第四章 生物质压缩成型燃料技术
生物质热解技术
生物质压缩成型技术1 压缩成型原理生物质主要有纤维素、半纤维素和木质素组成。
木质素为光合作用形成的天然聚合体，具有复杂的三维结构，属于高分子化合物，它在植物中的含量一般为15%~30%。
木质素不是晶体，没有熔点但有软化点，当温度为70-110℃时开始软化，木质素有一定的黏度；在200-300℃呈熔融状、黏度高，此时施加一定的压力，增强分子间的内聚力，可将它与纤维素紧密粘接并与相邻颗粒互相黏结，使植物体变得致密均匀，体积大幅度减少，密度显著增加，当取消外部压力后，由于非弹性的纤维分子之间相互缠绕，一般不能恢复原来的结构和形状。
在冷却以后强度增加，成为成型燃料。
压缩时如果对生物质原料进行加热，有利于减少成型时的挤压力。
对于木质素含量较低的原料，在压缩成型过程中，可掺入少量的黏结剂，使成型燃料保持给定形状。
当加入黏结剂时，原料颗粒表面会形成吸附层，颗粒之间产生引力，使生物质粒子之间形成连锁的结构。
这种成型方法所需的压力较小，可供选择的黏结剂包括黏土、淀粉、糖蜜、植物油和造纸黑液等。
2 压缩成型生产工艺压缩成型技术按生产工艺分为黏结成型、压缩颗粒燃料和热压缩成型工艺，可制成棒状、块状、颗粒状等各种成型燃料。
生物质—-干燥—-粉碎—-调湿—-成型—-冷却—-成型燃料主要操作步骤如下：（1）干燥生物质的含水率在20%-40%之间，一般通过滚筒干燥机进行烘干，将原料的含水率降低至8%-10%。
如果原料太干，压缩过程中颗粒表面的炭化和龟裂有可能会引起自燃；而原料水分过高时，加热过程中产生的水蒸气就不能顺利排出，会增加体积，降低机械强度。
（2）粉碎木屑及稻壳等原料的粒度较小，经筛选后可直接使用。
而秸秆类原料则需通过粉碎机进行粉碎处理，通常使用锤片式粉碎机，粉碎的粒度由成型燃料的尺寸和成型工艺所决定。
（3）调湿加入一定量的水分后，可以使原料表面覆盖薄薄的一层液体，增加黏结力，便于压缩成型。
（4）成型生物质通过压缩成型，一般不使用添加剂，此时木质素充当了黏合剂。
生物质致密成型燃料
生物质致密成型燃料
1 生物质致密成型燃料的概念
生物质致密成型燃料是指将含有可再生能源的废弃物或植物材料
经过化学处理和物理压缩后形成的一种固体燃料，是一种绿色能源。
2 生物质致密成型燃料的分类
生物质致密成型燃料分为各种类型，例如生物炭、木屑颗粒、生
物质燃烧块、秸秆颗粒等。
它们都是由生物质处理成的固体燃料。
3 生物质致密成型燃料的生产过程
生物质致密成型燃料的生产过程包括生物质收集、输送、碾磨、
干燥、成型、冷却和包装等环节。
其中，成型是将生物质通过机械加
工和化学添加剂处理，制成符合标准的固体燃料，包括压缩成型和粒
化成型两种方法。
4 生物质致密成型燃料的优点
相较于常规煤炭燃料，生物质致密成型燃料具有多重优点。
首先，它们是可再生的，减少了对非可再生资源的依赖。
同时，这些燃料具
有较高的燃烧效率，对环境的污染也大大减少。
此外，与传统的散装
贮存方式相比，这些燃料的密度更高，可气化转换效率也更高。
5 生物质致密成型燃料的应用
生物质致密成型燃料在能源领域的应用越来越广泛。
它们作为煤
炭和天然气的替代品，可以广泛用于工业炉和家庭采暖。
此外，这些
燃料在农业和森林废弃的处理中也有广泛应用，可以有效地将废弃物处理成可再生的能源。
6 小结
生物质致密成型燃料是一种以生物质为原料制成的固体燃料，具有可再生、高效、低污染的特点。
这些燃料的应用也越来越广泛，成为当今能源领域的重要组成部分。
生物质加工
图-2 螺旋挤压机成型工作原理图
2. 活塞冲压式成型机
活塞冲压式成型机的成型是靠活塞的往复运动实 现的。按驱动力不同分为机械式和液压式两种。机械 式冲压成型机是利用飞轮储存的能量.通过曲柄连杆机 构,带动冲压活塞,将松散的生物质冲压成生物质压块。 液压式冲压成型机又分为液压和水压两种,带动冲压活 塞使生物质冲压成型。冲压式成型机通常用于生产实 心燃料棒或燃料块, 减少了电加热这一装置,成型物密 度稍低,容易松散,与螺旋挤压式成型机相比,明显改善 了成型部件磨损严重的问题,机械冲压存在式较大的振 动负荷, 运行稳定性差, 润滑油污染也较严重。液压运 行稳定，维护简单，目前发展较快。
1.螺旋挤压成型机
螺旋挤压机是最早发明且应用普遍的燃料成型 机，成型原理是把生物质原料螺旋输送并挤压进入成 型孔使其成型一般在成型套筒上安装一个电热元件， 是成型温度在150~250℃之间，成型温度使生物质中 的纤维素与木质素软化并产生粘性，进而是生物质燃 料热压成型，该类成型机可连续生产，运动平稳，生 产的燃料易于燃烧；缺点是螺旋杆磨损严重，维修费 用高，生产率低，能耗高，工艺不好掌握难以商业推.09.25
一、生物质压缩成型技术的概述
。
生物质压缩成型就是将生物质 废弃物,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。生物质在经过压缩成型之后, 其密度、强度和燃烧性能都有了本 质的改善,大大提高了生物质作为 燃料的品质。可以在生活用能、饮 在这些空置住房中，出现空置的房屋主要是拥有多套 食服务业 ,如采暖、烧饭、烘烤食 房屋的家庭出现的空置房屋，只有一套房的家庭，出 现人房分离的比例仅占20%多。 品等得到高效清洁应用。 多套房家庭空置
