国内农作物秸秆成型燃料生产技术现状

添加时间：2012-03-17 18:07:49 来源：爱中国能源网

     秸秆成型机越来越被人们所重视，很多人也想了解一下农作物秸秆成型的加工技术,下面我们就来总结一下：
　　
　　一、农作物秸秆成型燃料加工技术分类
　　
　　农作物秸秆成型燃料有颗粒状和棒状两大类。根据成型主要工艺特征的差别，国内外生产农作物秸秆压缩燃料的工艺大致可划分为湿压(冷压)成型、热压成型、碳化成型等3种。按成型加压的方法不同来区分，技术较为成熟、应用较多的成型燃料加工机有辊模挤压式(包括环模式和平模式)、活塞冲压式(包括机械式、液压式)、螺旋挤压式等三种机型，其中辊模挤压式成型机采用的是湿压(冷压)成型工艺，活塞冲压式、螺旋挤压式成型机都采用的是热压成型工艺。
　　
　　二、 国内农作物秸秆成型燃料生产技术现状
　　
　　总体来看，目前我国的农作物秸秆固化成型装备在设备的实用性、系列化、规模化上还很不足，距国际先进水平还有不小的差距。这一问题以成型机最为突出，表现在生产率低、成型能耗高、主要工作部件寿命短、机器故障率多、费用高等方面。国内主要的几种农作物秸秆成型燃料生产技术的现状分述如下。
　　
　　1 秸秆成型机螺旋挤压技术
　　螺旋挤压成型技术是目前生产农作物秸秆成型燃料最常采用的技术，尤其是以机制炭为最终产品的用户，大都选用螺旋挤压成型机。
　　1990年中国林科院林产化学工业研究所与江苏省东海粮食机械厂合作，完成了国家“七五”攻关项目——木质棒状(螺旋挤压)成型机的开发研究工作，并建立了l000吨/年棒状成型燃料生产线。1993年前后，我国大陆的一部分企业从日本、比利时、美国以及我国台湾引进了近20条农作物秸秆压缩成型生产线，基本上都采用螺旋挤压式，以锯木屑为原料，生产“炭化”燃料。棒状成型燃料的形状为直径50mm左右、长度450mm左右，横截面为圆形或六角形，每根重约1 kg，用于蒸发量≤1000kg/h工业锅炉或民用炉灶。国内现已有包括陕西武功县轻工机械厂、河南省巩义合英实业公司等在内的近十家厂家生产此种类型的设备。

　　螺旋挤压成型机的优点：一是成品密度高。以木屑、稻壳、麦草等为原料，国内生产的几种螺旋挤压成型机加工的成型棒料的密度都在1100~1400 kg/m3。二是成品质量好、热值高，更适合再加工成为炭化燃料。

　　螺旋挤压成型机的缺点：一是产量低。目前国产设备的最高台时产量不到150kg/h，距离规模化生产的产量要求相差较大。二是能耗高。粉料在螺旋挤压成型前先要经过电加温预热，挤压成型过程的吨料电耗就在90kW·h以上。三是易损件寿命短。国产设备主要工作部件——螺杆的最高寿命不超过500h，距离国际先进水平1000h以上还有不小的差距。四是原料要求苛刻。螺旋挤压成型机采用连续挤压，成型温度通常调整在220~280℃之间。为了避免成型过程中原料水分的快速汽化造成成型块的开裂和“放炮”现象发生，一般要将原料含水率控制在8%~12%之间，所以对有的物料要进行预干燥处理，增加了加工成本。这一点，对于移动式的成型燃料加工系统来说是一个致命伤，因为与螺旋挤压成型工艺相衔接还需有配套的烘干机。
　　
　　2 秸秆成型机活塞冲压技术
　　
　　这种设备的优点是成型密度较大，允许物料水分高达20%左右；但因为是油缸往复运动，间歇成型，生产率不高，产品质量不太稳定，不适宜炭化。活塞式的成型模腔容易磨损，一般100h要修一次，有的含SiO2少的生物质材料可维持300h。

　　另据报道，2003年，河南农业大学承担完成了科技部研究项目“秸秆压块成型燃料产业化生产的可行性研究”，开发了HPB-Ⅲ型液压驱动式秸秆成型机，采用活塞套筒双向挤压间歇成型。生产率为400kg/h，吨料成型电耗为60kW·h/t左右。

