銀杏葉藥渣用于制備顆粒燃料的工藝能耗試驗(yàn)

陳坤杰，謝以林，高 崎，王 軍，朱寶中，賁宗友

銀杏葉藥渣用于制備顆粒燃料的工藝能耗試驗(yàn)

陳坤杰1，謝以林1，高 崎2，王 軍2，朱寶中2，賁宗友1

（1. 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，南京 210031；2. 上海上藥杏靈科技藥業(yè)股份有限公司，上海 201703）

為降低銀杏葉藥渣制備顆粒燃料的能耗，對干燥、粉碎和制粒成型等主要加工環(huán)節(jié)的單位能耗進(jìn)行了試驗(yàn)研究。首先，將銀杏葉藥渣在60～120℃的熱風(fēng)溫度下分別恒溫干燥至含水率20%，研究干燥溫度對干燥能耗的影響；通過正交試驗(yàn)，研究含水率、篩網(wǎng)孔徑和主軸轉(zhuǎn)速對粉碎能耗的影響，分析在不同含水率和顆粒度條件下制粒成型的能耗情況。然后根據(jù)所制顆粒燃料的發(fā)熱量與總的加工能耗的比值，確定銀杏葉藥渣顆粒燃料的最優(yōu)加工工藝參數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果顯示干燥時，在110 ℃的干燥溫度下，單位干燥能耗最低；粉碎時，在原料含水率為13%，篩網(wǎng)孔徑4 mm，粉碎機(jī)主軸轉(zhuǎn)速4 550 r/min的條件下，單位粉碎能耗最低；制粒成型時，原料的含水率為16%，顆粒度為4 mm時的單位能耗最低。從單位發(fā)熱量與總的加工能耗的比值來考慮，銀杏葉藥渣顆粒燃料的最優(yōu)加工工藝參數(shù)為：干燥溫度110 ℃，原料含水率16%，篩網(wǎng)孔徑3 mm，粉碎機(jī)主軸轉(zhuǎn)速4 550 r/min。在此工藝條件下，銀杏葉藥渣顆粒燃料總的加工能耗為4 478.3 kJ/kg，單位發(fā)熱量為17 352.4 kJ/kg，滿足國家關(guān)于生物質(zhì)顆粒燃料的行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

燃料；工藝；葉；銀杏葉藥渣；顆粒燃料

0 引 言

中藥渣成分復(fù)雜，很多還具有一定的生物毒性，如果作為固體廢棄物直接排放到環(huán)境中，不僅會帶來環(huán)境污染，而且還存在一定的安全隱患[1]。銀杏是中國一種重要植物資源[2]，其葉片可以被用來提取具有較高藥用價值的銀杏酮酯。銀杏葉中的銀杏酮酯含量很低，只有銀杏葉質(zhì)量的2%，98%的銀杏葉經(jīng)過浸提處理后作為中藥渣被廢棄。但由于銀杏葉中含有的銀杏酸具有多種生物毒性[3-4]，采用傳統(tǒng)的中藥渣處理模式，如作為垃圾填埋，或加工成栽培基質(zhì)用于食用菌的培養(yǎng)，或開發(fā)成飼料添加劑[5-7]等來處理銀杏葉藥渣，都存在較大的安全風(fēng)險。有關(guān)研究表明[8]，作為一種典型的植物，銀杏葉含有豐富的木質(zhì)素、纖維素及半纖維素。因此，銀杏葉藥渣是一種潛在的生物質(zhì)資源。如果將銀杏葉藥渣加工成生物質(zhì)顆粒燃料，就可以通過高溫燃燒將其毒性進(jìn)行有效降解，實(shí)現(xiàn)對銀杏葉藥渣的資源化利用。因此，將銀杏葉藥渣加工成生物質(zhì)顆粒燃料，是一種既安全又可行的處理方式。