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生物质成型以及炭化技术
• ⑵成型物内部粒子的粘结机制
• 1962年德国的Rumpf针对不同材料的压缩成型，将成型 物内部的粘结力类型和粘结方式分成5类: • • • • • ①固体颗粒桥接或架桥(Solid bridge)； ②固体粒子间的充填或嵌合； ③自由移动液体的表面张力和毛细压力； ④非自由移动粘结剂作用的粘结力； ⑤粒子间的分子吸引力(范德华力)或静电引力。
• ⑴“热压缩”颗粒成型技术
• 是把粉碎后的生物质在220~280℃高温及高压下压缩成1 t/m3左右的高密度成型燃料。 • “热压缩”技术的工艺由粉碎、干燥、加热、压缩、冷却 过程组成。 对成型前粉料含水率有严格要求，必须控制在8% ~12%。
• ⑵“冷压缩”颗粒成型技术
• 也称湿压成型工艺技术。对原料含水率要求不高。 其成型机理是在常温下，通过特殊的挤压方式，使粉碎 的生物质纤维结构互相镶嵌包裹而形成颗粒。 • 因为颗粒成型机理的不同，“冷压缩”技术的工艺只需 粉碎和压缩2个环节。 • 特点： “冷压缩”技术与“热压缩”技术相比，具有原料适用 性广，设备系统简单、体积小、重量轻、价格低、可移 动性强，颗粒成型能耗低、成本低等优点。
• 生物质中的纤维素、半纤维素和木质素在不同的高温下，都能受热 分解转化为液、固和气态产物。 将生物质热解技术与压缩成型工艺结合，利用热解反应产生的热解 油或木焦油作为黏结剂，有利于提高粒子间的黏聚作用，提高成型 燃料的品位和热值。
1.3 生物质压缩成型的工艺类型
• 热压缩成型技术、冷压缩成型技术、炭化成型技术
• （3）半纤维素与纤维素的作用。 半纤维素水解转化为木糖，也可起到粘结剂的作用。 纤维素分子连接形成的纤丝，在粘聚体内发挥了类似于 混凝土中“钢筋”的加强作用，成为提高成型块强度的 “骨架”。
生物质成型燃料技术
根据运转方式的不同，可分为: 间歇式 连续式
炭化炉
四.生物质设备厂家分析
一.金旺国际
JW系列颗粒机设备价格配置表
二.山东宇冠机械有限公司
环模制粒机 价格：14.5万 产能：1-1.5吨/时
具体操作见加工视频 原料含水率:13%-15%
三.郑州同创机械
生物质压缩成型燃料特点：
密度高、强度大：体积缩小6~8倍，密度约为1.1~1.4t/m3； 热值高：热值可达到16.7MJ/kg，能源密度相当于中质烟煤； 燃烧性能好：使用时火力持久，炉膛温度高，燃烧特性明显得到改善 。 形状和性质均一：便于运输和装卸、适应性强、燃料操作控制方便等 。
生物质成型影响因素
常用干燥机有回转圆筒干燥机、立式气流干燥机。
回转圆筒干燥机： 构造：
排湿口 干燥筒
进料口
热风炉
出料口 驱动装置
优点： 生产能力大，运行可靠，操作容易，适应性强，流体阻力小， 动力消耗低。 缺点： 设备复杂，体积庞大，一次性投资高，占地面积大。
干燥过程： 原料进入干燥筒； 干燥筒作低速回转运动。干燥筒向出口方向下倾2～10°，并在筒内安装有抄 板。 物料在随干燥筒回转时被抄起后落下，由热风发生炉产生的热风加热干燥； 由于干燥筒的倾斜及回转作用，原料被移送到出料口排出机外。
加热
棒形成型机的加热温度一般在150~300℃之间； 颗粒成型机没有外热源加热，但成型过程中原料与机器工作部件之间的 摩擦作用可将原料加热到100℃左右。
加热方式： 电阻丝加热、导热油加热。应先预热后开机。
也可加大成型模内壁的夹角，利用挤压过程中产生摩擦热加热。 但动力消耗大，螺旋头和模具磨损加剧，一般30~50h就得更换螺旋头 。
生物压缩燃料常温固化成型技术
生物压缩燃料常温固化成型技术
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生物压缩燃料常温固化成型技术
生物压缩燃料常温固化成型（简称CZSN）技术是将秸秆、杂草、灌木枝条乃至果壳果皮等农林废弃物，在常温下压缩成热值达2850至4500大卡的高密度燃料棒或颗粒状燃料。
生物压缩燃料是一种既环保又经济、安全的绿色能源，在国外特别是欧洲各国得到广泛利用，但仍存在储运不方便和压缩成本过高问题，其利用技术主要是热成型技术。
与国外高温高压热成型技术不同，CZSN技术采用纤碾切搭接技术，在常温下就可把粉碎后的生物质材料压缩
成高密度成型燃料，能耗比国外同类产品降低50%，成型设备体积减少70%，综合生产成本降低60%以上。
压缩吨燃料的加工成本仅100多元/吨，市场售价385元即可盈利。
CZSN成型设备只用一台机器，可大可小，移动与操作非常简便。
可在农村建立各种规模的加工厂，还可与联
合收割机配套使用，直接将原料压缩成原体积1/10的固体颗粒。
同时，压缩产品储运以及使用十分方便，燃烧性能接近煤炭，燃烧效率可达90%，是传统生物质燃料的5倍，使用成本低于燃气和用电。
