一种生物质致密成型方法技术

本发明专利技术公开了一种生物质致密成型方法，目的为提高成型燃料的品质，使粘结剂更均匀的与生物质原料混合，通过高压喷射液态粘结剂促进生物质的致密成型。其中，包括以下步骤：原料含水率处理、高压喷射添加粘结剂以及混合原料压缩成型。通过对本发明专利技术技术方案的实施，可以获得以下技术效果：在低成型压力下，高压喷射方式可以使木屑与粘结剂更均匀的混合接触，使成型颗粒的松弛密度提升了8.65％，成型效果显著提高；而在高成型压力下，与搅拌添加粘结剂相比，高压喷射粘结剂方式得到的成型颗粒松弛密度和抗压强度均有小幅度的提升，尤其对颗粒松弛密度的提高有显著影响。弛密度的提高有显著影响。弛密度的提高有显著影响。

【技术实现步骤摘要】
挤压使生物质原料成型为块状。
[0011]优选地，第一步所述农业废弃物选取为杨木木屑，木屑在未添加粘结剂之前，对其 进行自然风干，采用快速水分测定仪测定含水率，并调整含水率至10％。
[0012]优选地，第二步所述液态粘结剂选取为饱和红糖水，将其以红糖：水＝2.02:1的比例 制成。
[0013]优选地，第二步所述高压喷射器的出口压力为10MPa，由喷射器1和手压泵3两部 分组成，二者通过油管2连接。常态下，针阀6在弹簧的作用下处于关闭状态。压动活塞8 后，活塞8给液体加压，当有压力液体10进入时，针阀6在压力液体10的推动下克服弹簧 的弹力而上升，粘结剂从针阀6尖端的喷孔喷出。在高压下，液态粘结剂会以雾状方式喷出。
[0014]优选地，第三步所述添加饱和红糖水为粘结剂的混合原料需静置10min后，其粘性 达到最佳再进行压缩成型。
[0015]优选地，通过破坏试验对成型块进行物理性能评价，评价指标具体为松弛密度和抗 压强度。作为实例，松弛密度可通过电子天平(0.01g)和游标卡尺测得，抗压强度可通过微 机控制电子万能试验机测定。
[0016]本专利技术的有益效果为：为探究高压喷射粘结剂对于提升生物质致密成型品质的效果， 研究了以木屑为原料，饱和红糖水为粘结剂，采用高压喷射方式添加粘结剂，得到更好的致 密成型效果。在低成型压力下，高压喷射方式可以使木屑与粘结剂更均匀的混合接触，使成 型颗粒的松弛密度提升了8.65％，成型效果显著提高，因而高压喷射粘结剂方式有助于颗粒 成型。而在高成型压力下，与搅拌添加粘结剂相比，高压喷射粘结剂方式得到的成型颗粒松 弛密度和抗压强度均有小幅度的提升，尤其对颗粒松弛密度的提高有显著影响。
附图说明
[0017]图1为本专利技术实施例中高压喷射装置图；
[0018]图2为本专利技术实施例中喷射原理示意图；
[0019]图3为本专利技术实施例中压缩过程图；
[0020]图4为本专利技术实施例中松弛密度效应曲线图；
[0021]图5为本专利技术实施例中抗压强度效应曲线图。
[0022]图例说明：
[0023]1-喷射器；2-油管；3-手压泵；4-压杆；5-喷射器壳；6-针阀；7-单向阀；8-活塞； 9-泵壳；10-高压液体；11-低压液体；12-柱塞；13-模具；14-生物质原料；15-底座；A— 成型压力(75MPa,100MPa,124MPa,149MPa)；B—粘结剂比例(0％,3％,6％,9％)；C—粘结剂 添加方式(高压喷射，搅拌)。
具体实施方式
[0024]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行进一步的描述。应当理解，下列实施例旨 在对本专利技术的技术方案进行示例性的说明，而并非旨在对由权利要求及其等价方案所限定的 本专利技术保护范围进行任何限制。
[0025]1.1仪器
[0026]高压喷射装置(出口压力：10MPa)。如图1所示，由喷射器和手压泵两部分组成， 二者通过油管连接。
[0027]柱塞与模具(内径16mm)。本试验利用此模具进行木屑的压缩成型。如图3所示， 压缩成型时，柱塞对模具内的原料施加压力，使生物质原料致密化。
[0028]REGER微机控制电子万能试验机(型号：4050，雷格尔，深圳，中国)，此外还需 用到电子天平(型号：SF-400A，中国)(精度：0.01g)、水分测定仪(型号：SC69-02，上海， 中国)、游标卡尺等。
[0029]1.2颗粒制备
[0030]分别采取高压喷射和搅拌两种方法将生物质原料与粘结剂混合。高压喷射：取一个 20cm
×
