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新的生物質顆粒設計 - 管道

來源: 發布時間:2020-01-04 21157 次瀏覽

作為一項以開發管道輸送顆粒為核心的工程,一種新型的碳化顆粒被成型,提高了顆粒的體積能量密度、耐用性和防潮性。生物質能源顆粒我國是能耗大國,調整能源結構,利用生物質能是必然選擇。生物質鍋爐燃料生物質經過壓縮成型后,其體積大幅減小從而更便于運輸、貯存和使用,解決了生物質大規模利用的關鍵難題,因此該技術及設備非常適合于生物質發電、工業鍋爐的清潔能源改造、農村新型炊事燃料。生物質顆粒燃料原料的密度一般為 0.1—0.13t/m3,成型后的顆粒密度 1.1—1.3t/m3,方便儲存、運輸,且大大改善了生物質的燃燒性能。

加拿大金斯敦皇后大學(QueensUniversity)研究項目的初衷是開發符合管道運輸理想特性的鋸屑顆粒。為了做到這一點,金斯敦大學的機械和材料工程教授安德魯·波拉德(AndrewPolardard)要求一個球最大限度地填充管道中的填充物。顆粒還需要高度耐用,并能承受管道和其它顆粒的沖擊和磨損。當然,它們必須能夠長時間浸沒在管道中。當時,這樣的粒子根本不存在,因此女王的團隊自己發起了一個研究項目。

碳化過程是非常有趣的,因為使用使這個過程中的顆粒不僅提高能量密度,而且還提高硬度,最重要的是疏水性。然而,常規的圓柱形碳化物顆粒不是最優的,很容易破碎端份水和顆?;蛟诠苌a的顆粒。為了通過管線輸送,顆粒將需要連續的,光滑的外表面不透水,減少損失和水。

為了實現這一目標,兩個半球形模具之間的團隊的生物質通過壓縮制成的顆粒,而不是通過模具擠出為常規的顆粒材料。另一種變型涉及常規處理之前壓縮,通過在一段時間內將模具加熱到設定溫度,在模腔中的生物質的碳化,然后壓制顆粒。

有趣的是,研究小組發現,樣品的去除會在霉菌中產生一種環境,防止空氣與加熱的樣品相互作用,因此在碳化過程中不需要懶散的環境。第一粒為深棕色,與碳化顆粒相同,表面光滑、堅硬、光滑。不幸的是,它們也有脆弱的赤道面,所以它們很容易分裂成兩半。

由于顆粒的其他性能,以克服許多半圓柱形粒料的弱點,把注意力集中在壓縮過程中在模具內的原料粒子之間的研究小組相互作用,并確定易受赤道面是由于不充分接觸引起的的顆粒之間。它需要生物量之間改善纖維被混合,所以波拉德和團隊重新設計模具,其功能類似于冰淇淋勺。隨后的粒子制成具有相同的外表面不透水,更牢固,如由提高的沖擊試驗將證明 - 例如,投射到一個混凝土地面上的顆粒;他們反彈,表面上沒有影響。

但是,由于生物質在模具中碳化,很難將該工藝的規模擴大到工業生產能力,因此研究小組轉而確定碳化和造粒步驟是否可以分離,同時仍然獲得相同的固體顆粒。

為了得到幫助,研究小組邀請了皇后大學教授、自然科學和工程研究委員會設計工程主席大衛·斯特朗。


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