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0、引言
    目前能源與環(huán)境問題已經(jīng)成為全世界關(guān)注的重點(diǎn)，特別在我國，因?yàn)楦咚俚慕?jīng)濟(jì)發(fā)展要求，我國能源和環(huán)境的矛盾問題越來越突出。作為一個(gè)煤炭大國，過度的開采造成煤炭資源迅速地減少，且在開采的同時(shí)對環(huán)境造成極大的破壞，地面沉降、水源地破壞等。在石油方面，我國儲量少，高度依賴進(jìn)口，受制于人，很容易引發(fā)能源危機(jī)。而我國每年林業(yè)廢料及樹木枝椏等林業(yè)輔料產(chǎn)量約9億t，大約有3億t可作為生物質(zhì)原材料使用，可以折算成2億t標(biāo)準(zhǔn)煤。如果把這些原材料充分利用起來，可以很大程度上緩解我國在能源領(lǐng)域的困境，同時(shí)可以減少由于處理不得力產(chǎn)生的環(huán)境問題。但是由于這些原材料分布廣闊且分散，運(yùn)輸和儲存成本較高，通過顆粒機(jī)等技術(shù)手段將其性質(zhì)改變，制成生物質(zhì)顆粒燃料來使用具有實(shí)際意義，富通新能源專業(yè)生產(chǎn)銷售木屑顆粒機(jī)、秸稈顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)等生物質(zhì)顆粒燃料成型機(jī)械設(shè)備，同時(shí)我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料出售，木屑顆粒機(jī)生產(chǎn)的顆粒燃料如下所示：     我國在20世紀(jì)80年代就對生物質(zhì)燃料的制粒工藝進(jìn)行研究，曾經(jīng)使用的燃料固體成型形式有螺旋擠壓式、活塞沖壓式及模輥碾壓式3種。
    由于生物質(zhì)燃料加工中原料種類繁多、特性復(fù)雜，對生產(chǎn)加工設(shè)備的要求較高。要求設(shè)備能夠耐磨損，通用性好，運(yùn)行穩(wěn)定，生產(chǎn)率高�，F(xiàn)在普遍使用的是模輥式碾壓成型工藝。模輥式成型工藝又分為動輥平模形式和定輥環(huán)模形式兩種。
2、模輥式碾壓成型工藝比較
2.1動輥平模式生物燃料制粒成型機(jī)
2.1.1成型機(jī)理
    電機(jī)通過減速箱驅(qū)動主軸，主軸帶動磨輥，磨輥繞主軸公轉(zhuǎn)的同時(shí)也繞磨輥軸自傳。生物質(zhì)原料被送入平模機(jī)的喂料室，在分料器和刮料板的共同作用下均勻地鋪在平模上，主軸帶動的壓輥連續(xù)不斷地滾過料層，將物料擠壓進(jìn)入模孔，物料在�？字薪�(jīng)歷成型和保型等過程，一定時(shí)間后以圓柱狀態(tài)被擠出，旋轉(zhuǎn)的切刀將物料切斷，形成顆粒，由掃料板掃出。
2.1.2主機(jī)結(jié)構(gòu)
    動輥平模式生物燃料制粒成型機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示。     (1)喂料方式。物料喂入的過程是在重力作用下的自然下落過程，不需要強(qiáng)制喂料，原料可以直接落在擠壓的工位上。
    (2)模件的擺放。平模被固定在機(jī)座上，物料從靜止的�？字袛D出，被切刀切斷后成型，平模靜止的工作方式有利于顆粒成型率的提高。
(3)壓輥。壓輥的運(yùn)轉(zhuǎn)速度較低，并且壓輥的內(nèi)側(cè)與外側(cè)都會發(fā)生滑動，這種滑動作用是平模機(jī)的工作原理決定的，客觀上增強(qiáng)了制粒機(jī)的擠壓性能。
2.1.4性能
    目前主流的PM60型平模顆粒機(jī)使用鋸末、鋸末秸稈混合物等生物質(zhì)原料生產(chǎn)成型率達(dá)到90%左右，電耗在55 kW·h/t左右，生產(chǎn)能力600～800kg/h。
2.2壓輥環(huán)模式生物質(zhì)燃料顆粒成型機(jī)
2.2.1成型機(jī)理
    物料由螺旋喂料器喂入主機(jī)壓制室內(nèi)，在勻料器的作用下均勻分布在環(huán)模與壓輥之間，環(huán)模由主電機(jī)帶動回轉(zhuǎn)，通過安裝在環(huán)模內(nèi)的壓輥旋轉(zhuǎn)擠壓存在于環(huán)模壓輥間的物料，使物料連續(xù)嵌入環(huán)模工作面的內(nèi)孔之中，通過�？椎臄D壓然后成型，最后被安裝在門蓋上的切料系統(tǒng)切成統(tǒng)一大小的規(guī)格。
