生物质压缩成型技术

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。

生物质压缩成型技术中国拥有丰富的生物质能资源，目前可供利用开发的资源主要为生物质废弃物，包括农作物秸秆、薪柴、禽畜粪便、工业有机废弃物、城市固体有机垃圾等。

生物质能是唯一的一种既可再生，又可储存与运输的能源。

我国生物质资源丰富，总量达9亿多吨，但存在能量密度低、生产具有季节性、资源分散、运输难、储运损耗大等缺点，成为制约我国生物质规模化利用的主要瓶颈。

生物质固化技术是指具有一定粒度的农林废弃物干燥后在一定的压力作用下，可连续挤压制成棒状、粒状、块状等各种成型燃料的加工工艺，该技术大大提高了单位体积燃料的品质，便于储存和运输。

生物质压缩成型原理植物细胞中含有纤维素、半纤维素和一定量的木质素。

其中具有一定含水率的纤维素在力的作用下可以形成一定的形状，而木质素具有胶黏作用。

当温度达到70～100℃时，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，可使它与因受热分子团变形的纤维素紧密粘结，并与相邻颗粒互相胶接，使体积变小，密度增大，取消外力后，由于非弹性或粘弹性的纤维分子间的相互缠绕和绞合，其仍能保持给定形状，冷却后强度进一步增加，成为成型燃料。

生物质压缩成型工艺一般流程为：生物质收集、粉碎、脱水、预压、压缩、加热、保型、切割、包装、储存运输。

（1）生物质收集是十分重要的工序。

在工厂加工的条件下要考虑三个问题：一是加工厂的服务半径；二是农户供给加工厂原料的形式是整体式还是初加工包装式；三是原料的枯萎度，也就是原料在田间经风吹、日晒，自然状态的脱水程度。