秸秆、薪柴等生物质能源在我国农村能源消费中一直占据重要地位，每年消耗量超过2.5亿吨标煤。
但传统直
燃仍是生物质能的主要利用方式，燃烧效率较低。
这项技术为生物质能在我国农村地区清洁、高效的大规模应用提供了可能，为改善农村生活用能条件提供了技术支撑。
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生物质成型燃料技术及设备
生物质成型燃料技术及设备随着全球对环境保护与可持续发展的日益重视，生物质成型燃料技术成为一种备受关注的新型能源。
生物质成型燃料是通过压缩、成型、干燥等工艺将纤维素、木质素、半纤维素等生物质材料转化为可供燃烧的固体颗粒。
一、生物质成型燃料的优势（一）环保生物质成型燃料是一种清洁环保的能源，其燃烧过程中产生的二氧化碳与生物质的吸收过程相等，具有零排放、零污染的特点，不仅能够有效减少温室气体的排放，而且也有助于改善环境质量。
（二）可持续相比化石能源，生物质成型燃料可以被再生，能源的供应源源不断，能够满足可持续发展的需求，同时也有助于农村经济的发展，提高当地居民的就业和生活水平。
（三）使用灵活生物质成型燃料可以直接替代煤、油、天然气等传统能源，可以用于工业、家庭，也可以直接作为燃料供应给电厂等大型能源消耗单位，使用范围广泛、灵活。
二、生物质成型燃料的制作工艺（一）原料准备生物质成型燃料的原材料可以是农作物秸秆、木屑、锯末、花生壳等由植物制成的废弃物，也可以是动物粪便等由动物所产生的废弃物。
（二）碾粉生物质成型燃料制作的首要工艺是将原材料碾粉，使其变成适合成型的颗粒，可以采用切割机、破碎机、分离器等设备进行碾粉。
（三）干燥生物质成型燃料的制作需要将原材料中的水份进行蒸发，使其含水率在10%以下，因为原材料中含水量高，会使成型后的燃料热值降低，同时水份还会影响生物质颗粒的耐久性，造成颗粒的断裂、粉化等现象。
常用的干燥设备有烘箱、滚筒干燥机等。
（四）成型干燥后的生物质原料需要进行成型，成型方法分为两种：压制成型和挤压成型。
压制成型是利用模具将碾好粉的生物质原料按规定形状压成颗粒状，这种成型方式应用于小型燃料生产和家庭燃料使用。
挤压成型是利用挤压机将碾好粉的生物质原料加水后挤压成管型，通过切割出现的环形物称为螺旋成型颗粒。
这种成型方式适用于大型燃料生产和工业燃料使用。
（五）冷却与包装成型后的生物质颗粒需要进行冷却和包装，冷却过程使颗粒温度降至室温，以便保证燃料的质量。
生物质致密成型燃料的制备原理
生物质致密成型燃料的制备原理主要涉及以下几个步骤：
原料准备：选择适合的生物质原料，如木屑、秸秆、谷壳等，进行预处理，如破碎、干燥等，以便于后续的成型工艺。
粉碎和混合：将经过预处理的生物质原料进行粉碎，得到适当的颗粒大小。
然后，将粉碎后的生物质与适量的添加剂（如结合剂、润滑剂等）进行混合，以提高成型过程中的可塑性和机械强度。
成型：将混合物送入成型机器，通过压力和温度的作用，使混合物形成致密的成型块。
成型机器可以是压片机、颗粒机、挤出机等不同类型的设备。
干燥和固化：将成型块进行干燥，去除水分，同时通过热固化或化学反应，使结合剂发生固化，增加成型块的强度和稳定性。
制品处理：对成型后的产品进行必要的后处理，如修整、研磨等，以获得符合要求的最终产品。
整个制备过程中的参数控制，如原料比例、成型压力、温度和干燥时间等，会影响生物质致密成型燃料的质量和性能。
生物质压缩成型技术
2340-60m3秸秆456三是运输不再难。
生物质固体成型燃料的密度通常为1吨／立方米左右，和煤差不多。
运秸秆就象运煤一样使运输不再难。
运秸秆就象运煤样使运输不再难7832%（干基），禾草类木素含量为14%25%。
32%（干基），禾草类木素含量为14%-25%。
苯丙烷结构高聚物10生物质成型燃料就是利用这一原理以生物质固化成型机经热挤压制得。
适用于木质素含量高的农林废弃物。
11131415从运输、储存的角度来看，高密度更好。
16抗跌碎性和抗滚碎性成型燃料装卸时遇到冲击力抗跌碎性和抗滚碎性，成型燃料装卸时遇到冲击力翻滚试验和跌落试验1718待挥发物和炭烧完时空气量又过剩这些气流白白带¾待挥发物和炭烧完时，空气量又过剩，这些气流白白带走一部分热量。
19燃烧时间明显延长。
¾整个燃烧过程的需氧量趋于平衡，燃烧过程比较稳定。
202223高压成型¾高压成型：>10MPa对木屑秸秆等物料成型的适宜含水率范围为6%10%对木屑、秸秆等物料，成型的适宜含水率范围为6%-10%。
27温度对不同物料成型的影响28之间260℃之间。
2931323334353637生物质压缩成型工艺流程（制粒为例）3839404142破碎-干燥-筛分-粉碎-配料-制粒-冷却-输送4344015038（0.15-0.38mm）454647484950。
生物质压缩成型技术
生物质压缩成型技术一、生物质压缩成型的基本成型原理生物质压缩成型技术是指具有一定粒度的农林废弃物，如锯屑、稻壳、树枝、秸秆等，干燥后在一定的压力作用下（加热或不加热），可连续压制成棒状、粒状、块状等各种成型燃料的加工工艺，有些压缩成型技术还需要加入一定的添加剂或粘结剂。
