生物质制油粉料气流输送与干燥装置的理论研究

摘要随着化石能源的不断枯竭，生物质能源的作用日益凸显。在生物质能利用过程中会遇到各种问题，即生物能快速、广泛发展的制约条件。在生物质储存、使用时，干燥过程成为其关键环节。该文就生物质油粉料气流输送干燥设备的国内外发展现状与发展趋势进行了探讨，并对自行设计的生物质制油装置干燥系统理论进行了分析，认为在生物质制油装置上配套气流干燥、输送系统，利用热烟尾气使制油粉料得到干燥，可大大节约成本，是值得推广使用的工艺处理模式。

关键词气流干燥；气力输送；生物质油；粉料

中图分类号S210.6文献标识码A文章编号0517-6611（2014）01-00303-03

作者简介王述洋（1957-），男，黑龙江哈尔滨人，教授，博导，Email：wshy8818@hotmail.com。*通讯作者，硕士研究生，Email：nhf6326@163.com。

收稿日期20131210生物质能源是仅次于石油、煤炭和天然气的世界第4大能源，具有可再生和环境友好的双重属性，其发展利用对社会经济可持续性具有重要意义。如今化石能源日益减少使油价格不断上涨，也使生物质能源迎来很好地发展机遇。生物质能则是以生物质为载体的、蕴藏于其中的能量，即太阳能经过绿色植物的叶绿素转化为生物质内部的化学能。全球每年经光合作用产生的生物质约1 700亿t，其能量相当于世界主要燃料贡献的10倍，而作为能源的利用量还不到总量的1%，因此具有巨大的开发潜力[1]。

在我国开发和利用生物质能源则更具特殊意义。生物质粉料的开发利用是可再生能源利用的一条重要途径。但刚粉碎的生物质粉料含水量比较大，储存时非常容易引起其变质，而且在直接用于燃烧后很难着火和保持稳燃[2]。在大规模利用生物质粉料时干燥问题逐渐显示出来，并已经变得越来越重要。要在生物质粉料水分较高时大规模的使用，对粉料进行有效的干燥具有其现实的意义，并且在干燥的同时实现粉料的输送问题，在经济、效率上都会改变很大。

1 生物质粉料输送干燥设备的研究现状及发展趋势

1.1 国内外现状在生产中，粉粒状物料的输送在短距离内经常采用螺旋输送机输送，若在远距离输送时就会遇到问题，用传统的皮带机能够解决，但是机械的维修量比较大，布置生产现场较为困难。为了可以更好地解决该问题，通常会使用气流输送系统。根据我国有关部门对中小型铸造车间的研究，输送量在15 t/h以下时，气流输送比皮带机要经济得多。与皮带机相比，无论钢材、投资、电耗、安装工作量等都节省得多；输送线路可按需要随意选取；系统密闭、劳动条件比较好[3]。由于这些优点，目前已在国内外广为应用。

在国外20世纪60年代已有300 t/h输送量的气流装置出现，甚至发展到用地下管道系统输送邮件到10 km以外的地方。在国内20世纪70年代中期以来，已逐步在各个行业推广，例如用于铸造车间型砂输送、港口码头的谷物、煤末、矿粉输送，化工行业中纯碱、硫酸铵、塑料单体、矿粉原料、煤粉等输送。

现在干燥技术普遍的使用于工农业生产中，经过长时期的探索，干燥技术从普通的气流干燥、流化床干燥等发展到如今先进的喷动床干燥、冲击穿透干燥等，并且在现有技术上通过组合形式，使得产品干燥更完全。

随着干燥技术的不断完善，生物质干燥技术也在发展，例如：合肥天工科技开发科技有限公司研发的板式生物质干燥机，就是在充分研究了生物质物理化学特性的基础上，把空气调节技术与传热学相结合设计出的高效节能型干燥机。具有独特的换热排湿结构，能较好地适应粉碎后的蓬松多孔状生物质物料的干燥，热利用率达到60%以上（图1）。

1.2 发展趋势气流输送未来的发展趋势是用改变气流温度、湿度等方法、在输送过程中同时又达到干燥或冷却物料的目的，实现一举多得的功效[5-6]。

未来对于干燥器的发展将在研究干燥的机理和特性，在满足对不同物料以及使用环境的条件下，改进现有装备或开发适合该环境的专用设备；同时进一步研究和开发新型高效和适应特殊要求的干燥器，重视节能和能量综合利用，还要发展干燥器的自动控制技术、以保证最优操作条件的实现；另外减少粉尘和废气的外泄等改进干燥器的环境保护措施，实现环境保护，也将是需要深入研究的方向。

（1）干燥设备向连续化、封闭化的方向发展。所谓连续化，就是生产过程不间断可以提高设备利用率，生产稳定质量的产品。

（2）开发针对其他形态和热敏性物料的干燥器，了解其的性质以及在输送和干燥过程中遇到的问题，寻找解决方法，使得这些物料可以得到更好的干燥。

（3）在理论研究和物料试验的基础上，通过计算机辅助模拟设计使得系统得到最大的优化，实现干燥设备的系列化不断推出新设备，以推动干燥生产的发展。

（4）研制开发新的多功能设备，集输送、干燥、收集等单元于一体，实现智能化管理控制，使操作简单、方便，缩短工作过程。

2 生物质制油装置干燥系统的研究

根据生物质制油设备配套相关的输送干燥设备，在满足生产能力及符合所需条件下，通过比较各种生物质的干燥方法，对于生物质粉料利用气流干燥输送技术可以快速、充分的干燥并且可以实现输送。因为气流干燥是一种高效、连续性流态化的干燥方法，其特点为：①干燥时间短；②气固两相能充分接触，有利于传热传质的进行；③设备简单，适应性广。

该装置的优点：将粉料的输送、干燥一体化，节省了粉料提升器的费用；干燥器为直立式，大大地节约了使用面积；废烟气热量的充分利用。该装置从经济上、环境上分析都是有好处的，因为整套装置结构紧凑，完成功能全面，节省了土地、钢材、能量的使用，更加经济、环保、高效，值得推广使用。

生物质制油装置研究在不断的改进完善中，干燥系统也随着不断发展，在满足制油过程前提下，设计成本低、可连续生产和安全可靠的干燥设备，在不远的将来通过研究人员的不断努力而实现。

参考文献

[1] 官巧燕，廖福霖，罗栋.国内外生物质能发展综述[J].农机化学研究，2007（1）：20-24.

[2] 吕薇，李彦东，李瑞杨，等.生物质秸秆颗粒气流干燥试验研究及数值模拟[J].哈尔滨理工大学学报，2011（5）：39-42.

[3] 袁伟光.固体粉料气流输送[J].无机盐工业，1981（3）：27-33.

[4] 金国淼.干燥器[M].北京：化学工业出版社，2008.

[5] 万风岭，谢苏江，周昭军.干燥设备的现状及发展趋势[J].化工装备技术，2006（1）：10-12.

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