1、前言我國(guó)人口眾多，能源資源相對(duì)匱乏。人均能源資源占有量不到世界平均水平的一半。煤炭、石油、天然氣剩余可采儲(chǔ)量均僅夠開采到本世紀(jì)中葉。目前我國(guó)農(nóng)村生活燃料結(jié)構(gòu)不合理，一方面，全國(guó)農(nóng)戶全年平均短缺四個(gè)月的生活燃料，導(dǎo)致森林、植被的破壞，造成水土流失嚴(yán)重、土壤沙化；另一方面，可轉(zhuǎn)化為燃料的大量的農(nóng)林產(chǎn)品剩余物被丟棄和浪費(fèi)。因此，改變能源生產(chǎn)和消費(fèi)方式，開發(fā)利用生物質(zhì)能等可再生的清潔能源資源對(duì)建立可持續(xù)的能源系統(tǒng)，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)具有重大意義。
本文討論了以炭屑為原料加工成型燃料的方法。這項(xiàng)技術(shù)著眼于研究將各種類型的農(nóng)林產(chǎn)品剩余物轉(zhuǎn)化為可利用的能源的方法。為解決當(dāng)今世界森林資源迅速減少和化石能源終將耗盡給人們生產(chǎn)生活帶來(lái)的日益加重的問題，提供了一個(gè)切實(shí)可行的解決方案。
2、試驗(yàn)方法
2.1原料
生物質(zhì)作為能源物質(zhì)，目前主要還是以直接燃燒為主。由于其燃燒特性較差，所以效率很低。作為生物質(zhì)有效轉(zhuǎn)化為能源物質(zhì)的途徑之一的固化成型技術(shù)已引起了人們的廣泛關(guān)注。本研究著眼于利用農(nóng)林產(chǎn)品加工過程中，產(chǎn)生大量的剩余物，如：稻殼、玉米芯、秸桿、枝丫、樹皮、木屑、果殼、干蔗渣、稻草，等等，進(jìn)行炭化，然后固化成型為可利用的燃料-本試驗(yàn)所采用的原料為已經(jīng)炭化的炭屑原料。平均含水率為16%，揮發(fā)分在8.7%上下。
2.2成型工藝
生物質(zhì)固化成型技術(shù)大體上分為兩類：①先炭化再成型；②先成型再炭化。另外可以利用其它工業(yè)過程如：炭化、熱解、氣化、煉焦等過程中所產(chǎn)生的炭屑，制成塊狀產(chǎn)品。本文對(duì)前兩者進(jìn)行了比較。著重對(duì)先炭化再成型的工藝進(jìn)行了詳細(xì)討論。探索了可行的工藝過程。
(1)．兩類生物質(zhì)固化成型技術(shù)的優(yōu)、缺點(diǎn)比較可見先炭化再成型的工藝在經(jīng)濟(jì)性上占有一定優(yōu)勢(shì)．
(2)先炭化再成型的工藝的研究
1、將生物質(zhì)農(nóng)村剩余原料炭化爐，炭化得到炭化產(chǎn)物。其過程中產(chǎn)生大量熱量，可以用于后續(xù)工段成型部產(chǎn)品的干燥用熱能。
11、將炭化產(chǎn)物破碎，磨粉至一定細(xì)度，這樣可以增加粘接表面，減少成型時(shí)所需的壓力，
m、根據(jù)成型用于燃料這一目的，制造或選用一些品種的粘接材料。
要求粘接材料與炭一同燃燒對(duì)應(yīng)無(wú)毒物排放，無(wú)異味，不影響燒烤食物的風(fēng)味。此外，還要求成本低，用量少，效果好，容易制造和貯存。根據(jù)此要求，初步選取了四大類七種品種的粘接材料。
A、天然高分子及其改性材料類 B、礦物材料類 C、水溶性合成高分子類 D、復(fù)合材料類。
Ⅳ、將磨至一定細(xì)度的炭化產(chǎn)物與不同粘接材料拌和，成型。得到初產(chǎn)品。再將初產(chǎn)品干燥、包裝。得到成品。
2.2試驗(yàn)結(jié)桌及討論
就以上四類粘接材料進(jìn)行的比對(duì)試驗(yàn)，如下表所示。
以上各類粘接材料均在相同加入量(約10%)條件下進(jìn)行對(duì)比，其中⑦復(fù)合材料-D的加入量約20%。
①、②、③為天然高分子及其改性材料-A；④為礦物類粘接材料-B；⑤、⑥為水溶性合成高分子材料-c;⑦為復(fù)合材料-D。
燃燒中的強(qiáng)度好指的是當(dāng)成型炭燃燒時(shí)，不易遭外力擠壓而破碎。過程易清理指的是成型后用水沖洗即可。
由以上比較可以，看出：
①、⑧號(hào)天然高分子改性材料，與⑥號(hào)水溶性合成高分子材料，在成型及燃燒過程中的表現(xiàn)較好，成本均較低，只是⑥制造工藝稍復(fù)雜一點(diǎn)’，但產(chǎn)品耐水性能較好，一旦其固化之后就不再溶于水。
⑦號(hào)成本很低，采用有機(jī)、無(wú)機(jī)混合在加熱條件下，加壓成型，成型效果很好，且具有較好的耐水性，但在灰分、揮發(fā)分、煙、成型條件上不占優(yōu)優(yōu)勢(shì)。
④號(hào)采用礦物類粘接材料，成本也很低，且成品耐水性較好，但成型條件、及燃燒效果稍差，適用于條件稍寬的工業(yè)用途。
⑤是比較容易得到的高分子類粘接材料，成本較低，但效果不好。所選的其它種類的粘接材料，在不同方面均比⑤號(hào)具有一定優(yōu)勢(shì)。
3、結(jié)論
先炭化再成型的工藝不僅在經(jīng)濟(jì)性上較有優(yōu)勢(shì)，而且在工藝上也有簡(jiǎn)單、可靠的特點(diǎn)。根據(jù)不同生產(chǎn)條件和應(yīng)用場(chǎng)合，有多條工藝可以選擇。
1．天然高分子及其改性材料類具有成型及燃燒效果好，成本較低的特點(diǎn)，但產(chǎn)品耐水性能較差。
2.試驗(yàn)所特制的水溶性合成高分子材料，不僅無(wú)毒無(wú)味而且成型及燃燒效果好，產(chǎn)品耐水性能好，但制造工藝較復(fù)雜，成本略高。
3.礦物類粘接材料以及有機(jī)、無(wú)機(jī)混合類粘接材料須在加熱條件下成型：燃燒效果較差；制造比較麻煩，需要較高的成型壓力。不過其產(chǎn)品具有耐水和成本低的特點(diǎn)。
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