一般生物压缩成型主要是利用木质素的胶黏作用。
农林废弃物主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，木质素为光合作用形成的天然聚合体，具有复杂的三维结构，是高分子物质，在植物中含量约为15%~30%。
当温度达到70~100℃，木质素开始软化，并有一定的黏度。
当达到200~300℃时，呈熔融状，黏度变高。
此时若施加一定的外力，可使它与纤维素紧密粘结，使植物体积大量减少，密度显著增加，取消外力后，由于非弹性的纤维分子间的相互缠绕，其仍能保持给定形状，冷却后强度进一步增加，成为燃料。
二、生物成型技术的国内外研究现状生物质压缩成型技术的研究始于本世纪40年代。
其中规模较大的开发利用是在八十年代以后。
由于出现石油危机，石油价格上涨，西欧、美国的木材加工厂提出用木材实现能源自给，因此，生物质压缩技术发展的很快，在很多国家成为一种产业。
美国早在上世纪30年代就开始研究压缩成型燃料技术，并研制了螺旋式成型机，在一定的温度和压力下，能把木屑和刨花压缩成固体成型燃料。
日本在50年代从国外引进技术后进行了改进，并发展成了日本压缩成型燃料的工业体系。
法国开始时用秸秆的压缩粒作为奶牛饲料，近年来也开始研究压缩块燃料。
印度队这些技术的研究应用也相当重视。
在我国，这项研究也得到了政府的关注和支持。
近年来，国内科研单位加大了研究的力度，取得了明显的进展。
多个大学与企业联合对生物质成型技术进行了研究。
浙江大学生物机电研究所能源清洁利用国家重点实验室在生物质成性理论、成型燃料技术等方面进行了研究。
国内一些生产颗粒饲料的厂家也开始在原设备的基础上生产生物质致密成型燃料。
河南农业大学农业部可再生能源实验室从1992年开始相继开发生产了液压式、辊压式和螺杆式生物质致密成型机，并以小批量生产，取得了较好的社会效益和经济效益。
第四章 生物质压缩成型燃料技术
提高螺杆的寿命： 喷涂、堆焊和高耐磨材质的使用 彻底改变这种成型工艺
二、活塞压力式成型技术
靠活塞的往复运动实现Байду номын сангаас按驱动力不同可 分为：
机械驱动活塞式成型机：用发动机或电动 机通过机械传动来驱动成型机。 用液压机械驱动的液压驱动活塞式成型机。
液压驱动活塞成型工艺： 首先，粉碎后较松散的生物质（秸秆）原料经过 垂直液压油缸和水平液压油缸两次预压后，由油缸 上的冲杆推入成型套筒内，在合适的成型温度下， 套筒中的秸秆生物质在外力的作用下颗粒重新排列 位置关系，并发生塑性变形。在垂直于最大应力的 方向上，粒子主要以相互靠近结合的形式结合。随 外力的增大，生物质体积大幅度减小，容积密度显 著增大，生物质内部胶合、外部焦化，并具有一定 的形状和强度。冲杆不断推挤，秸秆生物质从成型 套筒中挤出，成为生物质棒块成型燃料。
五、 机械冲压成型技术
机械冲压成型机主要生产出生物质型煤， 俗称秸秆煤。其成型原理为筒内单向力冲 压成型。
第三节 秸秆压缩成型技术应用举例
一、 瑞典生物质颗粒燃料产业的发展
1、集中供热锅炉
集中供热锅炉能够应用于单个或多个家庭， 热量通过水循环交换到供热系统。
组合式锅炉：由一个颗粒燃烧器和一个标准 锅炉（无燃烧器）组成。 一体锅炉：燃烧器是锅炉的一部分。
• • • •
• 非预热热压成型工艺：原料只在成型部位 被加热。 • 预热热压成型工艺：原料在进入压缩机构 之前和成型部位分别被加热。
3、炭化成型
炭化成型工艺的基本特征是，首先将生物 质原料炭化或部分炭化，然后再加入一定 量的黏结剂挤压成型。
工艺可分为两类 先成型后炭化：原料粉碎-干燥-成型-炭化 -冷却包装。 先炭化后成型：原料-粉碎除杂-炭化-混合 黏结剂-挤压成型-干燥-包装。
生物质致密成型燃料
生物质致密成型燃料随着全球能源环境的不断变化和对可再生能源的需求不断增加，生物质致密成型燃料作为一种新型可再生能源，逐渐受到人们的关注和重视。
本文将从生物质致密成型燃料的定义、种类、生产工艺和应用等方面进行详细介绍，以期为读者提供一些有益的参考。
一、生物质致密成型燃料的定义生物质致密成型燃料是指由农林废弃物、能源作物、生活垃圾等可再生生物质经过加工压缩形成的一种固体燃料。
它具有高能量密度、低含水率、易于储运、使用方便等特点，是一种非常理想的替代传统化石燃料的可再生能源。
二、生物质致密成型燃料的种类生物质致密成型燃料可以分为多种类型，主要包括木质燃料、秸秆燃料、草本燃料和生活垃圾燃料等。
1、木质燃料木质燃料是最常见的一种生物质致密成型燃料，主要由木屑、锯末、树枝等木材废料经过加工压缩而成。
它具有高能量密度、燃烧稳定、燃烧产生的烟气少等特点，是一种理想的取暖和发电燃料。
2、秸秆燃料秸秆燃料是一种利用农作物秸秆等废弃物制成的生物质致密成型燃料。
它具有低成本、易获取、减少污染等优点，是一个非常环保和经济的燃料选择。
3、草本燃料草本燃料是一种以草本植物为原料制成的生物质致密成型燃料。
它具有高含水量、易挥发等特点，适合用于烧烤、烧火等场合。