一般的生物質(zhì)顆粒燃料加工，包括干燥、粉碎和制粒成型3個主要環(huán)節(jié)[9]，每個環(huán)節(jié)均需要消耗較大能量，能耗要占到生物質(zhì)燃料加工費(fèi)用的80%以上。如何節(jié)能降耗，一直是生物質(zhì)顆粒燃料加工技術(shù)研究未能很好解決的難題[10]。Xia等[11]對生物質(zhì)原料進(jìn)行預(yù)處理，使制粒能耗降低了37.26%。Cao等[12]將2種生物質(zhì)材料焙燒混合制粒，達(dá)到了減少能耗的目的。Li等[13]將生物質(zhì)與污泥摻混，研究了工藝參數(shù)對制粒能耗的影響。王慧[14]對生物質(zhì)壓塊成型機(jī)進(jìn)行力學(xué)分析，獲得了最低能耗的壓塊成型工藝參數(shù)。崔旭陽等[15]研究了成型溫度、壓強(qiáng)和含水率對顆粒燃料擠壓功耗與推動功耗的影響。Faborode等[16]和Odogherty等[17]研究了比能耗與秸稈密度之間的關(guān)系。目前還沒有研究對生物質(zhì)顆粒燃料加工的干燥、粉碎和制粒成型環(huán)節(jié)的能耗進(jìn)行全面分析，更沒有從生物質(zhì)顆粒燃料總加工能耗及顆粒燃料發(fā)熱量的角度，對中藥渣顆粒燃料制備工藝進(jìn)行研究的相關(guān)報(bào)道。

本文對銀杏葉藥渣顆粒燃料加工的干燥、粉碎、制粒成型3個過程的能耗進(jìn)行研究，以總能耗最低而發(fā)熱量最大為目標(biāo)，探索出銀杏葉藥渣制備生物質(zhì)顆粒燃料的最優(yōu)工藝參數(shù)條件，提出一種銀杏葉藥渣的安全和資源化處理方法。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與儀器

試驗(yàn)材料是干銀杏葉與乙醇混合浸提后得到的廢棄銀杏葉藥渣，取自上海上藥杏靈科技藥業(yè)股份有限公司銀杏酮酯生產(chǎn)車間，經(jīng)離心過濾后得到其初始濕基含水率為71.06%。

試驗(yàn)所用儀器設(shè)備包括：CHS-D型高精度電子計(jì)數(shù)秤，深圳市安衡衡器電子有限公司；DHG-101型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海華連醫(yī)療器械有限公司；UT230E(16A)型功率計(jì)量電表，優(yōu)利德科技（中國）股份有限公司；JF-280型勁錘式粉碎機(jī)，河南省滎陽市迎豐機(jī)械廠；KL-120B型平模顆粒機(jī)，山東省滕州市序澤機(jī)械制造有限公司；TRHW-6000A型微機(jī)全自動量熱儀，鶴壁市天潤電子科技有限公司；7890B-5977A型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，安捷倫科技有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 干燥能耗

為了研究不同干燥溫度對銀杏葉藥渣干燥能耗的影響，分別在60、70、80、90、100、110和120 ℃熱風(fēng)溫度下進(jìn)行干燥試驗(yàn)。參照于鎮(zhèn)偉等[18]的研究，取100 g藥渣原料置于托盤上，放入預(yù)熱好的電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)，每隔15min取出稱質(zhì)量一次并同時記錄下電表示數(shù)。重復(fù)上述試驗(yàn)步驟，直到藥渣原料濕基含水率低于20%停止試驗(yàn)。每組溫度試驗(yàn)重復(fù)3次，結(jié)果取平均值。

1.2.2 粉碎能耗

1）藥渣含水率對粉碎能耗的影響

預(yù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，藥渣含水率、粉碎機(jī)篩網(wǎng)孔徑、粉碎機(jī)主軸轉(zhuǎn)速是影響粉碎能耗的主要因素。為此，參照崔旭陽等[15]的研究以及預(yù)試驗(yàn)的結(jié)果，先將銀杏葉藥渣原料于105 ℃下干燥至恒定質(zhì)量，再分別調(diào)質(zhì)到含水率10%、13%、16%、20%、24%，然后取1 kg藥渣，在粉碎機(jī)主軸轉(zhuǎn)速4 550 r/min、篩網(wǎng)孔徑4 mm下進(jìn)行粉碎，每組試驗(yàn)重復(fù)3次，記錄下粉碎過程電表示數(shù)，分析藥渣含水率對粉碎能耗的影響。

