生物質(zhì)制油粉料氣流輸送與干燥裝置的理論研究

王述洋 牛海峰 王九龍

摘要隨著化石能源的不斷枯竭，生物質(zhì)能源的作用日益凸顯。在生物質(zhì)能利用過程中會遇到各種問題，即生物能快速、廣泛發(fā)展的制約條件。在生物質(zhì)儲存、使用時，干燥過程成為其關(guān)鍵環(huán)節(jié)。該文就生物質(zhì)油粉料氣流輸送干燥設(shè)備的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢進行了探討，并對自行設(shè)計的生物質(zhì)制油裝置干燥系統(tǒng)理論進行了分析，認為在生物質(zhì)制油裝置上配套氣流干燥、輸送系統(tǒng)，利用熱煙尾氣使制油粉料得到干燥，可大大節(jié)約成本，是值得推廣使用的工藝處理模式。

關(guān)鍵詞氣流干燥；氣力輸送；生物質(zhì)油；粉料

中圖分類號S210.6文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）01-00303-03

作者簡介王述洋（1957-），男，黑龍江哈爾濱人，教授，博導(dǎo)，Email：wshy8818@hotmail.com。*通訊作者，碩士研究生，Email：nhf6326@163.com。

收稿日期20131210生物質(zhì)能源是僅次于石油、煤炭和天然氣的世界第4大能源，具有可再生和環(huán)境友好的雙重屬性，其發(fā)展利用對社會經(jīng)濟可持續(xù)性具有重要意義。如今化石能源日益減少使油價格不斷上漲，也使生物質(zhì)能源迎來很好地發(fā)展機遇。生物質(zhì)能則是以生物質(zhì)為載體的、蘊藏于其中的能量，即太陽能經(jīng)過綠色植物的葉綠素轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)內(nèi)部的化學(xué)能。全球每年經(jīng)光合作用產(chǎn)生的生物質(zhì)約1 700億t，其能量相當于世界主要燃料貢獻的10倍，而作為能源的利用量還不到總量的1%，因此具有巨大的開發(fā)潛力[1]。

在我國開發(fā)和利用生物質(zhì)能源則更具特殊意義。生物質(zhì)粉料的開發(fā)利用是可再生能源利用的一條重要途徑。但剛粉碎的生物質(zhì)粉料含水量比較大，儲存時非常容易引起其變質(zhì)，而且在直接用于燃燒后很難著火和保持穩(wěn)燃[2]。在大規(guī)模利用生物質(zhì)粉料時干燥問題逐漸顯示出來，并已經(jīng)變得越來越重要。要在生物質(zhì)粉料水分較高時大規(guī)模的使用，對粉料進行有效的干燥具有其現(xiàn)實的意義，并且在干燥的同時實現(xiàn)粉料的輸送問題，在經(jīng)濟、效率上都會改變很大。

1 生物質(zhì)粉料輸送干燥設(shè)備的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

1.1 國內(nèi)外現(xiàn)狀在生產(chǎn)中，粉粒狀物料的輸送在短距離內(nèi)經(jīng)常采用螺旋輸送機輸送，若在遠距離輸送時就會遇到問題，用傳統(tǒng)的皮帶機能夠解決，但是機械的維修量比較大，布置生產(chǎn)現(xiàn)場較為困難。為了可以更好地解決該問題，通常會使用氣流輸送系統(tǒng)。根據(jù)我國有關(guān)部門對中小型鑄造車間的研究，輸送量在15 t/h以下時，氣流輸送比皮帶機要經(jīng)濟得多。與皮帶機相比，無論鋼材、投資、電耗、安裝工作量等都節(jié)省得多；輸送線路可按需要隨意選取；系統(tǒng)密閉、勞動條件比較好[3]。由于這些優(yōu)點，目前已在國內(nèi)外廣為應(yīng)用。

在國外20世紀60年代已有300 t/h輸送量的氣流裝置出現(xiàn)，甚至發(fā)展到用地下管道系統(tǒng)輸送郵件到10 km以外的地方。在國內(nèi)20世紀70年代中期以來，已逐步在各個行業(yè)推廣，例如用于鑄造車間型砂輸送、港口碼頭的谷物、煤末、礦粉輸送，化工行業(yè)中純堿、硫酸銨、塑料單體、礦粉原料、煤粉等輸送。

現(xiàn)在干燥技術(shù)普遍的使用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)過長時期的探索，干燥技術(shù)從普通的氣流干燥、流化床干燥等發(fā)展到如今先進的噴動床干燥、沖擊穿透干燥等，并且在現(xiàn)有技術(shù)上通過組合形式，使得產(chǎn)品干燥更完全。