4、生活垃圾燃料生活垃圾燃料是一种以生活垃圾为原料制成的生物质致密成型燃料。
它具有可回收利用、减少垃圾污染等优点，是一种非常环保和经济的燃料选择。
三、生物质致密成型燃料的生产工艺生物质致密成型燃料的生产工艺主要包括原料处理、破碎、干燥、混合、压制和包装等环节。
1、原料处理原料处理是生物质致密成型燃料生产的第一步，主要包括对原料的筛选、去杂、去水等处理。
2、破碎破碎是将原料进行碎化，使其更容易加工成燃料的过程。
常用的破碎设备有颚式破碎机、锤式破碎机等。
3、干燥干燥是将原料中的水分蒸发掉，以便于后续的加工和储存。
常用的干燥设备有热风炉、旋转干燥机等。
4、混合混合是将不同原料进行混合，以达到一定的配比和性能要求。
生物质致密成型燃料
生物质致密成型燃料生物质致密成型燃料（BiomassDensifiedFuel）是一种由生物质经过压缩、成型和干燥等工艺制成的固态燃料。
它是一种可再生、环保、经济实用的能源，具有高能量密度、低含水率、低灰分、低硫分等特点，广泛应用于家庭、工业、农业等领域。
本文将从生物质致密成型燃料的来源、制备工艺、性能特点、应用领域等方面进行阐述。
一、生物质致密成型燃料的来源生物质致密成型燃料的原料主要来自于农业、林业、畜牧业、城市固体废弃物等领域。
其中，农业废弃物如秸秆、稻草、玉米芯、花生壳等是最常用的原料之一。
林业废弃物如树枝、树皮、木屑等也是制备生物质致密成型燃料的重要原料之一。
此外，畜牧业废弃物如禽粪、畜粪等也可以用于制备生物质致密成型燃料。
城市固体废弃物中的生物质如废弃木材、纸板、纸张等也可以用于生产生物质致密成型燃料。
二、生物质致密成型燃料的制备工艺生物质致密成型燃料的制备工艺主要包括粉碎、混合、压缩、成型和干燥等过程。
首先，将原料进行粉碎，使其成为适合压缩成型的颗粒状或粉状物料。
然后将粉碎后的原料进行混合，以保证成型后的燃料具有均匀的质量和性能。
接着，将混合后的原料放入压力机中进行压缩成型，使其成为规定形状和大小的燃料颗粒。
最后，将成型后的燃料进行干燥，以减少其含水率，提高其燃烧效率和稳定性。
三、生物质致密成型燃料的性能特点生物质致密成型燃料具有以下性能特点：1. 高能量密度：生物质致密成型燃料的能量密度高于原材料，可大幅节约储存和运输成本。
2. 低含水率：生物质致密成型燃料的含水率一般在8%以下，可提高其燃烧效率和稳定性。
3. 低灰分：生物质致密成型燃料的灰分低于原材料，可减少炉膛结渣，延长设备使用寿命。
4. 低硫分：生物质致密成型燃料的硫分低于原材料，可减少二氧化硫的排放，降低环境污染。
5. 燃烧效率高：生物质致密成型燃料的燃烧效率高，可提高能源利用率，减少能源浪费。
四、生物质致密成型燃料的应用领域生物质致密成型燃料广泛应用于家庭、工业、农业等领域。
生物质成型燃料
生物质成型燃料生物质成型燃料（Biomass Pellets）是一种利用生物质资源（植物、树木、农副产品和林业废弃物等）经过压缩成型的环保、高效的燃料。
生物质成型燃料的优点是燃烧效率高、产能大，可以替代传统化石能源，减少二氧化碳排放，既符合清洁生产的要求，又实现了能源的可持续利用。
一、生物质成型燃料的分类生物质成型燃料主要有颗粒燃料和板材燃料两种。
颗粒燃料：又称为生物质颗粒，是将原料经过破碎、干燥、混合、压缩、筛分后形成的颗粒状燃料。
常见的颗粒燃料有木屑颗粒和秸秆颗粒。
木屑颗粒是经过工业化生产、热压而成的。
秸秆颗粒则是在农村地区广泛使用的生物质燃料，可节约能源，也可减少对环境的污染。
板材燃料：又称为生物质板材，是将原料经过剪裁、破碎、混合、压制成板状后形成的燃料。
板材燃料通常用于大型焚烧装置，具有多功能、高强度和高密度的特点。
二、生物质成型燃料的优点1、环保：生物质成型燃料采用天然植物作为原材料，经过工艺处理后可以生产出具有高能量密度和稳定性的成型燃料，同时燃烧后产生的CO2可被植物吸收，具有良好的环保性。
2、可再生：生物质成型燃料原料广泛，如木屑、锯末、秸秆、玉米芯等农副产品和林业废弃物，可实现资源的循环利用，具有良好的可再生性和可持续性。
3、高效：生物质成型燃料是经过精细压缩而成的，其密度比原材料高很多，燃烧时氧气流动性更好，燃烧效率也更高。
同时生物质成型燃料的热值高，燃烧时间也长，可充分满足不同需求的用户。
4、经济：生物质成型燃料相比煤炭等传统化石能源价格更加合理，具有更好的竞争力，同时由于其可再生性，可以大幅降低热能生产成本。
5、广泛应用：生物质成型燃料在家庭供暖、油煤替代、冶金等领域都有广泛的应用。
在欧美等发达国家，生物质成型燃料已经普及到各领域，成为未来热能替代的热门选择。
三、生物质成型燃料的制备技术生物质成型燃料的制备技术主要包括研磨碾压、干燥、成型、干燥和包装等过程。
1、研磨碾压：原材料需要进行去杂、打碎、筛分等处理，获得适宜的颗粒大小，主要分为初破、细碾和筛分三个阶段。
生物质压缩成型技术
生物质成型工艺
1.常温湿压成型工艺 2.热压成型工艺 3.炭化成型工艺 (1)先成型后炭化工艺 (2)先炭化后成型工艺 4.冷压成型工艺
生物质成型设备