20cm的正方形盘子，将每3份样品的20g木屑均匀的铺在上面，将其放在电子秤上并 清零，通过计算得出3％，6％，9％的试样分别需要添加0.62g，1.28g，1.98g的红糖水。将喷 射器与木屑相隔90cm，在10MPa压力下进行高压喷射，然后将混合后的材料装入密封袋内 放置十分钟再进行成型试验。搅拌：将饱和红糖水用注射器滴洒在木屑上，然后搅拌2分钟 使其与生物质颗粒混合。
[0031]每一次实验将已调制完成的7g的试验材料填充到模具中，然后利用万能试验机以 5mm/min的速度对模具中的试验材料进行压缩。当达到设定的成型压力后，柱塞在此位置保 持30s，然后退出模具，从模具中取出成型颗粒。
[0032]实施例1预试验——高压喷射粘结剂对成型效果的影响
[0033]试验方法：选取14.9MPa的压力，以添加6％的粘结剂比例为例，分别对不添加红 糖水、搅拌添加6％红糖水、高压喷射6％红糖水的三组试样进行压缩试验，每组重复试验三 次取平均值，对比成型效果。
[0034]评价指标：
[0035]1)成型效果。不同成型条件(无添加，搅拌添加6％饱和红糖水、高压喷射6％饱 和红糖水)和相同成型力下试验对比，以是否可以成型和成型后颗粒表面质量为评价标准。
[0036]2)成型块松弛密度。使用电子游标卡尺测量出模两小时后成型燃料的长度和直径。 对每组三个试验成型颗粒进行长度的测量，然后取平均值。为保证试验数据的精确性与可靠 性，对每一试验成型颗粒的前端、中部与后端分别进行测量后取平均值作为每一个试验成型 颗粒的直径值。使用精度为0.01g的电子天平(型号:SF-400A)称量成型燃料质量。计算松 弛密度公式如下(1)：
[0037]其中，
[0038]ρ——成型块的松弛密度(g/cm3)；
[0039]m——成型块的质量(g)；
[0040]d——成型颗粒直径(cm)；
[0041]h——成型颗粒高度(cm)。
[0042]测定实施例1所得成型块松弛密度和表面质量，结果记录于下表：、
[0043][0044]从上表可以看出，在较小的成型力下(14.9MPa)，不加饱和红糖水的木屑不能成型， 生物质颗粒燃料表面有裂纹，掉渣严重且易断裂。搅拌和高压喷射添加红糖水都能成型，但 高压喷射添加粘结剂方式相比于搅拌方式，颗粒表面裂纹较少，且松弛密度提升了8.65％， 成型效果更好。
[0045]实施例2压缩成型试验
[0046]试验设计：如下表所示，设计三因素混合水平正交试验，试验因素(三因素)与水 平：分析生物质原料的成型压力(4水平)、粘结剂比例(4水平)、粘结剂添加方式(2水平) 对常温高压致密成型效果的影响。
[0047]水平压力(MPa)粘结剂比例(％)添加方式1750高压喷射21003搅拌31246 41499 [0048]评价指标：
[0049]1)成型块松弛密度。
[0050]2)成型块抗压强度。每次试验每组取3个试验样品，为保证试验的准确性，对每一 组试验结果取平均值。将生物质成型颗粒轴线垂直放置于万能试验机上，施加稍许压力以确 保样品不会移动。当抗压强度试验开始时，柱塞向下移动的速率保持5mm/min，直至样品完 全裂开。为准确测得最大轴向力的数值，本文以万能试验机绘制的破坏曲线图的最高点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物质致密成型方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：原料含水率处理，选择粉碎后的农林业废弃物为生物质原料，烘干并调节其含水率至8-15％，得到待混合的生物质原料；第二步：高压喷射添加粘结剂，采用高压喷射器向生物质原料中喷射液态粘结剂，使生物质原料与粘结剂均匀充分混合，得到混合的生物质原料；第三步：压缩成型，将混合的生物质原料填充到生物质成型机中，通过生物质成型机挤压成型。2.根据权利要求1所述的生物质致密成型方法，其特征在于：第一步所述农林业废弃物选取为木屑，和/或农作物秸秆粉料，含水率调至约10％。3.根据权利要求1所述的生物质致密成型方法，其特征在于：第二步所述液态粘结剂为糖蜜或饱和红糖水。4.根据权利要求1所述的生物质致密成型方法，其特征在于：第二步所述高压喷射器由喷射器1和手压泵3两部分组成，二者通过油管2连接，常态下，针阀6在弹簧的作用下处于关闭状态；压动活塞8对液体加压，当有压力液体...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈忠加，鞠晓男，袁湘月，俞国胜，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：