2）粉碎粒度對粉碎能耗的影響

根據(jù)預(yù)試驗(yàn)的結(jié)果，取含水率為13%的藥渣1 kg，設(shè)定粉碎機(jī)主軸轉(zhuǎn)速4 550 r/min，分別在篩網(wǎng)孔徑0.8、1、2、3、4 mm下進(jìn)行粉碎，每組試驗(yàn)重復(fù)3次，記錄下粉碎過程電表示數(shù)，分析粉碎粒度對粉碎能耗的影響。

3）粉碎機(jī)主軸轉(zhuǎn)速對粉碎能耗的影響

根據(jù)預(yù)試驗(yàn)的結(jié)果，取含水率為13%的藥渣1 kg，設(shè)定篩網(wǎng)孔徑為4 mm，分別在粉碎機(jī)主軸轉(zhuǎn)速3 150、3 500、3 850、4 200、4 550 r/min下進(jìn)行粉碎試驗(yàn)，每組試驗(yàn)重復(fù)3次，記錄下粉碎過程電表示數(shù)，分析粉碎機(jī)主軸轉(zhuǎn)速對粉碎能耗的影響。

4）銀杏葉藥渣粉碎工藝參數(shù)的優(yōu)化

為了比較粉碎過程中上述3個因素對粉碎能耗的影響程度，獲得粉碎加工的較優(yōu)工藝參數(shù)，以單位粉碎能耗為評價指標(biāo)，選擇含水率1、篩網(wǎng)孔徑2、主軸轉(zhuǎn)速3為變量，設(shè)計(jì)3因素3水平L9(34)的正交試驗(yàn)如表1所示。

表1 正交試驗(yàn)因素及水平

1.2.3 制粒成型及發(fā)熱量

為了研究原料含水率和顆粒度對成型能耗及燃料發(fā)熱量的影響，分別對含水率為13%、16%、20%，粒徑為2、3、4 mm的銀杏葉藥渣，在制粒機(jī)模孔直徑為8 mm，轉(zhuǎn)速固定條件下進(jìn)行制粒成型并測定所制燃料的發(fā)熱量。每組試驗(yàn)重復(fù)3次，記錄下制粒過程電表示數(shù)，測出所制燃料的發(fā)熱量，分析藥渣含水率和顆粒度對制粒能耗及發(fā)熱量的影響。

1.3 參數(shù)測定

1.3.1 含水率

銀杏葉藥渣含水率參照GB/T5009.3-2003采用105℃恒溫干燥法進(jìn)行測定。

1.3.2 原料特性

銀杏葉藥渣的全水、揮發(fā)分、固定碳分析參GB/T212-2008進(jìn)行測定，灰分分析參照GB/T36057-2018進(jìn)行；元素分析參照GB476-91進(jìn)行測定；組分分析使用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行測定[19]。

1.3.3 能 耗

各工藝能耗主要是設(shè)備的電耗，通過功率計(jì)量電表進(jìn)行測定，然后換算成單位干物質(zhì)能耗，能耗值單位為kJ/kg。

1.3.4 發(fā)熱量

銀杏葉藥渣顆粒燃料的發(fā)熱量，采用微機(jī)全自動量熱儀進(jìn)行測定，測定條件為：標(biāo)準(zhǔn)物熱值26 470 J/g，熱容量10 203.3 J/K，試樣質(zhì)量1 g。測得值換算成單位干物質(zhì)發(fā)熱量，kJ/kg。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)結(jié)果使用SPSS25.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析與回歸分析，OriginPro2018軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析并制圖，差異顯著性水平為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 銀杏葉藥渣的特性分析