1.螺旋挤压式成型机 2.活塞冲压东研究意义我国生物质能资源非常丰富但是作为一种散抛型低容重的能源存在形式生物质能源具有资源分散能量密度低容重小储运不方便等缺点严重制约了生物质能的大规模应用
生物质压缩成型技术
制作人：李晓东
研究意义
我国生物质能资源非常丰富, 但是,作为一种散抛型低容重的能源存在形 式, 生物质能源具有资源分散、能量密度低、容重小、储运不方便等缺点, 严重制约了生物质能的大规模应用。所以生物质高品位转换技术的研究便 成为人们开发利用生物质能的重点。而近年来对生物质压缩成型技术的改 进创新发展, 为高效利用农林废弃物、农作物秸秆等重新提供了一条途径。 生物质压缩成型就是将生物质废弃物,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。生物质在经 过压缩成型之后, 其密度、强度和燃烧性能都有了本质的改善, 大大提高 了生物质作为燃料的品质。可以在生活用能、饮食服务业,如采暖、烧饭、 烘烤食品等得到高效清洁应用。
国内研究技术
我国从20世纪80年代引进并开始致力于生物质压缩成型 技术的研究。南京林化所在“七五”期间开展了对生物 质压缩成型机的研制及对生物质成型理论的研究; 湖南 省衡阳市粮食机械厂于1985年研制了第一台ZT- 63型生 物质压缩成型机; 江苏省连云港东海粮食机械厂与1986 年引进了一台OBM- 88棒状燃料成型机;1990年前后,陕 西省武功县轻工机械厂, 河南工艺包装设备厂等单位先 后研制和生产了几种不同规模的生物质成型机和碳化机 组;1994年湖南农大, 中国农机能源动力所分别研究出 PB- 1型、CYJ- 35型机械冲压式成型机;1997年河南农 业大学又研制出HPB- 1型液压驱动活塞式成型机;2002 年中南林学院也研制了相应设备。目前我国成型机的生 产和应用已形成了一定的规模, 热点主要集中在螺旋挤 压成型机上, 但是,仍然存在着诸如成型筒及螺旋轴磨 损严重、寿命较短、电耗大等问题, 因此,有待于进一 步深入研究。
生物质成型燃料技术
生物质成型燃料技术0前百能源是人类社会发展进步的物质基础，但煤、石油、天然气等化石燃料日益枯竭，环境污染也日益严重。
我国提出了节能减排、发展清洁可持续再生能源的口号，哥本哈根会议规定我国到2020年每单位国内生产总值的二氧化碳排放比2005年下降40%~45%。
生物质的利用在这方面有着巨大的优势，我国每年仅秸秆类生物质（玉米秸秆、稻草、木屑、树权、豆秸、棉秆等农林废弃物）产量就达7亿，t可开发的生物质能资源总量近期约为5亿t标准煤，远期可达到10亿t标准煤。
我国生物质发电技术，特别是生物质直燃发电技术近几年得到了较快的发展，但未经加工的生物质本身具有挥发分高，含水率高，氯、钾等碱金属含量高等特点，当秸秆含水率超过40%时，直接利用生物质作为燃料时，燃烧不稳定，热效率低。
而我国生物质原料如农林废弃物）产量虽然巨大，但产地分散、能量密度低、随季节变化性强，自然干燥失重大，储存和运输过程中占用大量的空间、损耗大，由此给生物质的高效清洁利用造成困难。
生物质直接发电产业是“小电厂、大燃料”，目前生物质电厂基本都存在着燃料生产、收集、预处理、运输、储存、输送上料过程中的各种问题。
因此农作物散装秸秆只能作为生物质能源化利用的初级燃料，难以满足生物质发电、供热等工业化需求。
而生物质成型燃料技术为生物质的运输、存储及消防等难题提出了解决方向，具有广阔的发展前景，也将带来燃料能源的变革，产生巨大的经济效益和社会效益。
1生物质燃料成型技术生物质燃料成型技术是指在一定温度与压力条件下，将各类原本松散细碎的生物质废弃物压制成具有形状规则的棒状、块状、颗粒状成型燃料的高新技术，以解决生物质运输、储存、防火等问题。
根据生物质成型燃料制造工艺，可分为湿压成型、热压成型和碳化成型3 种主要形式，其成型机理为在外部加热、加压或常温下原料颗粒先后经历位置重新排列、颗粒机械变形和塑性流变等阶段形成致密团聚物，如图1所示。
目前市场上生物质成型机的种类大致分为3类：（1）螺旋挤压式成型机；（2）活塞冲压式成型机；（3）辊模碾压式成型机。
生物质压缩成型的机理
生物质压缩成型的机理生物质压缩成型是一种将生物质原料制成固体燃料或生物质制品的过程。
由于其高热值、易贮运、低硫等特性，越来越多的人开始关注生物质压缩成型技术。
本文将介绍生物质压缩成型的机理。
生物质压缩成型设备可以将生物质材料（如松木屑、稻壳等）按指定形状和尺寸制成固体燃料或生物质产品。
这些产品可以在家庭、农业、工业和能源生产方面广泛使用。
生物质压缩成型技术可以将废旧材料转化为有价值的能源和化学品，同时减少对非可再生能源的依赖。
生物质压缩成型的主要工艺包括材料制备、原料破碎、混合、融合和成型。
其中，成型是一个关键的过程，因为它决定了压缩成型品的品质和性能。
实际上，生物质压缩成型过程中有三种基本的力学机制：弹性变形、塑性变形和断裂。
这些力学机制随着压缩力的增加逐渐转化为生物质纤维素颗粒之间的相互作用，使得松散的生物质原料逐渐成为一个固体物体。
