安徽農業(yè)科學，2009(24).
[5] 韓璞，李大中，劉曉偉.生物質氣化發(fā)電燃氣焦油脫除方法的探討[J]. 可再生能源，2008(1).
[6] 周彩榮,王海峰,李惠萍,鐘賢.??新型固體燃料的合成研究[J]. 鄭州工業(yè)大學學報. 1997(01)
[7] ??名詞解釋[J]. 浙江化工. 1959(03)
[8] 程序,陳恩舉,王志年.??一種新能源——固型燃料的再生技術[J]. 節(jié)能. 1990(11)