[实用新型]农作物秸秆颗粒成型装置

说明书

技术领域

本发明属于生物质燃料制备技术领域，具体涉及农作物秸秆颗粒成型装置。

背景技术

国外成型燃料的发展分为三个阶段：从20世纪30～50年代为研究、示范、交叉引进阶段，研究的着眼点以代替化石能源为目标；20世纪70～90年代为第二阶段，各国普遍重视了化石能源对环境的影响，对数量较大的、可再生的生物质能源产生了兴趣，开展生物质致密成型燃料的研究，到90年代，欧洲、美洲、亚洲的一些国家在生活领域比较大量的应用生物质致密成型燃料；20世纪90年代后期至今为第三阶段，首先以丹麦为首开展了规模化利用的研究工作，丹麦著名的能源投资公司BWE率先研制成功了第一座生物质致密成型燃料发电厂，随后，瑞典、德国、奥地利等国家先后开展了利用生物质致密成型燃料发电和作为锅炉燃料研究。目前丹麦已经建立了130座发电厂，美国已经在25个州兴建了树皮成型燃料加工场，每天生产燃料超过300吨。但生物成型燃料以欧洲的一些国家如丹麦、瑞典、奥地利发展最快。例如，瑞典人均生物质致密成型燃料消耗量达到160㎏/年。欧洲现有近百家生物质致密成型燃料加工厂，农场主以秸秆为原料，靠近城市的加工厂以木屑为原料。

我国的生物质致密成型技术的研究和开发起步较晚。“七五”开始，国内的一些研究所和企业开始对生物质致密颗粒成型机及生物质成型理论研究。2000年前后，一些单位先后研制和生产了几种不同规格的生物质颗粒成型机和碳化机组，这些设备包括机械冲压式颗粒成型机、液压驱动式颗粒成型机、电加热螺杆颗粒成型机等。但这些设备存在着一些诸如成型筒及螺旋轴磨损严重、寿命较短、电耗大等缺点。进入21世纪，国家开始对各种可再生清洁能源开发重视，生物质成型燃料也进入了良好的发展阶段，颗粒状、小方块状成型燃料也引起高度关注。目前，包括国内很多企业和大专院校、科研院所开发成功挤压式、液压冲击式、螺杆式成型燃料生产设备，并在取暖炉、锅炉、机制木炭生产等方面广泛使用。我国从20世纪80年代引进螺旋推进式秸秆颗粒成型机，先后有几十家研究院所、生产企业投入成型燃料技术研究与开发利用工作。目前，比较成熟的技术有：螺旋挤压成型、活塞挤压成型、环境挤压成型、平模挤压成型等。

目前，国内外还少有完整的此类成套集成化设备，居多的都是单一的压缩成型设备，而最常见的压缩成型设备主要包括螺旋挤压式颗粒成型机、活塞冲压式颗粒成型机和压辊式颗粒成型机。

螺旋挤压式颗粒成型机是开发应用最早的颗粒成型机，它是靠外部加热成型套筒，使成型温度保持在150~300℃之间，利用螺杆来推进和挤压生物质，成型温度使生物质中的木质素和纤维素软化，进而致密成块状燃料。该成型及具有运行平稳、连续生产成型燃料易燃等优点，但存在原料含水率要求高、成型部件使用寿命短、能耗高等缺点。

活塞冲压式颗粒成型机一般不用外部加热，是靠活塞的往复运动来实现生物质原料的压缩成型，通常用于生产实心棒状或块状燃料。按驱动类型，活塞冲压式颗粒成型机可分为机械式和液压式两种，前者是利用飞轮储存的能量，通过曲柄栏杆机构带动冲压活塞将原料压缩成型；后者是利用液压油缸所提供的压力，带动冲压活塞使生物质冲压成型。活塞冲压式颗粒成型机具有成型部件是有寿命长、能耗低等优点，但也存在机器运行稳定性差、噪音大、润滑油污染严重等缺点。

压辊式颗粒成型机的基本工作部件有压辊和压模组成，其中压辊可绕自己的轴转动，其中外周加工有齿和槽，便于物料压入和防止打滑，压模上设计有一定数量的成型孔。它的工作原理是：在压辊的作用下，进入压辊和压模之间的生物质原料被挤压入成型孔内然后被挤出，在出料口处被切成一定长度的成型燃料。按照结构不同，压辊式颗粒成型机可分为平模造粒机和环模造粒机，其中环模造粒机又可分为卧式和立式两种机型。

总体来说，国内生物质平模成型方面的研究已经取得一些进展和成果，但是在研制方法、工艺流程和设备整体匹配性能分析方面还存在一些问题。（1）、平模成型理论基础薄弱，生物质的成型特性和机理研究还不够系统和深入，目前尚未有生物质平模技术及设备的开发和应用；（2）、主要部件设备存在磨损严重，维修周期短，耗能高等缺点，并且在一体化、自动化的生物质平模成型研究还很不成熟，平模成型与其他设备如干燥设备、粉碎设备的衔接还不是很好；（3）、平模成型在模具上缺少多样化，难以满足不同生物质利用设备需求；（4）、国外生物质平模压缩成型技术比较成熟，有的国家如北欧已经形成较大的产业规模，但设备复杂，造价很高，且适用原料主要为林业生物质，不适合我国国情。

发明内容