如表2所示，元素分析顯示銀杏葉藥渣的C、H、O元素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)很高，達(dá)到98.39%，而N、S元素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)很低，只有1.61%，表明藥渣具有制備成燃料的很大潛力，且燃燒排放的N和S類有害物質(zhì)極少。工業(yè)分析顯示，銀杏葉藥渣具有較高的含水率（71.06%），需要對原料加以干燥才能利用；較低的灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)（4.61%），可燃燒成分相對較高，燃燒不易結(jié)渣與積灰。組分分析顯示，銀杏葉藥渣具有較高的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素質(zhì)量分?jǐn)?shù)（87.12%）及較高的脂質(zhì)提取物質(zhì)量分?jǐn)?shù)（10.56%），能夠產(chǎn)生相對較高的燃燒發(fā)熱量。因此，銀杏葉藥渣比較適合用來制備生物質(zhì)顆粒燃料。

2.2 干燥溫度對銀杏葉藥渣干燥能耗的影響

在60 ℃至120 ℃的干燥溫度下，銀杏葉藥渣的單位干燥能耗呈先增加后減小然后再增加的變化趨勢，如圖1所示。在70 ℃到110 ℃之間，隨著溫度的提高，單位能耗逐漸降低。可能的原因是，雖然提高干燥溫度能導(dǎo)致單位時間內(nèi)能耗增加，但是由于溫度升高導(dǎo)致干燥速率快速增大，使干燥時間大幅減少，因此干燥總單位能耗反而變小，這與文獻(xiàn)[20]的研究結(jié)論相一致。但當(dāng)干燥溫度由110 ℃升高至120 ℃時，總單位能耗又增加，可能是由于110 ℃時干燥時間為94 min，120 ℃時干燥時間為83 min，此時溫度提高帶來的干燥速率增加影響已經(jīng)較小，而單位時間內(nèi)干燥能耗的提升幅度較大，占據(jù)主要影響，因此導(dǎo)致了干燥總能耗的升高。在不同的干燥溫度下將銀杏葉藥渣干燥至相同的水分，總干燥能耗最高為25 308 kJ/kg（70 ℃），最低為19 656 kJ/kg（110 ℃），二者相差28.8%，說明干燥溫度對銀杏葉藥渣的干燥能耗有較大的影響。

表2 銀杏葉藥渣的原料組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)

2.3 含水率對粉碎能耗的影響

在粉碎機(jī)篩網(wǎng)孔徑為4 mm、主軸轉(zhuǎn)速4 550 r/min的條件下，對不同含水率的銀杏葉藥渣進(jìn)行粉碎，測量粉碎能耗，結(jié)果如圖2所示。當(dāng)藥渣含水率為13%時，粉碎能耗最小，為272.5 kJ/kg；當(dāng)藥渣含水率大于13%時，隨著含水率的增加，藥渣粉碎能耗逐漸增加；但是，如果藥渣含水率小于13%時，粉碎能耗又急劇上升。可能的原因是，水分子在粉碎過程中能夠起到一定的潤滑作用，降低物料與粉碎機(jī)齒爪之間的摩擦力[21]。當(dāng)物料含水率過低時，物料較為干燥，粉碎過程中物料與機(jī)器內(nèi)部阻力大，因而導(dǎo)致粉碎的能耗較高；但如果物料含水率過高時，物料具有一定的韌性和黏性，容易附著在粉碎機(jī)喂入室內(nèi)壁上，也容易堵塞篩網(wǎng)孔，使得粉碎效率降低，從而導(dǎo)致粉碎能耗的增大。將不同含水率的銀杏葉中藥渣粉碎至相同的粒度，能耗最高為398.5 kJ/kg，最低為272.5 kJ/kg，二者相差46.2%，說明含水率對銀杏葉藥渣的粉碎能耗有明顯的影響。

