[发明专利]一种生物质压缩致密设备

说明书

本发明涉及生物质能应用领域，是一种生物质压缩致密设备，尤其适合农作物秸秆、树 木枝桠、柴草等生物质的能源利用。

生物质能是以生物质为载体的能量，即通过植物光合作用把太阳能以化学能形式在生物 质中存储的一种能量形式。碳水化合物是光能储藏库，生物质是光能循环转化的载体，生物 质能是惟一可再生的碳源，它可以被转化成许多固态、液态和气态燃料或其它形式的能源， 称为生物质能源。据我国“可再生能源中长期发展规划”介绍，我国生物质能资源主要有农 作物秸秆、树木枝桠、畜禽粪便、能源作物(植物)、工业有机废水、城市生活污水和垃圾等。 (以下的生物质主要指农作物秸秆、树木枝桠、柴草等)全国农作物秸秆年产生量约6亿吨， 除部分作为造纸原料和畜牧饲料外，大约3亿吨可作为燃料使用，折合约1.5亿吨标准煤。林 木枝桠和林业废弃物年可获得量约9亿吨，大约3亿吨可作为能源利用，折合约2亿吨标准煤。 但对国土范围内接近民居的柴草数量没作估计，其可作为能源利用的数量也很高。

生物质能与化石能源相比，具有可再生和低污染的优势，生物质燃烧排放的二氧化硫、 氮氧化物和烟尘等污染物远少于燃煤发电，特别是生物质从生长到燃烧总体上对环境不增加 二氧化碳排放量。

生物质呈松散状，运输及储存体积过大，低能量密度、形状不规则、易卡涩、易着火、 高挥发份、低灰份、焦灰质地轻软、碱金属含量丰富等特点。

现有的生物质的燃烧方式包括：一、农户炉灶直接燃烧，堆放影响环境卫生，燃烧时不 卫生，费时费力；二、生物质成型燃料燃烧方式，是将秸秆、稻壳、锯末、木屑等生物质， 用机械加压的方法，使原来松散、无定形的原料压缩成具有一定形状、密度较大的固体成型 燃料，其具有体积小、密度大、储运方便；燃烧稳定、周期长；燃烧效率高；灰渣及烟气中 污染物含量小等优点；三、生物质捆烧方式，欧盟许多成员国的生物质秸秆捆烧技术发展迅 速，以丹麦、比利时、法国的生物质草捆燃烧技术发展最为成熟。美国、日本等国也已发展 起生物质捆烧技术，并形成产品系列化，在一些区域得到推广应用。丹麦具有各种小型、中 型及大型打捆机，能生产各种型号的生物质秸秆捆，适应不同层次的燃烧设备。生物质锅炉 型号也比较齐全；四、生物质粉体燃烧方式，将生物质用破碎机破碎成粉体后，由进料装置 喷入研制的立式双回旋燃烧炉直接燃烧；五、生物质燃气燃烧方式，将生物质在缺氧或无氧 环境中通过热化学反应制取可燃性气体的技术。生物质经气化炉产生的可燃性气体通过净化、 储存稳压和管道输送，为用户提供气体燃料。这几种生物质的燃烧方式的工艺流程可以概括 成：生物质收集——堆放——上料系统——预处理系统(成型、打捆、粉碎、铡碎等)—— 炉灶、专用锅炉、气化炉。由于生物质的特点，运输不方便成本高导致收集成本高，堆放场 地大，上料及预处理系统复杂、设备昂贵，专用锅炉、气化炉昂贵，这些导致生物质利用成 本远高于常规化石能源，限制了生物质能的开发利用。

生物质固体成型燃料是指通过专门设备将生物质压缩成型的燃料，储存、运输、使用方 便，清洁环保，燃烧效率高，既可作为农村居民的炊事和取暖燃料，也可作为城市分散供热 的燃料。

现有的生物质固体成型的原理：植物细胞中除含有纤维素、半纤维素还含有木质素(木 素)，木素是具有芳香族特性的结构单体，为丙烷型的立体结构高分子化合物。在阔叶木、 针叶木中木素含量为27％～32％(干基)，禾草类木素含量为14％～25％。虽然在各种植物中都 含有木素，但它们的组成、结构并不完全一样。木素属非晶体，没有熔点但有软化点，当温 度为70～110℃时粘合力开始增加，木素在适当温度下(200～300℃)会软化、液化，此时加 以一定的压力使其与纤维素紧密粘接并与相邻颗粒互相胶接，冷却后即可固化成型，因此采 用热压法成型秸秆(或木屑)燃料可不用任何添加剂、粘接剂，大大降低了加工成本，而且 利用木素软化、液化的特点，适当提高热压成型时的温度有利于减小挤压动力。