生物质能是指来自动植物的能量,主要由有机物组成,是太阳能在生物体内沉积的化学形式。一般有农作物生物质、林业生物质、城市固体废弃物、能源作物等4个来源。
这些生物质材料在高压下可以成型为颗粒或团块,称为生物质成型燃料。生物质燃料密度大,热效率高,广泛应用于采暖炉、锅炉、发电厂等。
生物质燃料的优势
燃烧效果好
生物质燃料热值高,木质颗粒热值为4300-4500大卡/千克,农作物颗粒热值为3500-3800大卡/千克,虽然达不到煤炭的4900大卡/千克,但灰渣残留量少,加热效果与中煤差不多。
据业内分析,生物质燃料挥发分含量较高,玉米秸秆、锯末等挥发分含量可达70-90%,可燃性好。
清洁、低污染排放
燃煤会产生大量的NOx、CO2、SO2以及悬浮颗粒物、灰渣、炉渣等,对环境有污染,许多地方已予以限制。
燃烧生物质燃料可大大减少CO2排放,由于生物质含硫量低,无SO2排放,而且飞灰、炉渣、重金属排放也较少,被称为清洁、绿色能源。
资源丰富、价格低廉
生物质能是世界第四大能源。据生物学家估计,陆地每年产生1000-1250亿吨干生物质,海洋产生500亿吨干生物质,农田和林业可以提供丰富的生物质资源供我们利用。
在这方面,生物质能是一种产量大、供应稳定的可再生能源。同时,由于生物质材料成本低,制造成本远低于煤炭和石油,具有明显的价格优势,推广起来也更容易。
成熟的加工技术和设备
为了利用生物质能,我们通常将块状材料制成团块或颗粒。制粒机和制球机用于在高压和高温下对生物质材料进行成型。它们可以软化原料并将其挤压到模具中,从而大大增加密度。
成型工序包括原料破碎、烘干、成型、冷却、包装等。首先,我们需要将原料破碎至5mm以下,然后用滚筒烘干机或在阳光下将水分含量降低至15-20%。之后,我们可以使用成型设备制造生物质燃料。
根据成型结构的不同,成型设备可分为四种类型:冲压成型机、螺旋挤压成型机、环模颗粒机和平模颗粒机。
生物质燃料的缺点
分布不均、密度低
生物质资源虽然丰富,但全球分布并不均衡,生物质材料形状不规则,密度低,占用空间大,储存和运输成本高。
以稻壳为例,其自然堆积密度仅为83-160kg/m3,固定碳含量为10-15%,热值为3000kcal/kg,相当于1kg煤的一半,因此能量密度较低。将其制成团块或颗粒,可提高密度至1000—1200kg/m3,但成型设备和工艺会增加使用成本。
这些缺点阻碍了生物质燃料的应用。目前,提高能量密度是生物质能源发展的重点项目。
灰渣沉积与腐蚀
生物质原料中通常含有较高的碱金属(Na、K、Ca、Mg)和非金属(Si、S、Cl、P),使灰熔点降低,产生灰渣沉积,不仅影响换热效率,而且对锅炉造成腐蚀和磨损。
因此,在生物质燃料中通常添加Al2O3、MgO、高岭土或其他灰熔点高的生物质(如稻壳),以提高软化温度,提高灰熔点,降低燃烧温度。
耐水性差
大多数生物质成型燃料的耐水性较差,生物质颗粒一旦接触水就会变湿、松散,并破碎成粉末。因此,木质颗粒必须用防水袋包装,并存放在地面干燥的房间内。
成型设备的不足
虽然生物质成型技术已经发展了几十年,设备也已经成熟,但仍然存在许多不足之处,例如功耗高、模具和滚筒磨损快、使用寿命短、成型工艺过于简单。因此,如果您想制造生物质燃料,最好选择一家可靠的颗粒机制造商,并提供保修和售后服务。