　　另外北京三升集团研发了机械传动、活塞挤压成型技术，在工业化生产中密度饲料块的同时，还生产高密度(>900kg/m3)的燃料块。
　　
　　3秸秆成型机 辊模挤压技术
　　
　　农作物秸秆颗粒燃料的辊模挤压成型技术是在颗粒饲料生产技术基础上发展起来的，二者的主要区别在于纤维性物料含量的多少和成型密度的高低。用辊模挤压式成型机生产颗粒成型燃料一般不需要外部加热，依靠物料挤压成型时所产生的摩擦热，即可使物料软化和黏合。对原料的含水率要求较宽，一般在10%~ 40%之间均能成型，最佳水分成型条件为18%左右。相比于螺旋挤压和活塞冲压而言，辊模挤压成型法对物料的适应性最好。因此，国内一些生产秸秆颗粒饲料的企业在生产颗粒饲料的同时也生产颗粒燃料，以提高设备的利用率。

　　以国内知名饲料机械生产企业——江苏正昌集团为代表的我国饲料机械业界，目前在环模制粒机和平模制粒机的设计、制造方面，已积累了丰富的经验，某些方面已达到世界先进水平。在农作物秸秆颗粒成型燃料加工机械的研发方面也进行了多年的探索，并取得了可喜的成绩。
　　
　　4 秸秆成型机环模挤压成型技术

　　1994~1998年，江苏正昌集团公司联合中国林科院林产化学工业研究所承担了国家林业局下达的项目“林业剩余物制造颗粒成型燃料技术研究”。该项目以江苏正昌集团公司生产的KYW32型环模式饲料颗粒成型机为基本结构，研究成功了以木屑和刨花粉为主要原料的颗粒燃料成型机，台时产量在250kg/h左右，产品规格：直径6×10-3m，长度为(8~15)×10-3m，颗粒密度>1000kg/m3，其热值为4800kcal/kg左右。产品质量达到日本“全国燃料协会”公布的颗粒成型燃料标准的特级或一级。但是由于当时在材料和加工工艺等方面的原因，主要易损件环模在面对粗纤维物料时，暴露出了使用寿命短的缺陷。使用成本高，成为环模式制粒机难以在农作物秸秆成型燃料领域大面积推广的重要原因。该项目的开展，为我国今后在辊模挤压成型燃料技术的发展打下了良好的基础。
　　
　　5 秸秆成型机平模挤压成型技术
　　
　　由于在平模制造工艺水平和主要加工物料对象方面与国外的差距等原因，以前国内在对平模式制粒机的研究方面不够深入，国内能生产的最大平模直径只有400mm。2000年，农业部南京农业机械化研究所承担了农业部引进国际先进农业科学技术项目(简称“948”项目)——秸秆颗粒饲料加工技术与设备的引进，在引进国际上著名的德国卡尔公司(Kahl)的38-780型大型平模式制粒机的基础上，结合我国实际，又进行了多处技术改进和创新。2003年12月，该项目通过了农业部“948”项目办公室的验收。

　　与其他农作物秸秆成型颗粒(块)加工技术相比，大型平模式制粒机的优点在于：一是原料适应性广。平模式制粒机的压制室空间较大，可采用大直径压辊，因而能将诸如秸秆、干甜菜根、稻壳、木屑等体积粗大、纤维较长的原料强行压碎后压制成粒，对原料的粉碎度要求降低了。另外，平模式制粒机在压缩纤维性物料时，原料水分在15%~ 25%(最佳18%左右)都能被压缩成型，大多数情况下，不需要对原料进行干燥。二是产量大。经江苏省农机鉴定站检测，SZLP-780型平模制粒机在以100%苜蓿草粉为原料时，产量可达2100 kg/h。在此后进行的以木屑为原料的制粒试验时，当成型颗粒密度在1100kg/m3时，产量达到1500kg/h，是国内现有成型颗粒燃料加工设备所达到的最大产量。三是吨料耗电低。一方面，平模式制粒机由于压制室空间大、压辊直径大的原因，能将粒度相当大的原料制成颗粒，因而能克服环模挤压制粒机和螺旋式挤压机在这方面的局限，减少了物料在粉碎工段的能耗；另一方面，与环模制粒机相比，平模的模孔带面积比值高，出料孔多，而且出料颗粒密度和大小比较一致。四是辊模寿命长。由于工作原理的差异，平模式制粒机压辊的线速度比环模式的低，因而辊、模的磨损比较慢，而且，平模在一侧面工作面磨损后可翻过来使用另一侧面，可以提高使用寿命。五是成型密度可调。压辊和压模之间的工作间隙和压力可通过液压式中央螺母调节装置使压辊同步升降，操作简单省时，既可生产中低密度的颗粒饲料，也可生产较高密度的颗粒燃料，一机多用。
　　
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