（2）粉碎一般高压设备的颗粒可以适当大些，10mm 左右为好；中、低压应小些，但螺旋式设备不能小于2mm，否则要影响密度和生产率。

（3）脱水成型中水分含量很重要，国内外使用的都是经验数据，不是理论计算数据。

水分含量超过经验上线值时，加工过程中，温度升高，体积突然膨胀，易产生爆炸，造成事故；若水分含量过低，会使成型成为问题。

生物质能生物质压缩成型技术的研究一、现状分析生物质能是指由植物、动物等生物体以及它们的代谢产物为基础，通过化学、物理等方式转变为可利用能量的形式。

生物质能具有可再生、环保等优点，所以备受人们关注。

生物质的直接利用方式有很多种，如生物质压缩成型技术，是一种将生物质原料压缩成成型物，提高储存和运输的效率的方法。

目前，生物质压缩成型技术已经在生物质能行业得到广泛应用。

生物质原料经过压缩成型后，可以制成各种形状的成型物，如颗粒、砖块等，提高了生物质的密度和稳定性。

这有利于减少储存和运输成本，提高生物质能的利用效率。

生物质压缩成型技术也有利于减少生物质能的灰尘排放，改善环境。

然而，生物质压缩成型技术在应用过程中还存在一些问题。

在压缩成型过程中，由于生物质原料的性质复杂，可能会导致成型物的密度不均匀，质量不稳定。

生物质压缩成型设备的耐磨性和耐腐蚀性也是一个问题，长期使用后需要进行维护或更换，增加了成本。

生物质压缩成型过程中，产生的废水和废渣的处理也是一个不容忽视的环境问题。

二、存在问题1.生物质原料的性质复杂，导致成型物密度不均匀，质量不稳定。

2.生物质压缩成型设备的耐磨性和耐腐蚀性较差，增加了维护成本。

3.废水和废渣处理问题亟待解决。

三、对策建议1.改进生物质压缩成型工艺，提高成型物的密度均匀性和质量稳定性。

可以通过调整原料比例、优化工艺参数等方法来改善这一问题。

2.加强生物质压缩成型设备的研发，提高其耐磨性和耐腐蚀性。

可以采用耐磨材料以及进行表面处理等手段来解决这一问题，并提高设备的长期稳定性。

3.加强废水和废渣处理技术研究，实现资源化利用和减少环境污染。

可以利用生物质废水中的有机物质和养分来生产肥料等，同时采用先进的处理技术来减少废渣的对环境的影响。

四、结论生物质压缩成型技术是生物质能行业中一种重要的利用方式，可以提高生物质能的储存和运输效率。

然而，在实际应用中还存在一些问题需要解决，需要加强技术研究和设备开发，同时关注环境问题，实现生物质能的可持续利用。

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。

生物质稻壳压缩成型过程建模及优化随着环保意识的增强和社会的可持续发展要求的提高，生物质燃料逐渐成为替代传统化石燃料的重要选择之一。

在生物质能源领域中，生物质压缩成型是一种有效的生产方式。

稻壳作为一种常见的生物质资源，其压缩成型过程不仅可以利用和节约资源，也有利于改善环境，降低排放。

因此，建模和优化生物质稻壳压缩成型过程具有重要的理论和实践意义。

一、生物质稻壳压缩成型过程原理生物质压缩成型是指将生物质原材料经过预处理后进行挤压成型，压缩后形成的颗粒状生物质燃料具有高热值、低含水率、易储运等特点，广泛用于生物质能源领域。

其压缩成型过程可以简单分为以下几个步骤：1. 初级处理：即将生物质原材料进行物理或化学处理，如去杂质、破碎、干燥等。

2. 压缩和挤出：经初级处理后的生物质原料通过挤压机或压缩机进行挤压成型。

该过程中涉及很多参数，如受力状态、温度、压力、速度等。

3. 成型品处理：经挤压成型的生物质颗粒在该过程中可进行多种处理方式，如冷却、升温、干燥等，以达到理想的形成品质。

4. 粉碎处理：生产完成后的生物质颗粒可通过粉碎装置提高颗粒的密度和流动性，使生物质燃料具有更好的使用效果。

由此可以看出，生物质压缩成型过程涉及很多参数和环节，需要充分考虑各种因素，优化整个过程。

二、建模和优化生物质压缩成型过程1. 数据采集和预处理在建模和优化过程中，首先需要采集生产过程中的数据，如原材料质量、温度、压力、速度等参数。

然后对所采集的数据进行预处理，如数据清洗、特征提取、异常检测等，以使其合理可用。

2. 模型建立模型建立是整个过程的核心步骤，直接关系到压缩成型效果的优良与否。

生物质压缩成型过程的建模可采用多种方法，如机器学习方法、数据挖掘算法、建模软件等。

本文以人工神经网络（ANN）为例进行描述。

ANN是一种在类似人脑神经系统中结构构建的机器学习算法，可处理非线性关系和高维度数据。

在生物质压缩成型模型中，ANN模型的构建可参考以下流程：（1）确定模型输入和输出：模型输入可以包括原材料质量、温度、压力、速度等参数，输出为生物质颗粒的质量等级。

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。

生物质压缩成型技术的研究进展煤、石油和天然气等化石能源在为人类社会发展提供能源动力的同时，也对人类的生存环境造成了巨大的危害，如温室效应、NO，排放、SO：排放和粉尘污染等。

与此同时，人类社会也面临着化石能源枯竭的问题，所以寻求开发新的能源，实现社会的可持续发展也日益受到世界各国的重视。

生物质能源作为一种可再生的清洁能源，有着良好的发展前景。

美国国家科学院在《1985～2010年的能源转换》中明确指出：“到2010年，大规模生物质转化所获得的能量将是1985年能源总需求量的20倍”。

我国也提出了“到2020年，可再生能源在能源构成中的比例要占10％左右”的可再生能源发展战略。

但是生物质资源也具有能源密度低、可利用半径小、生产具有季节性、存储损耗大和存储费用高的缺点。

而生物质压缩成型，即生物质致密成型是克服上述缺点的有效技术手段之一。

1 生物质压缩成型的理论依据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；②非自由移动粘结剂作用的粘结力；③自由移动液体的表面张力和毛细压力；④粒子间的分子吸引力(范德华力)或静电引力；⑤固体粒子间的充填或嵌合。

J.A.Lindley在对生物质燃料压缩成型的研究中指出，虽然成型物的密度和强度受温度、含水量、压力和添加剂等诸多因素影响，但实质上，都可以用Rumpf所述的一种或一种以上的粘结类型和粘结力来解释生物质成型物内部的成型机制。

一般认为，植物细胞中不仅含有纤维素、半纤维素，还含有木质素，简称木紊。

木素是具有芳香族特性的、结构单体为苯丙烷型的立体结构高分子化合物。

在阔叶木、针叶木中干燥基木素含量为27％～32％，禾草中木素含量为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。

在常温下木素不溶于任何有机溶剂。

木素属非晶体，没有熔点，但有软化点，当温度为70～100℃时，粘合力开始增加。