2.2.2主機(jī)結(jié)構(gòu)
    壓輥環(huán)模式生物質(zhì)燃料顆粒成型機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)如圖2所示。     (1)由于木屑、秸稈、稻殼、稻草等相類似的原料密度小，流動性比飼料差，不會隨重力作用進(jìn)壓制室粒，需要給它一定的動力，由此需要強(qiáng)制喂料器。強(qiáng)制喂料器采用絞龍式輸送。
    (2)生物質(zhì)顆粒成形相對困難，它要求原料在制粒前的含水量控制在13%～18%，制粒時(shí)環(huán)模轉(zhuǎn)速不能過快，要使物料在環(huán)模孔內(nèi)有微量的停留時(shí)間來成形，物料在壓制過程中產(chǎn)生的壓強(qiáng)為50～100 MPa，這就需要高扭矩、低轉(zhuǎn)速的主電機(jī)，目前通常使用的電機(jī)為8級電機(jī)，轉(zhuǎn)速約750r/min，扭矩增強(qiáng)，環(huán)模轉(zhuǎn)速約141r/min。甚至有的主電機(jī)用10級電機(jī)。
    (3)制粒機(jī)中的聯(lián)體空軸和主軸均為鍛造件，增加設(shè)備使用壽命。
2.2.4主要機(jī)型性能指標(biāo)
    壓輥環(huán)模式生物質(zhì)燃料顆粒成型機(jī)主要機(jī)型性能指標(biāo)如表1所示。 3、主要設(shè)備比較
    模輥式顆粒機(jī)在生物質(zhì)燃料制粒過程中普遍存在易損件磨損快的現(xiàn)象，原料中的硅酸鹽、雜質(zhì)等物質(zhì)，喂料的不均勻以及水分的不平衡都對壓輥模具的使用有很大的損害，致使在生產(chǎn)過程中零配件損耗過度，生產(chǎn)成本高。模具在生產(chǎn)過程中經(jīng)常會出現(xiàn)模孔堵塞的現(xiàn)象，模孔堵塞不僅影響正常生產(chǎn)，降低生產(chǎn)效率，同時(shí)使產(chǎn)品品質(zhì)降低，縮短模具使用壽命。專業(yè)化水平低，目前所使用的生物質(zhì)燃料顆粒機(jī)多為針對木屑，對于我國北方較多存在的玉米秸稈、小麥秸稈和花生殼等生物質(zhì)原料適應(yīng)性比較低。相關(guān)配套設(shè)備開發(fā)不充分，生產(chǎn)多為單機(jī)生產(chǎn)，生產(chǎn)連續(xù)性較差，總體效率偏低。
    環(huán)模顆粒機(jī)產(chǎn)量大，成型材料規(guī)格一致，密度高，可達(dá)1.0～1.3g/cm3，不加任何添加劑也能做出顆粒。壓輥和環(huán)模磨損均勻，能夠降低易損件的消耗，易損件更換簡便，主機(jī)維護(hù)保養(yǎng)方便。平模顆粒機(jī)能耗小，占地面積小，適合小規(guī)模應(yīng)用，其缺點(diǎn)是產(chǎn)量小、壓力低、產(chǎn)品成型質(zhì)量差，壓輥和平模的磨損不均衡，達(dá)不到高產(chǎn)量，配件拆裝繁瑣，維護(hù)保養(yǎng)難。
4、結(jié)束語
    經(jīng)過比較，在產(chǎn)能上環(huán)模式顆粒機(jī)能夠配合輔助設(shè)備形成連續(xù)生產(chǎn)，更適合大規(guī)模自動化生產(chǎn)，生產(chǎn)效率較高，對原料的要求低，設(shè)備在使用過程中，故障率低，維修保養(yǎng)方便；而平模式顆粒機(jī)相對場地要求小，適合小規(guī)模生產(chǎn)，但對原料的要求較高，在產(chǎn)業(yè)化、自動化要求的今天，環(huán)模式顆粒機(jī)將更加適合市場的需求。
    生物質(zhì)燃料具有諸多優(yōu)點(diǎn)，隨著能源結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整，其重要性日益顯現(xiàn)，其使用范圍必將更加廣泛。目前我國在生物質(zhì)燃料成型設(shè)備上的研究還處于相對落后的局面，但也正是這種情況加大對生物質(zhì)燃料設(shè)備的研究投入才顯得尤為重要，解決好了設(shè)備的問題，對于生物質(zhì)燃料事業(yè)的整體發(fā)展將起到關(guān)鍵性的作用。
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