具体来说，生物质压缩成型中的机理可以分为以下几个步骤：1.预处理生物质原料：预处理是生物质压缩成型中的一个重要环节。
通过预处理，可以去除生物质原料中的杂质和水分，减少原料中硬质物的数量。
预处理可以增加生物质的密度和硬度，降低生物质的颗粒大小。
2.破碎和混合：生物质原料通常需要经过机械破碎和混合，使其颗粒尺寸足够小，以便于成型。
破碎和混合的过程可以将生物质颗粒与水混合，形成一种粘合性的物质。
3.成型：成型是生物质压缩成型的关键步骤。
在成型过程中，生物质原料经过压力和热量的作用，逐渐变成具有规则形状和紧密结构的物体。
成型的压力和温度决定了产品的形状、密度和硬度。
4.冷却和包装：在成型之后，生物质制品需要冷却和包装。
冷却可以防止产生内部应力，从而增加产品的强度和稳定性。
包装则有助于保护产品，使其不受外部环境的影响。
总之，生物质压缩成型的机理是一个复杂的过程，需要考虑材料的物理、化学和机械特性。
通过合理的处理、成型和冷却等步骤，可以制造出高质量的生物质制品和固体燃料。
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我国粮食与秸秆产量发展趋势（根据中国农业年鉴整理）
我国林木生物质资源预测（亿吨 ）
300
280
250 200 150
250 200 205 210 215 220 生物总量
可获得量
100
可利用量
50
8-10
0 3 2006年
8-10
4 2007年
9-11
5 2008年
10-12
6 2009年
12-14
压推进器。
⑸压缩
F1—机器主推力， F2—摩擦力， F3—模具壁的向心反作用压力， α—模具内壁的倾斜夹角。
影响F1大小的是F2和料块的密度、直径等， 影响F2大小的是α和模具的温度。 α是成型模设计的关键因素，它随着料块的直径、密度、原料 类型而有不同的要求。 α的确定需要经过试验，一般从3°开 始，用插入法进行调试。 模具设计有内模和外模，外模是不变的，内模可以调换。
65000 60000 55000
万吨
50000 45000 40000 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
秸秆产量 59961 59307 61704 61803 57318 56767 57343 54398 59570 60502 61150 61647 粮食产量 50454 49417 51230 50839 46218 45264 45706 43070 46947 48402 49746 50150
⑵成型物内部粒子的粘结机制
1962年德国的Rumpf针对不同材料的压缩成型，将
成型物内部的粘结力类型和粘结方式分成5类:
①固体颗粒桥接或架桥(Solid bridge)；
②固体粒子间的充填或嵌合；
③自由移动液体的表面张力和毛细压力；
④非自由移动粘结剂作用的粘结力；
⑤粒子间的分子吸引力(范德华力)或静电引力。
也称为“压缩致密成型”、“致密固化成型”、“生 物质压块”。
⑵生物质压缩成型燃料：松散的秸杆、籽壳、树枝、锯末等纤 维质、木质生物质废料经热挤压工艺制成的固形燃料。
①生物质压缩成型： 家庭取暖炉 小型热水锅炉 热风炉
小型发电设施 等等。
③生物质压缩成型燃料特点：
国内生物质燃烧技术
生物质成型燃料村镇应用炉具
生物质工业锅炉
生物质电站锅炉
生物质成型燃料产业发展意义
风能 太阳能
新能源
固态技术农林废弃物直燃、压 缩成型（发电、供热）
利 用 形 式
生物质能 地热能
液态技术（生物乙醇、甲醇和生物柴油） 气态技术（生物沼气、垃 圾沼气、木质气）
潮汐能
有助于解决我国三大战略难题
①加工厂的服务半径；
②农户供给加工厂的原料的形式；
③原料状况。
⑵物料粉碎
木块、树皮、植物秸杆等尺寸较大的原料要时行粉碎， 粉碎作业尽量在粉碎机上完成； 锯末、稻壳等只需清除尺寸较大的异物，无需粉碎。
对颗粒成型燃料，一般需要将90%左右的原料粉碎到 2mm以下，必要时原料需进行二次甚至三次粉碎。 常用粉碎机械：锤片式粉碎机。
⑶压缩过程的影响粒子变化的因素
①含水率。生物质内适量的结合水和自由水是一种润 滑剂，使粒子间内摩擦变小，流动性增强，从而促 进粒子在压力作用下滑动而嵌合。
②颗粒尺寸。
•构成成型块的粒子越细小，粒子间充填程度就越高，
接触越紧密；
•当粒子的粒度小到一定程度(几百至几微米)后，成型 块内部结合力方式和主次甚至也会发生变化，粒子间 分子引力、静电引力和液相附着力(毛细管力)开始上 升为主导地位。
以德国为例
40多座生物质燃料厂， 240万吨 1100多个生物质工业供暖 设施 超过10万台民用生物质颗 粒采暖炉 200多座生物质热电联供 厂，2008年供电超过 1170 万千瓦时 可再生能源供热的92%来 自于生物质能，其中77.8%
来自于生物质成型燃料
成型燃料厂 经销商 炉具制造商 锅炉制造商 配件商 协会及组织
•生物质中的纤维素、半纤维素和木质素在不同高温 下，都能受热分解转化为液、固和气态产物。
