上世紀30年代,美國就開始研究壓縮燃料成型技術,并研制了螺旋式成型
顆粒機。在溫度為80—350℃和壓力10MPa條件下,能把木屑和刨花壓縮成固體成型顆粒燃料。日本于50年代從國外引進成型技術并進行了改進,研制出棒狀燃料成型機及相關的燃燒設備,并發展成日本壓縮成型顆粒燃料的工業體系。從80年代開始,日本對生物質壓縮成型顆粒燃料進行了探討,對壓縮過程中的動力消耗、壓模的結構與尺寸、壓縮燃料的含水率、壓縮時的溫度、壓力以及原料的顆粒大小等進行了實驗研究,進一步改進了壓縮成型顆粒燃料設備,使成型顆粒燃料更為實用化。1984年日本的生產廠家達172家,生產總量達2.6萬t,
木屑顆粒機、
秸稈顆粒機專業壓制生物質成型顆粒燃料。
70年代后期,由于出現世界能源危機,石油價格上漲。西歐許多國家如芬蘭、比利時、法國、德國、意大利等也開始重視壓縮成型顆粒燃料設備的研究。法國開始時使用秸桿壓縮粒作為奶牛飼料,近年來也開始研究壓縮塊燃料,而且由多種林業廢棄物生產的壓縮料已達到了實用階段。由比利時研制成功的T117型螺旋壓塊機,其設備的主要性能為:壓塊燃料的出模溫度180℃,軸向壓縮力大于686 kN,壓塊的移動速度l700-2500 mm/min,耗能量45-55 kWh/t,壓塊燃料的低位熱值18-19.7 MJ/kg,燃料外表面有一層自然纖維保護膜。在芬蘭,許多科研和生產單位的專家認為,經壓縮成型后,壓縮粒的熱效率可達70%。壓縮粒既可在固定的生產廠生產,也可在移動式的生產設備中生產,移動式生產可以在生產秸桿等生物質的產地進行,使生產成本大大降低。德國研制的系列壓粒機可生產直徑為3~40 mm的壓縮顆粒,所用電機的功率為20~400 kW,能耗為15~40 kWh/t。
亞洲除日本外,泰國、印度、菲律賓等國從80年代開始也先后研制成了加粘結劑的生物質壓縮成型機,到1995年印度已有大約70套成型機投入了使用。
我國的生物質固化技術開始于“七五”期間,目前已研制成功的成型設備主要有螺旋擠壓式成型機、活塞沖壓式成型機和輥模擠壓式顆粒機。由于輥模擠壓式顆粒機具有效率高等特點,所以應用較普遍。目前,輥模擠壓式顆粒成型機的生產有環模和平模2種工藝方式。國際上許多國家均生產大功率環模顆粒機,但僅德國、日本等少數國家生產大功率平模顆粒機。德國卡爾公司對平模顆粒機進行了近百年的研究,并生產各種系列的平模顆粒機,廣泛用于飼料生產和其他領域。
我國的平模顆粒機一般采用拉絲直輥平模制粒方式,這種方式具有結構簡單、成本低廉等特點,但當產量超過300 kg/h時,由于壓輥兩端與壓模相對線速度的差異,物料較難在壓模上均勻分布,使輥輪的磨損不均勻。另外,平模方式很難產生40 MPa以上的壓力,所以多用于生產顆粒密度較低的飼料。在適當設計下,環模生產方式可產生巨大的擠壓力,能滿足生產高密度顆粒燃料的要求。為此,作者所在項目組從國外引進環模技術,在吉林省輝南縣建立了國內首家木質生物質顆粒燃料生產線,產量可以達到1.5~2t/h。
富通新能源生產銷售的木屑顆粒機、秸稈壓塊機是客戶們壓制顆粒燃料不錯的選擇。