2.4 粉碎粒度對粉碎能耗的影響

在含水率為13%、粉碎機(jī)主軸轉(zhuǎn)速4 550 r/min的條件下，將銀杏葉藥渣粉碎至不同粒度，研究粉碎粒度對粉碎能耗的影響，結(jié)果如圖3所示。隨著篩網(wǎng)孔徑的增大（即粉碎粒度的增加），粉碎能耗逐漸降低，但降低的速率逐漸變慢。這是因?yàn)槿绻獙⑺幵鬯闉楦〉牧６缺仨氀娱L藥渣在粉碎室內(nèi)的粉碎時間，因而導(dǎo)致粉碎能耗增加。從利于制粒成型考慮，一般2～4 mm的粒度即可滿足成型要求。圖3顯示，將銀杏葉藥渣粉碎至4 mm的粒度，單位粉碎能耗為279.8 kJ/kg；如果要將銀杏葉藥渣粉碎至1 mm的粒度，單位粉碎能耗將達(dá)到394.6 kJ/kg，增加41.0%。因此，粉碎粒度選擇4mm左右較為合適。

2.5 粉碎機(jī)主軸轉(zhuǎn)速對粉碎能耗的影響

在藥渣含水率為13%、粉碎機(jī)篩網(wǎng)孔徑3 mm的條件下，研究粉碎機(jī)不同主軸轉(zhuǎn)速對粉碎能耗的影響，結(jié)果如圖4所示。從圖中可以看出，隨著主軸轉(zhuǎn)速的增加，粉碎能耗呈逐漸下降的趨勢，但下降的速度由快變慢。3 150至3 850 r/min能耗降低幅度較大，3 850至4 550 r/min能耗降低幅度較小。轉(zhuǎn)速為3 150 r/min時，粉碎能耗為430.1 kJ/kg；當(dāng)轉(zhuǎn)速提高到4 550 r/min時，粉碎能耗下降到315.3 kJ/kg，降低了26.7%，說明提高粉碎機(jī)主軸轉(zhuǎn)速能夠有效的減少粉碎能耗。這是因?yàn)榉鬯闄C(jī)主軸轉(zhuǎn)速越高，單位時間內(nèi)藥渣受到錘片打擊粉碎的次數(shù)越多、作用力越強(qiáng)，因而粉碎的粒度就越小。另外，藥渣從喂入室進(jìn)入粉碎區(qū)再到從篩網(wǎng)排出整個過程中需要一定的氣流輸送，而氣流來自粉碎機(jī)主軸轉(zhuǎn)動帶動粉碎區(qū)的空氣流動。當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速較低時，氣流流速慢，藥渣物料不能快速的被推送到粉碎區(qū)，增大了粉碎能耗；當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速較高時，氣流流速快，藥渣物料可以快速的進(jìn)入粉碎區(qū)粉碎并從篩網(wǎng)排出，粉碎效率得到了很大提升。

2.6 粉碎工藝參數(shù)的優(yōu)化

以單位粉碎能耗為試驗(yàn)指標(biāo)，選擇含水率1、篩網(wǎng)孔徑2、主軸轉(zhuǎn)速33個參數(shù)進(jìn)行3因素3水平的正交試驗(yàn)，結(jié)果如表3所示。

表3 正交試驗(yàn)結(jié)果

對上述正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析，如表4所示。含水率、篩網(wǎng)孔徑和主軸轉(zhuǎn)速對粉碎能耗均有顯著影響（<0.05），且對粉碎能耗的影響由大到小依次為主軸轉(zhuǎn)速、篩網(wǎng)孔徑及含水率。但各參數(shù)交互項(xiàng)對粉碎能耗的影響不顯著，說明各因素對試驗(yàn)指標(biāo)的影響相互獨(dú)立。根據(jù)正交試驗(yàn)得到較優(yōu)工藝參數(shù)組合為：含水率13%，篩網(wǎng)孔徑4 mm，主軸轉(zhuǎn)速4 550 r/min，與上述單因素試驗(yàn)結(jié)果相一致。

