生物質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，生物質能源的作用日益凸顯。在生物質能利用過程中會遇到各種問題，即生物能快速、廣泛發展的制約條件。在生物質儲存、使用時，干燥過程成為其關鍵環節。該文就生物質油粉料氣流輸送干燥設備的國內外發展現狀與發展趨勢進行了探討，并對自行設計的生物質制油裝置干燥系統理論進行了分析，認為在生物質制油裝置上配套氣流干燥、輸送系統，利用熱煙尾氣使制油粉料得到干燥，可大大節約成本，是值得推廣使用的工藝處理模式。

關鍵詞氣流干燥；氣力輸送；生物質油；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，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，具有可再生和環境友好的雙重屬性，其發展利用對社會經濟可持續性具有重要意義。如今化石能源日益減少使油價格不斷上漲，也使生物質能源迎來很好地發展機遇。生物質能則是以生物質為載體的、蘊藏于其中的能量，即太陽能經過綠色植物的葉綠素轉化為生物質內部的化學能。全球每年經光合作用產生的生物質約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潛力[1]。

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

1 生物質粉料輸送干燥設備的研究現狀及發展趨勢

1.1 國內外現狀在生產中，粉粒狀物料的輸送在短距離內經常采用螺旋輸送機輸送，若在遠距離輸送時就會遇到問題，用傳統的皮帶機能夠解決，但是機械的維修量比較大，布置生產現場較為困難。為了可以更好地解決該問題，通常會使用氣流輸送系統。根據我國有關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、安裝工作量等都節省得多；輸送線路可按需要隨意選??；系統密閉、勞動條件比較好[3]。由于這些優點，目前已在國內外廣為應用。

在國外20世紀60年代已有300 t/h輸送量的氣流裝置出現，甚至發展到用地下管道系統輸送郵件到10 km以外的地方。在國內20世紀70年代中期以來，已逐步在各個行業推廣，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，化工行業中純堿、硫酸銨、塑料單體、礦粉原料、煤粉等輸送。

現在干燥技術普遍的使用于工農業生產中，經過長時期的探索，干燥技術從普通的氣流干燥、流化床干燥等發展到如今先進的噴動床干燥、沖擊穿透干燥等，并且在現有技術上通過組合形式，使得產品干燥更完全。

隨著干燥技術的不斷完善，生物質干燥技術也在發展，例如：合肥天工科技開發科技有限公司研發的板式生物質干燥機，就是在充分研究了生物質物理化學特性的基礎上，把空氣調節技術與傳熱學相結合設計出的高效節能型干燥機。具有獨特的換熱排濕結構，能較好地適應粉碎后的蓬松多孔狀生物質物料的干燥，熱利用率達到60%以上（圖1）。

1.2 發展趨勢氣流輸送未來的發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，實現一舉多得的功效[5-6]。

未來對于干燥器的發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境的條件下，改進現有裝備或開發適合該環境的專用設備；同時進一步研究和開發新型高效和適應特殊要求的干燥器，重視節能和能量綜合利用，還要發展干燥器的自動控制技術、以保證最優操作條件的實現；另外減少粉塵和廢氣的外泄等改進干燥器的環境保護措施，實現環境保護，也將是需要深入研究的方向。

（1）干燥設備向連續化、封閉化的方向發展。所謂連續化，就是生產過程不間斷可以提高設備利用率，生產穩定質量的產品。

（2）開發針對其他形態和熱敏性物料的干燥器，了解其的性質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上，通過計算機輔助模擬設計使得系統得到最大的優化，實現干燥設備的系列化不斷推出新設備，以推動干燥生產的發展。

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

2 生物質制油裝置干燥系統的研究

根據生物質制油設備配套相關的輸送干燥設備，在滿足生產能力及符合所需條件下，通過比較各種生物質的干燥方法，對于生物質粉料利用氣流干燥輸送技術可以快速、充分的干燥并且可以實現輸送。因為氣流干燥是一種高效、連續性流態化的干燥方法，其特點為：①干燥時間短；②氣固兩相能充分接觸，有利于傳熱傳質的進行；③設備簡單，適應性廣。

該裝置的優點：將粉料的輸送、干燥一體化，節省了粉料提升器的費用；干燥器為直立式，大大地節約了使用面積；廢煙氣熱量的充分利用。該裝置從經濟上、環境上分析都是有好處的，因為整套裝置結構緊湊，完成功能全面，節省了土地、鋼材、能量的使用，更加經濟、環保、高效，值得推廣使用。

生物質制油裝置研究在不斷的改進完善中，干燥系統也隨著不斷發展，在滿足制油過程前提下，設計成本低、可連續生產和安全可靠的干燥設備，在不遠的將來通過研究人員的不斷努力而實現。

參考文獻

[1] 官巧燕，廖福霖，羅棟.國內外生物質能發展綜述[J].農機化學研究，2007（1）：20-24.

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

[3] 袁偉光.固體粉料氣流輸送[J].無機鹽工業，1981（3）：27-33.

[4] 金國淼.干燥器[M].北京：化學工業出版社，2008.

[5] 萬風嶺，謝蘇江，周昭軍.干燥設備的現狀及發展趨勢[J].化工裝備技術，2006（1）：10-12.