秸稈固化成型指將松散的、形狀不規(guī)則的、低熱值的薪柴或農(nóng)業(yè)殘余物等秸稈在固定的容器里通過在特定條件下加壓，使之變成具有一定幾何形狀（顆粒、棒狀、塊狀等）的高品質(zhì)（高熱值、大密度、易運輸、便存儲）的秸稈固化成型顆粒燃料。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，煤、石油、天然氣等化石燃料日趨耗盡，化石燃料燃燒產(chǎn)生的碳氧化物和硫氧化物是全球變暖和酸雨的根源，化石燃料也是社會發(fā)展的原動力，化石原料大量使用不但給環(huán)境帶來了沉重的負擔還阻礙著社會的發(fā)展。在此情況下，擴大高潔凈度新能源的利用已迫在眉睫。秸稈燃料由于熱值高、對環(huán)境無污染被稱為“清潔能源”。所以，秸稈固化成型顆粒燃料的產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展前景廣闊，富通新能源專業(yè)生產(chǎn)銷售秸稈顆粒機、木屑顆粒機等生物質(zhì)顆粒燃料成型機械設(shè)備，同時我們還有大量的純木屑顆粒燃料出售。 1、秸稈立式環(huán)模成型顆粒機工作原理
    秸稈立式環(huán)模成型顆粒機是模輥式成型顆粒機中的一種，其結(jié)構(gòu)如圖l。在通電狀態(tài)下，主電機工作，皮帶輪帶動主軸上的壓輥機構(gòu)工作，物料進入到制粒器中，物料在壓輪和物料間的擠壓摩擦力作用下進入到模孔中，在模孔壁和物料間，壓輥和物料間的力作用下形成一定的形狀，在環(huán)模外部，利用切刀將成型后的物料切成理想長度得到成型顆粒燃料。
2、秸稈成型顆粒機溫度控制系統(tǒng)設(shè)計
    在秸稈成型過程中，影響物料的成型質(zhì)量和系統(tǒng)能耗的原因很多，調(diào)質(zhì)室溫度是影響秸稈成型顆粒機成型顆粒燃料質(zhì)量和工作效率主要原因之一。秸稈成型過程是秸稈物料受力發(fā)生彈、塑性變形的過程，適宜的溫度可大大提高原料的塑性，有利于秸稈成型。過高的溫度會降低秸稈的強度和耐磨性，溫度過低使秸稈不能很好的成型，增大成型顆粒機的能耗。對調(diào)質(zhì)室溫度進行自動控制，可減少人為動作帶來的誤差，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低能耗。
2.1硬件設(shè)計
    依據(jù)物料調(diào)質(zhì)室溫度的變化范圍（50～100℃），選擇正溫度系數(shù)的熱敏鉑電阻Pt100溫度傳感器來對調(diào)質(zhì)室出口處的溫度進行檢測，具有測量誤差小、反應(yīng)迅速、抗震性和穩(wěn)定性好。為消除引線線路帶來的測量誤差，傳感器采用三線式連接。
    控制系統(tǒng)選用西門子公司S7 -200繼電器輸出CPU226型PLC，它具有性能／價格比高，24/16點輸入輸出，可連接7個擴展模塊，最大擴展至248路數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O點，并集成了PID控制器。
    采用EM235模擬量擴展模塊，實現(xiàn)4路模擬量輸入或1路模擬量輸出，用以轉(zhuǎn)換溫度傳感器的模擬量信號。2路模擬量輸擴展模塊EM232進行模擬量輸出，完成對PLC輸出值的D/A轉(zhuǎn)換。輸入輸出模塊均采用PLC內(nèi)部的DC 24V電源供電。為提高對調(diào)質(zhì)室溫度控制的精確性，克服手動帶來的調(diào)節(jié)延遲，選擇電動式DN15 -200常溫型比例蒸汽調(diào)節(jié)閥，其工作原理為通過輸入電流信號的大小來調(diào)節(jié)控制閥開度從而調(diào)節(jié)蒸汽流量，控制調(diào)質(zhì)室溫度。采用AC 220V電源供電。聲光報警器用作溫度過低或過高情況進行報警。圖3為溫度控制系統(tǒng)外部連接電路圖。
2.2軟件設(shè)計
