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新的生物质颗粒设计 - 管道

来源: 发布时间:2021-01-04 20619 次浏览

作为一项以开发管道输送颗粒为核心的工程,一种新型的碳化颗粒被成型,提高了颗粒的体积能量密度、耐用性和防潮性。生物质能源颗粒我国是能耗大国,调整能源结构,利用生物质能是必然选择。生物质锅炉燃料生物质经过压缩成型后,其体积大幅减小从而更便于运输、贮存和使用,解决了生物质大规模利用的关键难题,因此该技术及设备非常适合于生物质发电、工业锅炉的清洁能源改造、农村新型炊事燃料。生物质颗粒燃料原料的密度一般为 0.1—0.13t/m3,成型后的颗粒密度 1.1—1.3t/m3,方便储存、运输,且大大改善了生物质的燃烧性能。

加(jia)拿大金斯敦皇后大学(QueensUniversity)研(yan)(yan)究项目的(de)初衷是开(kai)发符(fu)合管(guan)道运(yun)输理想(xiang)特性(xing)的(de)锯屑颗(ke)粒(li)。为了做(zuo)到这一点,金斯敦大学的(de)机械和材(cai)料工程教(jiao)授安德鲁(lu)·波拉德(AndrewPolardard)要求(qiu)一个球最(zui)大限度地填(tian)充管(guan)道中(zhong)的(de)填(tian)充物。颗(ke)粒(li)还需要高度耐用,并能承受管(guan)道和其它(ta)颗(ke)粒(li)的(de)冲击和磨损。当(dang)然,它(ta)们必须能够长(zhang)时(shi)(shi)间浸没在(zai)管(guan)道中(zhong)。当(dang)时(shi)(shi),这样的(de)粒(li)子根本不存在(zai),因此女王的(de)团队(dui)自己发起了一个研(yan)(yan)究项目。

碳化过程(cheng)是非常有(you)趣的(de)(de),因(yin)为使(shi)用使(shi)这个过程(cheng)中的(de)(de)颗(ke)粒(li)不仅提高(gao)能(neng)量密度(du)(du),而(er)且还提高(gao)硬度(du)(du),最重要(yao)的(de)(de)是疏水性。然而(er),常规的(de)(de)圆柱形碳化物颗(ke)粒(li)不是最优的(de)(de),很容易破碎(sui)端份水和颗(ke)粒(li)或在(zai)管生(sheng)产的(de)(de)颗(ke)粒(li)。为了通过管线输送(song),颗(ke)粒(li)将(jiang)需要(yao)连续的(de)(de),光滑的(de)(de)外(wai)表(biao)面不透水,减(jian)少(shao)损失和水。

为了(le)实现这一(yi)目(mu)标,两个(ge)半球形(xing)模具(ju)(ju)之间的团队的生物质通过压缩制成的颗(ke)粒(li),而不是通过模具(ju)(ju)挤出为常规的颗(ke)粒(li)材料。另一(yi)种变型(xing)涉(she)及常规处(chu)理(li)之前压缩,通过在一(yi)段时(shi)间内将模具(ju)(ju)加热到设定温度,在模腔中的生物质的碳化,然后压制颗(ke)粒(li)。

有(you)(you)趣的(de)是,研究小组发(fa)现(xian),样品的(de)去除会在(zai)霉菌中产生(sheng)一种环(huan)境(jing),防(fang)止空气与加热(re)的(de)样品相(xiang)互作用,因此在(zai)碳化过程中不(bu)需(xu)要懒散的(de)环(huan)境(jing)。第一粒(li)为深棕色,与碳化颗粒(li)相(xiang)同,表(biao)面光滑、坚硬、光滑。不(bu)幸的(de)是,它们也有(you)(you)脆弱的(de)赤道(dao)面,所以它们很(hen)容(rong)易分(fen)裂成两半。

由(you)于(yu)颗(ke)粒的(de)(de)其(qi)(qi)他性能,以克服(fu)许多半(ban)圆柱形(xing)粒料的(de)(de)弱点,把注(zhu)意(yi)力集中在压缩过(guo)程中在模具(ju)内的(de)(de)原料粒子(zi)之间(jian)的(de)(de)研究(jiu)小组相互作(zuo)用,并确定易受赤道面(mian)是由(you)于(yu)不(bu)充分接触引起的(de)(de)的(de)(de)颗(ke)粒之间(jian)。它需要生物量之间(jian)改(gai)善纤维(wei)被(bei)混合,所(suo)以波拉(la)德(de)和团队重新设(she)计模具(ju),其(qi)(qi)功能类似于(yu)冰淇淋勺。随后的(de)(de)粒子(zi)制(zhi)成具(ju)有(you)相同(tong)的(de)(de)外(wai)表面(mian)不(bu)透水,更(geng)牢固,如由(you)提高的(de)(de)冲(chong)击试验将证(zheng)明 - 例如,投射到一个混凝土(tu)地面(mian)上的(de)(de)颗(ke)粒;他们反弹,表面(mian)上没有(you)影(ying)响。

但(dan)是(shi),由于生物(wu)质在(zai)模(mo)具中碳化,很难将该工艺(yi)的规(gui)模(mo)扩大(da)到(dao)工业生产能(neng)力,因此研(yan)究小组转而确(que)定(ding)碳化和造粒(li)步骤是(shi)否可(ke)以分离,同(tong)时仍然获得相同(tong)的固体(ti)颗粒(li)。

为了得到帮助,研究小组邀请了皇后大学教授、自然科学和工程研究委员会设计工程主席大卫·斯特朗。


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