0、引言
20世紀(jì)30年代，美國開始研究壓縮燃料成型技術(shù)，并研制了螺旋式擠壓成型機(jī)，在溫度為250～350℃和壓力為10 MPa的條件下，能把木屑和刨花等生物質(zhì)壓縮成固體成型燃料。20世紀(jì)50年代，日本從國外引進(jìn)了成型技術(shù)，并進(jìn)行了改進(jìn)，發(fā)展成本國的壓縮成型燃料工業(yè)體系：從80年代開始，日本對生物質(zhì)壓縮成型燃料進(jìn)行了探討，對壓縮過程中的動(dòng)力消耗、壓模的結(jié)構(gòu)與尺寸、原料的含水率、壓縮成型溫度、壓力以及原料顆粒大小等進(jìn)行了試驗(yàn)研究，進(jìn)一步改進(jìn)了壓縮成型燃料技術(shù)，使其更加實(shí)用化。
三門峽富通新能源生產(chǎn)銷售環(huán)模式
顆粒機(jī)、飼料顆粒機(jī)、
秸稈壓塊機(jī)、木屑顆粒機(jī)等生物質(zhì)燃料飼料成型機(jī)械設(shè)備，同時(shí)也有大量的生物質(zhì)成型燃料出售。
我國生物質(zhì)固化成型技術(shù)研發(fā)始于20世紀(jì)80年代末期，起步較晚，已研制成功的螺旋擠壓成型機(jī)存在著單位產(chǎn)品能耗高，生產(chǎn)率相對較低（一般為100～200 kg/h）等問題，不適應(yīng)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。為使這項(xiàng)技術(shù)能夠廣泛應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)中，在小型生物質(zhì)固化成型機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)工作，成功地研制了大型螺旋擠壓成型機(jī)，并應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐中。
1、基本結(jié)構(gòu)和參數(shù)
大型螺旋擠壓成型機(jī)的基本結(jié)構(gòu)：電機(jī)、傳動(dòng)部件、進(jìn)料機(jī)構(gòu)、螺桿、成型套筒和電熱控制等部分（圖1）。
該成型機(jī)主要參數(shù)如下：電機(jī)功率37 kW;電熱功率8 kW;主軸轉(zhuǎn)數(shù)740 r/min；外形尺寸（長×寬×高）為2200 mmx550 mmx1300 mm。
2、性能和試驗(yàn)
2.1產(chǎn)量試驗(yàn)
提高主軸轉(zhuǎn)速和增加擠出直徑是提高設(shè)備生產(chǎn)能力的主要措施。
經(jīng)過計(jì)算與試驗(yàn)，將成型機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速由小型機(jī)的285 r/min提高到740 r/min；螺桿的外徑由62 mm增加到90 mm，螺桿的內(nèi)徑也相應(yīng)由30mm增加到55 mm，成型套簡的內(nèi)徑由50mm增加到66 mm。經(jīng)過改進(jìn)后，設(shè)備的生產(chǎn)能力大大提高，其產(chǎn)量是小型機(jī)產(chǎn)量的4.31倍。經(jīng)過生產(chǎn)試驗(yàn)表明，設(shè)備生產(chǎn)能力達(dá)到485～620 kg/h。表1是以鋸末為原料的產(chǎn)能數(shù)據(jù)。
表1 設(shè)備的生產(chǎn)能力試驗(yàn)
|
試驗(yàn)時(shí)間/h |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
生產(chǎn)能力/KG·h-1 |
538 |
572 |
582 |
576 |
574 |
575 |
574 |
576 |
2.2單位產(chǎn)量能耗試驗(yàn)
影響單位產(chǎn)量能耗的因素有2個(gè)：一個(gè)是電機(jī)功率大小，另一個(gè)是電加熱功率的大小。電機(jī)功率是由生物質(zhì)成型壓力及主軸轉(zhuǎn)速?zèng)Q定的，生物質(zhì)熱成型壓力一般在10～20 MPa。在設(shè)計(jì)中，通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整螺桿與成型套筒的間隙及成型套筒的錐角，既能使生物質(zhì)機(jī)制棒密度達(dá)到要求，又降低能耗，即選擇了一個(gè)最佳區(qū)域。表2是設(shè)備能耗的測試結(jié)果，生產(chǎn)原料為鋸末，原料含水率為5%。8%。
表2大型生物質(zhì)成型機(jī)生產(chǎn)耗能試驗(yàn)數(shù)據(jù)
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時(shí)間min |
相電流 |
功率KW |
功率因數(shù) |
|
IA |
IB |
IC |
|
1 |
51.61 |
53.50 |
52.34 |
22.19 |
0.62 |
|
3 |
54.26 |
56.23 |
57.18 |
31.23 |
0.82 |
|
5 |