表4 方差分析

2.7 制粒成型能耗分析

制粒成型能耗試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。當(dāng)含水率相同時，顆粒度越小，顆粒燃料的成型能耗越大，發(fā)熱量也越大。這是因?yàn)轭w粒度越小，需要的成型壓力越大，因此成型能耗增加。但顆粒度越小，顆粒的表面積會變大，成型時更容易吸收水分和熱量[22]。當(dāng)物料顆粒度較小時，其接觸面積較大，相對于顆粒度大的物料來說，燃燒更加充分完全，釋放的熱量要更大一些。試驗(yàn)中也確實(shí)發(fā)現(xiàn)物料粒度較大的樣品反應(yīng)結(jié)束后其試驗(yàn)殘留物明顯多于粒度較小樣品，因此顆粒燃料的發(fā)熱量會增大。當(dāng)顆粒度相同時，隨著含水率的增加，顆粒燃料的發(fā)熱量逐漸降低，成型能耗呈先降低后增加的趨勢。這是因?yàn)樗肿釉诔尚瓦^程中起到潤滑劑與粘結(jié)劑的作用，適宜的含水率能夠減小顆粒之間的摩擦力，增強(qiáng)粒子的流動性，利于成型；當(dāng)含水率過低時，粒子之間的摩擦力增大、流動性變差，成型能耗增加；但當(dāng)含水率過高時，物料易粘結(jié)堵塞模孔，降低成型效率，又會導(dǎo)致能耗增加。由于燃料中含水率越高，燃料燃燒時水蒸氣汽化吸熱帶走的熱量越多，因此使得燃料熱值降低。根據(jù)以上分析，從能耗的角度考慮，最佳制粒成型工藝參數(shù)為：含水率16%，顆粒度4 mm；從發(fā)熱量的角度考慮，最佳制粒成型工藝參數(shù)為：含水率13%，顆粒度2 mm。

表5 成型能耗與發(fā)熱量測定

2.8 最優(yōu)工藝參數(shù)的確定及試驗(yàn)驗(yàn)證

能耗是生物質(zhì)顆粒燃料生產(chǎn)加工的最主要成本。由于干燥、粉碎和成型的能耗及發(fā)熱量的最優(yōu)參數(shù)不相一致，不能通過某單一過程的分析確定整體的最優(yōu)工藝參數(shù)。為了用相對較低的能耗制備出發(fā)熱量相對較高的生物質(zhì)顆粒燃料，用不同工藝參數(shù)條件下制成的顆粒燃料發(fā)熱量與干燥、粉碎、成型能耗之和的比值，來確定最佳工藝參數(shù)，比值越大，代表結(jié)果越優(yōu)。結(jié)果如表6所示。

表6 發(fā)熱量與能耗總和的比值

從表中可以看出，5號試驗(yàn)組的比值最大為3.875，為最優(yōu)工藝參數(shù)組合；1號試驗(yàn)組的比值最小為3.581，兩者之間差異顯著（<0.05）。因此，銀杏葉藥渣顆粒燃料制備的最佳工藝參數(shù)為：干燥溫度110 ℃；粉碎含水率16%，篩網(wǎng)孔徑3 mm，主軸轉(zhuǎn)速4 550 r/min；制粒成型含水率16%，顆粒度3 mm。

為了驗(yàn)證最優(yōu)工藝參數(shù)組合制出的顆粒燃料是否符合要求，依據(jù)《生物質(zhì)固體成型燃料技術(shù)條件:NY/T 1878-2010》，選取5組顆粒燃料樣品進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果取平均值，如表7所示。表中銀杏葉藥渣顆粒燃料的各項(xiàng)基本性能均符合國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，說明按照最優(yōu)工藝參數(shù)組合制成的顆粒燃料完全達(dá)到技術(shù)要求。

表7 生物質(zhì)顆粒燃料基本性能

3 應(yīng)用前景分析

為了分析銀杏葉藥渣顆粒燃料的應(yīng)用前景，選取市面上常見幾種生物質(zhì)固體成型燃料，從低位發(fā)熱量、灰分含量[23]兩種主要特性方面與銀杏葉藥渣顆粒燃料進(jìn)行對比，如表8所示。