運用西門子公司為S7 -200系列PLC開發(fā)的STEly7 -Micro/WIN編程軟件來對PLC進行梯形圖編程，同時此編程軟件還具有PID自整定功能，可整定得出合理的PID參數(shù)，提高系統(tǒng)動作靈敏性、控制精度及減少靜差。
    一般情況下，調(diào)質(zhì)室溫度在80℃左右有利于物料的成型。在系統(tǒng)中，調(diào)質(zhì)室溫度主要跟蒸汽性質(zhì)和喂料量有關(guān)，其中蒸汽由鍋爐供給，蒸汽性質(zhì)主要表現(xiàn)在蒸汽中參雜的礦物質(zhì)雜質(zhì)和水外，還與蒸汽存儲的熱量不同，蒸汽中的雜質(zhì)通過蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)對水進行凈化和對鍋爐進行定時清洗來去除，溫度控制回路中的負反饋調(diào)節(jié)可克服蒸汽攜水量和儲熱量變化帶來的干擾。在喂料量一定的情況下，設(shè)定溫度比較值為80℃，設(shè)定78～82℃為調(diào)質(zhì)室溫度的變化范圍，調(diào)節(jié)閥最大、最小開度溫度設(shè)置為72℃和88℃。在工程過程控制中，比例調(diào)節(jié)閥的開度在20%～70%最為理想，正常工作狀態(tài)下，調(diào)節(jié)閥的開度為50%左右，此處設(shè)定控制閥正常工作時開度為50%。
2.3實驗結(jié)果分析
    使用Visual Basic 6.0軟件對軟件系統(tǒng)進行設(shè)計，結(jié)合Access 2003數(shù)據(jù)庫對采集到的數(shù)據(jù)進行實時顯示及查詢。對設(shè)計的控制系統(tǒng)進行仿真，仿真系統(tǒng)的功能是輸人生物質(zhì)的種類、含水率和成型后的密度，點擊數(shù)值計算，系統(tǒng)將輸出成型壓力和成型溫度值來對實驗結(jié)果進行對比研究。
    對仿真系統(tǒng)進行實驗，實驗原料選定含水率為18%的10 kg玉米秸稈，成型顆粒燃料密度設(shè)定為1.2g/cm3，分別對未加溫度控制系統(tǒng)的成型設(shè)備和進行調(diào)質(zhì)室溫度控制系統(tǒng)的成型設(shè)備進行實驗。
    由表1中可以看出，在加溫度控制情況下，成型顆粒燃料的密度和能耗均得到改善。成型能耗降低為原來的68.7%，成型設(shè)備的生產(chǎn)率提高了約36.8%。實驗結(jié)果表明，對調(diào)質(zhì)室溫度進行控制有一定研究的價值。
3、結(jié)論
    立式環(huán)模成型顆粒機溫度控制系統(tǒng)可提高秸稈成型產(chǎn)品的質(zhì)量和降低能耗。
3.1通過在調(diào)質(zhì)室出口處4個方向上安裝溫度傳感器來檢測出口處的溫度，Pt100將溫度采樣值輸出給EM235模塊，PLC編程對溫度求取平均值，當溫度在設(shè)定的最小開度值和最大開度值之外時，控制閥處在最小開度和最大開度狀態(tài)同時聲光報警器工作；溫度在設(shè)定允許的變化范圍時，調(diào)節(jié)閥處在半開狀態(tài)；當溫度在最小開度到允許控制下限或是允許控制上限到最大開度值之間時，檢測到的溫度平均值與設(shè)定溫度值80℃的比較，形成偏差值，通過PID控制器計算輸出來控制調(diào)節(jié)閥開度大小從而調(diào)節(jié)蒸汽流量，實現(xiàn)調(diào)質(zhì)溫度的調(diào)節(jié)。
3.2該系統(tǒng)對物料的調(diào)質(zhì)室溫度進行自動控制，實現(xiàn)了調(diào)質(zhì)室溫度的實時檢測和控制。有效克服了人工調(diào)節(jié)溫度帶來的延遲、不準確性。將秸稈成型顆粒燃料生產(chǎn)率提高了36.8%，能耗降低為原來的68.7%。但由于系統(tǒng)工作的環(huán)境存在差異性，需要進行進一步的生產(chǎn)驗證，對控制系統(tǒng)進行改進，得出更符合生產(chǎn)的溫度控制系統(tǒng)。
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