茶渣生物质颗粒燃料关键制备技术及生产线的研究.doc

PAGE1

茶渣生物质颗粒燃料关键制备技术及生产线的研究

摘要：生物质颗粒燃料作为一种优质的清洁燃料，越来越受到人们的关注。以茶渣类生物质为原料，污泥为粘合剂，对颗粒成型关键技术进行研究，结果表明：最佳的制备技术为茶渣含水率13%～17%之间；三回程滚筒烘干机的出风温度为85～90℃；污泥添加比例为5%～10%；并在此基础上最终建成了规模化（时产3t）、低成本茶渣生物质燃料生产线，为茶叶的综合利用提供了一种新途径。

能源是人类社会赖以生存和发展的物质基础，随着世界经济的快速发展、人口的剧增，能源需求量将持续增大[1]，加之化石燃料的减少及所带来的环境污染问题，寻找可再生能源尤为重要。生物质燃料因其可再生、污染小等优势正在逐渐被人们所重视[2]，生物质颗粒燃料主要以农林废弃物为原料，通过专门设备压缩成的颗粒状燃料[3]。我国是茶叶生产与消费大国，每年都会产生大量的茶废弃物，既污染环境又造成资源浪费。关于废弃茶渣的综合利用国内外作了大量研究，主要集中在提取茶渣活性成分、制备茶渣吸附剂、茶渣作为生物有机肥、动物饲料、食用菌培养料等方面[4]，用茶渣制备生物质颗粒燃料鲜有报道。

本文以废弃茶渣为原料，研究其与污泥复配制备成型颗粒燃料的关键技术参数，并在此基础上最终建成规模化茶渣生物质颗粒燃料生产线，为茶叶深加工企业废茶渣的处理和利用提供一种新的途径。

1材料与方法

1.1试样制备

茶渣：粒径2.36～4.75mm，用隔膜式板框压滤机压榨至水分为55%～60%，压榨压力为1.2～1.5Mpa，压榨时间为20～30min。

污泥：用隔膜式板框压滤机压榨至水分为68%～73%，压榨压力为1.2～1.5Mpa，压榨时间为20～30min。

1.2主要仪器与设备

隔膜式板框压滤机购自景津环保股份有限公司，压滤面积400m2，滤饼厚度35～40mm；三回程滚筒烘干机购自靖江万素机械制造有限公司；环模颗粒机购自江苏牧羊集团有限公司，生产处理能力1.5t/h，耗电量55kW/t，环模内径420mm；DHG-9003BS电热恒温鼓风干燥箱购自上海新苗医疗器械制造有限公司；AL204电子天平购自梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；SDACM3000量热仪购自长沙三德实业有限公司。

1.3方法

1.3.1茶渣含水率对成型的影响

含水率对燃料成型的影响研究较多，大部分研究结果基本趋于一致，考虑到各学者的研究结果，制粒茶渣的含水率不大于20%[5]，试验分别取含水率为9.5%、11.0%、12.3%、13.5%、15.2%、16.8%、17.7%、18.5%、20.1%的试样，通过成型密度和颗粒外观确定制粒茶渣的含水率。

1.3.2三回程滚筒烘干机烘干温度优化

根据1.3.1研究结果，调整三回程滚筒烘干机的出风温度，分别设置出风温度为78℃、82℃、85℃、87℃、90℃、92℃、95℃几个梯度，通过茶渣水分的测定，使茶渣含水率达到制粒要求。

1.3.3污泥添加比例对成型燃料的影响

分别添加0%、5%、10%、15%、20%、25%、30%、40%、50%的污泥，与茶渣混合后用环模颗粒机制粒，通过测颗粒的密度及热值，确定污泥的添加比例。

1.3.4茶渣生物质颗粒燃料及煤炭的工业成分分析

将制备好茶渣生物质颗粒燃料与市售燃煤，按相关行业标准和国标进行工业成分分析。

1.3.5时产3吨茶渣生物质颗粒燃料生产线设计

在前期研究的基础上，按企业茶渣产生量设计时产3t茶渣生物质颗粒燃料的生产线。

1.4分析方法

1.4.1含水率测定

试样置于恒温干燥箱中于105±5℃的条件下烘4～8h，冷却后称量。重复烘1～2h待冷却后称量，直至两次称量之差小于样品的百分之一。

1.4.2成型密度测定

参照蔡文倍[5]成型密度测定方法，将成型的茶渣生物质颗粒燃料放在室温下使其自然风干，使用游标卡尺及电子天平分别对成型燃料的长度、直径及质量进行测定，按下列计算公式计算生物质颗粒燃料的密度。

1.4.3发热量测定

按GB/T213-2008《煤的发热量测定方法》[6]规定的方法测定，以高位发热量和低位发热量的平均值计。

1.4.4煤炭工业成分分析方法

煤炭的水分、灰分、挥发分、固定碳的测定按GB/T212-2008《煤的工业分析方法》[7]中规定的方法测定，全硫按GB/T214-2007《煤中全硫的测定方法》[8]中规定的方法测定。

1.4.5生物质成型燃料工业成分分析方法

茶渣生物质颗粒燃料的水分、灰分、挥发分参照生物质固体成型燃料试验方法[9]中规定的方法测定，固定碳和全硫分别参照GB/T212-2008[7]及GB/T214-2007[8]中规定