表8 常見幾種生物質(zhì)固體成型燃料

從表中可以看出銀杏葉藥渣顆粒燃料具有較高的低位發(fā)熱量（17.35 MJ/kg），除了略低于純松木顆粒燃料（17.61 MJ/kg）之外，均高于其他3種燃料。銀杏葉藥渣顆粒燃料灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.5%，略高于雜木顆粒燃料（2.85%）和純松木顆粒燃料（0.57%），遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于純稻殼顆粒燃料（14.23%）和純秸稈壓塊燃料（15.21%），灰分含量較低。從低位發(fā)熱量和灰分含量兩個主要特性來看，相較于市面上大部分的生物質(zhì)固體成型燃料，銀杏葉藥渣顆粒燃料存在性能優(yōu)勢，具有一定的應(yīng)用前景。

4 結(jié) 論

1）銀杏葉藥渣熱風(fēng)干燥最佳干燥溫度為110 ℃，此時單位干燥能耗最低；

2）影響粉碎能耗的主要因素為主軸轉(zhuǎn)速，其次是篩網(wǎng)孔徑，最小為含水率；

3）銀杏葉藥渣加工顆粒燃料的最佳工藝條件為：干燥溫度110 ℃，粉碎含水率16%，篩網(wǎng)孔徑3 mm，主軸轉(zhuǎn)速4 550 r/min，制粒成型含水率16%，顆粒度3 mm。以此工藝參數(shù)制出的顆粒燃料各項(xiàng)性能均符合國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，具有一定應(yīng)用前景。

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Experiment on energy consumption ofmedicine residue for preparing pellet fuel

Chen Kunjie1, Xie Yilin1, Gao Qi2, Wang Jun2, Zhu Baozhong2, Ben Zongyou1

(1.210031,;2.201703,)

The purpose of this study is to reduce the energy consumption in the process of biomass pellet fuel from medicine residues of ginkgo biloba. The main processing links of biomass pellet fuel included the drying, pulverization, and granulation molding. The unit energy consumption in each procedure during processing was evaluated using the physical experiments. First, the medicine residue of ginkgo biloba was dried at a constant temperature of 60-120 ℃ hot air to a moisture content of 20%. An evaluation was performed on the influence of different drying temperatures on the drying energy consumption. Then, orthogonal experiments were utilized to consider the effect of moisture content, screen aperture, and spindle speed on the unit energy consumption of pulverizing. A systematic analysis was also made on the effect of moisture content and particle size on the energy consumption during granulation and molding. Finally, the optimal conditions of process parameters were determined to fabricate the biomass pellet fuel using medicine residues of ginkgo biloba. A specific ratio was defined as the calorific value of produced pellet fuel to the total processing energy consumption. The test results showed that the unit drying energy consumption was the lowest at a drying temperature of 110 ℃. In pulverizing, the unit energy consumption was the lowest under the conditions that the moisture content of raw material was 13%, the screen aperture was 4mm, and the spindle speed of pulverizer was 4 550 r/min. In granulation molding, the unit energy consumption was the lowest, when the particle size was 4 mm, while the moisture content of raw material was 16%. Considering the specific ratio, the optimal process parameters to prepare the biomass pellet fuel from medicine residue of ginkgo biloba were as follows: the drying temperature was 110 ℃, the moisture content of raw material was 16%, the screen aperture was 3 mm, and the spindle speed of the pulverizer was 4 550 r/min. Under this processing condition, the total energy consumption per unit was 4 478.3 kJ/kg, and the unit calorific value of the produced pellet fuel was 17 352.4 kJ/kg, indicating well matching to the national technical standards for biomass solid briquette fuel.

fuels; process; leave;medicine residue; pellet fuel

10.11975/j.issn.1002-6819.2021.07.024

S216.2

A

1002-6819(2021)-07-0199-07

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