隨著干燥技術(shù)的不斷完善，生物質(zhì)干燥技術(shù)也在發(fā)展，例如：合肥天工科技開發(fā)科技有限公司研發(fā)的板式生物質(zhì)干燥機，就是在充分研究了生物質(zhì)物理化學(xué)特性的基礎(chǔ)上，把空氣調(diào)節(jié)技術(shù)與傳熱學(xué)相結(jié)合設(shè)計出的高效節(jié)能型干燥機。具有獨特的換熱排濕結(jié)構(gòu)，能較好地適應(yīng)粉碎后的蓬松多孔狀生物質(zhì)物料的干燥，熱利用率達到60%以上（圖1）。

1.2 發(fā)展趨勢氣流輸送未來的發(fā)展趨勢是用改變氣流溫度、濕度等方法、在輸送過程中同時又達到干燥或冷卻物料的目的，實現(xiàn)一舉多得的功效[5-6]。

未來對于干燥器的發(fā)展將在研究干燥的機理和特性，在滿足對不同物料以及使用環(huán)境的條件下，改進現(xiàn)有裝備或開發(fā)適合該環(huán)境的專用設(shè)備；同時進一步研究和開發(fā)新型高效和適應(yīng)特殊要求的干燥器，重視節(jié)能和能量綜合利用，還要發(fā)展干燥器的自動控制技術(shù)、以保證最優(yōu)操作條件的實現(xiàn)；另外減少粉塵和廢氣的外泄等改進干燥器的環(huán)境保護措施，實現(xiàn)環(huán)境保護，也將是需要深入研究的方向。

（1）干燥設(shè)備向連續(xù)化、封閉化的方向發(fā)展。所謂連續(xù)化，就是生產(chǎn)過程不間斷可以提高設(shè)備利用率，生產(chǎn)穩(wěn)定質(zhì)量的產(chǎn)品。

（2）開發(fā)針對其他形態(tài)和熱敏性物料的干燥器，了解其的性質(zhì)以及在輸送和干燥過程中遇到的問題，尋找解決方法，使得這些物料可以得到更好的干燥。

（3）在理論研究和物料試驗的基礎(chǔ)上，通過計算機輔助模擬設(shè)計使得系統(tǒng)得到最大的優(yōu)化，實現(xiàn)干燥設(shè)備的系列化不斷推出新設(shè)備，以推動干燥生產(chǎn)的發(fā)展。

（4）研制開發(fā)新的多功能設(shè)備，集輸送、干燥、收集等單元于一體，實現(xiàn)智能化管理控制，使操作簡單、方便，縮短工作過程。

2 生物質(zhì)制油裝置干燥系統(tǒng)的研究

根據(jù)生物質(zhì)制油設(shè)備配套相關(guān)的輸送干燥設(shè)備，在滿足生產(chǎn)能力及符合所需條件下，通過比較各種生物質(zhì)的干燥方法，對于生物質(zhì)粉料利用氣流干燥輸送技術(shù)可以快速、充分的干燥并且可以實現(xiàn)輸送。因為氣流干燥是一種高效、連續(xù)性流態(tài)化的干燥方法，其特點為：①干燥時間短；②氣固兩相能充分接觸，有利于傳熱傳質(zhì)的進行；③設(shè)備簡單，適應(yīng)性廣。

該裝置的優(yōu)點：將粉料的輸送、干燥一體化，節(jié)省了粉料提升器的費用；干燥器為直立式，大大地節(jié)約了使用面積；廢煙氣熱量的充分利用。該裝置從經(jīng)濟上、環(huán)境上分析都是有好處的，因為整套裝置結(jié)構(gòu)緊湊，完成功能全面，節(jié)省了土地、鋼材、能量的使用，更加經(jīng)濟、環(huán)保、高效，值得推廣使用。

生物質(zhì)制油裝置研究在不斷的改進完善中，干燥系統(tǒng)也隨著不斷發(fā)展，在滿足制油過程前提下，設(shè)計成本低、可連續(xù)生產(chǎn)和安全可靠的干燥設(shè)備，在不遠的將來通過研究人員的不斷努力而實現(xiàn)。

參考文獻

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[2] 呂薇，李彥東，李瑞楊，等.生物質(zhì)秸稈顆粒氣流干燥試驗研究及數(shù)值模擬[J].哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報，2011（5）：39-42.

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[5] 萬風(fēng)嶺，謝蘇江，周昭軍.干燥設(shè)備的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].化工裝備技術(shù)，2006（1）：10-12.