•将生物质热解技术与压缩成型工艺结合，利用热解 反应产生的热解油或木焦油作为黏结剂，有利于提高 粒子间的黏聚作用，提高成型燃料的品位和热值。
二、生物质压缩成型的工艺流程
⑴生物质收集
工厂化加工主要涉及的问题：
密度高、强度大：体积缩小6~8倍，密度约为
1.1~1.4t/m3；
热值高：热值可达到16.7MJ/kg，能源密度相当于中
质烟煤；
燃烧性能好：使用时火力持久，炉膛温度高，燃烧
特性明显得到改善。
形状和性质均一：便于运输和装卸、适应性强、燃
料操作控制方便等。
二、生物质压缩成型原理
（一）压缩过程中生物质的粒子特性
削减CO2排放是降低温室气体效应
最有效、最得力的措施之一！！
减少石油、煤等高污染石化资源利用，充分利用
低污染的生物质能源势在必行。
生物质压缩成型燃料是生物质能源转化利用的一
个重要领域。
国外生物质成型燃料产业发展现状
欧洲、美国、日本等发达国家生物质成型燃料产业发 展已进入商品化阶段，拥有成熟的技术，完整的标 准体系和不断增长的市场。
⑴生物质压缩成型过程中粒子状态变化
生物质压缩成型分为两个阶段。
第一阶段，初期，较低压力传递至生物质颗粒中，使
原先松散堆积的固体颗粒排列结构开始改变，生物质
内部空隙率减少。
第二阶段，压力逐渐增大时，生物质大颗粒在压力作
用下破裂，变成更加细小粒子，并发生变形或塑性流
动，粒子开始充填空隙，粒子间更加紧密地接触而互 相啮合，一部分残余应力贮存于成型块内部，使粒子 间结合更牢固。
30~50h就得更换螺旋头。
⑺添加黏结剂
目的：
①增加压块的热值，同时增大黏结力。 方法：加入10%~20%的煤粉或炭粉。
注意事项：添加要均匀，避免因相对密度不同造成不均
匀聚结；
②纯增加黏结力，减少动力输入。 要求：生物质颗粒尺寸要小，便于黏结剂均匀接触。一 般在预压前输送的过程中添加，以便于搅拌。
德国2008年可再生能源供热统计
生物质成型燃料（民用） 生物质成型燃料（工业） 生物质成型燃料（热电联产） 液态生物质燃料 生物质燃气 垃圾类生物质 太阳能供热 深层地热 浅层地热
国内生物质成型燃料产业发展现状
生物质资源丰富
我国秸秆年产量约7亿吨，另有约1.2亿吨稻壳、蔗渣、花生壳等剩余物。据 农业部对粮食产量预测分析，到2020年我国主要作物的秸秆总量将达到8亿吨。
• 能源问题﹖
生物质成 型燃料
新的、可再生的替代能源 优化能源结构、增加能源供给 提高能源使用效率
• 环境问题﹖
CO2零排放、SO2、氮氧化物低排放 减少秸秆焚烧污染空气
• 三农问题﹖
农林废弃物资源化利用 改善农村能源结构 提高农民收入、增加农民就业岗位
植物生长期吸 收二氧化碳
热风发生炉产生的热风在抽风机作用下被吸入干燥管
道内； 同时，被干燥的原料由加料口加入与热风汇合，二者 在干燥管内充分混合并向前流动，完成干燥过程。
干燥后的物料被吸入离心分离器分离，然后从出料口
排出。 湿空气被风机抽出排放。
⑷预压缩
为提高生产率，在推进器进刀前先把松散的物料预压 一下，然后再推入成型模具。多采用螺旋推进器、液
⑶干燥
干燥处理的原因： 水分含量超过经验值上限时，加工过程中当温度升高 时，体积突然膨胀，易发生爆炸造成事故；水分含量 过低时，会使范德华力降低，物料难以成型。
物料湿度一般要求在10～15%之间，间歇式或低速压
缩工艺中可适当放宽。
常用干燥机有回转圆筒干燥机、立式气流干燥机。
①回转圆筒干燥机：
干燥筒内操作方式： 逆流操作—干燥器内传热与传质推动力比较均匀，适 用于不允许快速干燥的热敏性物料。干燥处理后物料
含水率较低。
顺流操作—适用于原料含水量较高，允许干燥速度快，
在干燥过程中不分解，能耐高温的非热敏性物料。
上干燥管
分离器
下干燥管
②立式气流 干燥设备：
热风炉
加料口
出料口
抽风机
8 2010年
16
10 2015年
20
12 2020年
我国现有生物质成型燃料生 产厂近200家。秸秆燃料厂主
要分布在华北、华中和东北等 地；木质颗粒燃料厂主要集中 在华东、华南、东北和内蒙等 地。
国内现有成型设备生产厂 家100多家，主要分布在河 南、河北、山东等地区。
生物质炉具和锅炉近来也有长足发展，如广州迪森、重庆良奇、山东多乐、 湖南万家、张家界三木、北京桑普和北京老万等。但由于种种原因，使用可靠、 技术先进、价廉物美、能批量投入工业生产、满足广大用户使用要求的产品并 不多。
•水分还有降低木质素的玻变(熔融)温度的作用，
使生物质在较低加热温度下成型。
（3）半纤维素与纤维素的作用。
半纤维素水解转化为木糖，也可起到粘结剂的作用。
纤维素分子连接形成的纤丝，在粘聚体内发挥了类
似于混凝土中“钢筋”的加强作用，成为提高成型 块强度的“骨架”。
（4）其它化学成分的作用。
•生物质所含腐殖质、树脂、蜡质等对压力和温度比较 敏感。当采用适宜温度和压力时，也有助于在压缩成型 过程中发挥粘结作用。
⑹加热
棒形成型机的加热温度一般在150~300℃之间；
颗粒成型机没有外热源加热，但成型过程中原料与机器工
作部件之间的摩擦作用可将原料加热到100℃左右。 加热方式：
电阻丝加热、导热油加热。应先预热后开机。