一种利用蜗杆传动制备生物质成型燃料的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及清洁能源设备制造领域，特别涉及一种利用蜗杆传动制备生物质成型燃料的方法。
【背景技术】
[0002]长期以来，石油、天然气、煤炭等化石燃料一直是人类消耗的主要能源，并为人类经济的繁荣、社会的进步和生活水平的提高做出了很大的贡献。但是，由于煤、石油和天然气等矿物资源是不可再生的，资源是有限的，正面临着逐渐枯竭的危险，因此它们不是人类所能长久依赖的理想资源。再者目前地球所面临的环境危机直接或间接的与矿物燃料的加工和使用有关，这些矿物燃料燃烧后放出大量的废气，被认为是形成大气环境污染、产生酸雨以及温室气体等地区性环境问题的根源。我国是一个农业大国，生物质能资源十分丰富，仅农作物稻杆折合7亿吨左右，而目前年实际使用量仅为2.2亿吨左右。因此，我国的生物质资源的利用还有很大的开发潜力。生物质能在我国商业用能结构所占的比例极小。植物约有一半弃于荒野未能利用甚至焚烧，不但利用水平低，造成资源的严重浪费，且污染环境。所以充分合理开发使用生物质能，改善我国的能源利用环境和人类的生态环境，加大生物质能源的高品位利用具有重要的意义。
[0003]随着社会经济的发展与人们生活水平的提高，木材下脚料、植物秸杆的剩余量越来越大，由于这些废弃物都是密度小、体积膨松，大量堆积，销毁处理不但需要一定的人力、物力，且污染环境，因此世界各国都在探索解决这一问题的有效途径。美国在20世纪30年代就开始研究压缩成型燃料技术及燃烧技术，并研制了螺旋压缩机及相应的燃烧设备，日本在20世纪30年代开始研究机械活塞式成型技术处理木材废弃物，1954年研制成棒状燃料成型机及相关的燃烧设备，1983年前后从美国引进颗粒成型燃料成型技术及相应燃烧设备，并发展成了日本压缩成型及燃烧的工业体系。到1987年有十几个颗粒成型工厂投入运行，年产生物颗粒燃料十几万吨，并相继建立了一批专业燃烧设备厂，70年代后期，由于出现世界能源危机，石油价格上涨，西欧许多国家如芬兰、比利时、法国、德国、意大利等国家也开始重视压缩成型技术及燃烧技术的研究，各国先后有了各类成型机及配套的燃烧设备。法国近年来也开始研究压缩块燃料及燃烧设备，并达到了应用阶段。比利时研制成功的螺旋压块机。联邦德国KAHL系列压粒机及块状燃料炉已经投入使用。意大利的阿基普公司开发出一种类似与玉米联合收割机那样的大型秸杆收获、致密成型的大型机械，能够在田间将秸杆收割、切碎、榨汁、烘干、成型，生产出瓦棱状固体成型燃料，并研制出简易型燃烧炉具。
[0004]20世纪80年代，亚洲除日本外，泰国、印度、菲律宾、韩国、马来西亚已建了不少固化、碳化专业生产厂，并已研制出相关的燃烧设备。国外成型的主要设备有颗粒成型机，螺旋式成型机、机械驱动冲压成型机和液压驱动冲压式成型机。20世纪90年代日本、美国及欧洲一些国家生物质成型燃料燃烧设备已经定型，并形成了产业化，在加热、供暖、干燥、发电等领域已普遍推广应用。按其规范可分为:小型炉、大型锅炉和热电联产锅炉。按用途与燃料品种可分为:木材炉、壁炉、颗粒燃料炉、薪柴锅炉、木片锅炉、颗粒燃料锅炉、秸杆锅炉、其它燃料锅炉按燃烧形式可分为:片烧炉、捆烧炉、颗粒层燃炉等。这些国家生物质成型燃料燃烧设备具有加工工艺合理、专业化程度高、操作自动化程度好、热效率高、排烟污染小等优点。但相对与我国存在着价格高、使用燃料品种单一、易结渣、电耗高等缺点，不适合引进我国。东南亚一些国家生物质成型燃料燃烧设备大多数为碳化炉与焦碳燃烧炉，直接燃用生物质成型燃料的设备较少，同时这些燃烧设备存在着加工工艺差、专业化程度低、热效率低、排烟污染严重、劳动强度大等缺点，燃烧设备还未定型，还需进一步的研究、实验与开发。这些国家生物质成型燃料燃烧设备也不适合引进我国。随着全球性大气污染的进一步加剧，减少有害气体净排放量已成为世界各国解决能源与环境问题的焦点。由于生物质成型燃料燃烧的净排放量基本为0，因此生物质成型燃料直接燃用是世界范围内解决生物质高效、洁净化利用的一个有效途径。
[0005]生物质燃料的原料主要是农林业废弃物，存在着季节性强、收集运输困难的问题。农作物收割后，秸杆广泛分布在农村地区，且秸杆体积大，不便于运输；树枝等林业废弃物绝大部分分布在山区，交通不便，收集工作量大。相关设备尚未产业化，生产成本过高。常温压缩法生产生物质压缩颗粒燃料加工成本在450?550元/t，接近煤的价格；设备价格高，而且设备使用的耐久性、可靠性、安全性和实用性没有得到充分的体现，成型技术耗电量仍然较大。缺乏合理有效的运行模式，服务体系不完善。由于没有建立科学完善的服务管理体系、设备维护和运行管理不善、收费制度实行困难、缺乏运行资金等问题，使得设备没有得到充分利用。
[0006]总体来讲，我国秸杆资源的利用中存在的主要问题在于观念和技术水平落后，秸杆的利用一直停留在传统的方式上，没有把它纳入“资源”的行列，综合利用和转化效率低下。由于经济体制、技术水平差异、利用与研究脱节等原因，秸杆资源的开发与利用在区域上出现不平衡；秸杆资源虽然丰富，但极其分散；秸杆综合利用技术研发水平落后，企业技术水平低，资源转化和有效利用率低，没有形成较好的技术基础和产业化的氛围。
[0007]生物质能源发展对策:
[0008]1、进一步加大《可再生能源法》的宣传力度。通过典型示范，提高开发生物质能源的认识，加快农村能源项目的推进和落实，形成全社会支持生物质能发展的良好氛围。
[0009]2、建立科学合理的收集体系，解决原料问题。如何建立科学稳定的收集和储藏体系是保证生物质成型燃料稳步发展、安全供应的物质基础。
[0010]3、加强基础性研究，鼓励科研和教学单位加强生物质固化成型技术研发能力建设，对关键和共性技术进行自主研发和引进吸收，优先支持采用自主知识产权的生物质固化成型燃料技术示范和转化项目。
[0011]4、培育完善的技术服务体系，进行有针对性的人员培训，实行设备专人管理；制定相关鼓励政策，进行政策和资金支持，促进生物质成型燃料市场化；探索合理有效的运行管理模式，在示范推广过程中配合建立服务体系，成立专业的服务机构，解决农民困难，保证生物质成型燃料的科学、稳步推广。通过政策支持、经济引导、示范带动、产业促进、完善服务，形成良性竞争，本着扎实稳步、科学合理、环境友好的原则推进生物质成型燃料的应用，逐步在农村地区推广使用生物质固化成型燃料。
[0012]5、全面开展生物质能资源评价，制定农业生物质资源评价技术规范