58.36 |
58.89 |
59.29 |
32.36 |
0.83 |
|
7 |
61.63 |
62.24 |
61.93 |
34.32 |
0.84 |
|
9 |
62.11 |
62.63 |
93.56 |
34.86 |
0.84 |
|
12 |
62.25 |
62.67 |
93.46 |
35.28 |
0.85 |
|
15 |
62.12 |
62.93 |
63.97 |
35.69 |
0.85 |
表3是大小機(jī)型的單位產(chǎn)量能耗的比較。從表中數(shù)據(jù)可知，大型設(shè)備的單產(chǎn)能耗比小型設(shè)備低得多，大型機(jī)比小型機(jī)的單位產(chǎn)量能耗減少了52%。
表3大小生物質(zhì)成型機(jī)機(jī)型單產(chǎn)能耗比較
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機(jī)型 |
電機(jī)功率KW |
電熱功率KW |
總功率KW |
產(chǎn)量KG/h |
單產(chǎn)能耗kwh/kg |
|
小機(jī)型 |
15 |
4 |
22 |
135 |
0.163 |
|
大機(jī)型 |
37 |
8 |
45 |
570 |
0.079 |
2.3對原料適應(yīng)能力的試驗(yàn)
一般的小型機(jī)只適應(yīng)于木屑、稻殼等堆比重相對較大的原料，而對于粉碎的玉米秸稈之類的堆比重很小的原料，其產(chǎn)量就很難達(dá)到設(shè)計(jì)要求。這是因?yàn)樵谶M(jìn)料時(shí)這類原料容易出現(xiàn)“架橋”現(xiàn)象，使進(jìn)入成型套筒的原料數(shù)量大大減少，導(dǎo)致設(shè)備的產(chǎn)量大大降低。為解決這一問題，在大型機(jī)的進(jìn)料區(qū)域增加了一個(gè)攪拌裝置，這樣可以有效地解決原料“架橋”問題，使其對多種生物質(zhì)原料都是適應(yīng)的，產(chǎn)量都是比較穩(wěn)定的。
表4不同生產(chǎn)原料的生產(chǎn)能力試驗(yàn)
|
原料種類 |
生產(chǎn)時(shí)間/h |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
鋸末 |
538 |
572 |
582 |
576 |
574 |
575 |
574 |
576 |
|
玉米秸稈 |
461 |
482 |
487 |
491 |
493 |
488 |
490 |
492 |
|
稻殼 |
542 |
571 |
563 |
564 |
566 |
565 |
566 |
566 |
3 、2種機(jī)型在規(guī)模化生產(chǎn)線中的應(yīng)用比較
一條年產(chǎn)3 000t（日產(chǎn)量10 t）機(jī)制木炭的生產(chǎn)線，需小型機(jī)14臺(tái)（2臺(tái)備用）或大型機(jī)4臺(tái)(1臺(tái)備用)。表5是應(yīng)用2種機(jī)型的設(shè)備投資及用能情況的比較。由表5數(shù)據(jù)可知，應(yīng)用大型機(jī)的生產(chǎn)線的投資略高于小型機(jī)生產(chǎn)線的投資。但是，生產(chǎn)線運(yùn)行后，大型機(jī)節(jié)能效果明顯，大型機(jī)的運(yùn)行費(fèi)用大大低于小型機(jī)的運(yùn)行費(fèi)用，按年運(yùn)行300 d計(jì)算，年節(jié)省電費(fèi)77.4萬元。
表5 2種機(jī)型在規(guī)模化生產(chǎn)線中的應(yīng)用比較
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機(jī)型 |
數(shù)量/臺(tái) |
單價(jià)/萬元 |
投資/萬元 |
日耗電量/kwh/d |
日節(jié)電量/kwh/d |
日接電費(fèi)元/d |
|
小機(jī)型 |
14 |
1.98 |
27.72 |
5280 |
- |
- |
|
大機(jī)型 |
4 |
7.2 |
28.8 |
2700 |
2580 |
2580 |
4、結(jié)論
大型螺旋式生物質(zhì)固化成型機(jī)具有產(chǎn)量大、能耗低、原料種類適應(yīng)能力強(qiáng)、運(yùn)行費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)，特別適于在大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)中應(yīng)用。在能源日益緊缺的當(dāng)前，大型螺旋固化成型機(jī)的研制成功，為生物質(zhì)成型燃料的規(guī)模化生產(chǎn)提供了設(shè)備保障，對于生物質(zhì)固化成型燃料技術(shù)的推廣應(yīng)用具有重大作用。
三門峽富通新能源生產(chǎn)銷售顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)、飼料顆粒機(jī)等生物質(zhì)燃料飼料成型機(jī)械設(shè)備。
