1、發(fā)電木粉的粉碎理論
1.1木材粉碎的概念
粉碎是使物料顆粒尺寸逐漸變小的工藝過程。對(duì)于木材粉碎，是指木基原料在外力作用下，克服分子之間的內(nèi)聚力，使木基原料尺寸由大到小、顆粒比表面積由小變大的過程。由于木材粉碎后的尺寸效應(yīng)和表面積效應(yīng)，其比表面積增大，可以大大提高木基生物質(zhì)原料的物理性質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)速度。在木基生物質(zhì)原料粉碎過程中，會(huì)產(chǎn)生發(fā)熱、振動(dòng)和摩擦等作用，所以木材粉碎也要消耗一部分能量。
1.2木材粉碎的條件
木基原料的粉碎是一個(gè)自身尺寸不斷減小、粉碎機(jī)理較為復(fù)雜的過程，它的粉碎效果與諸多因素有著不可分割的關(guān)系。如木基原料的物理和機(jī)械性能、外形、尺寸大小、自身缺陷等。在木粉加工過程中，木基原料內(nèi)部存在著許多缺陷，在木基原料顆粒粉碎的起始階段里，由于原料的粒度較大，內(nèi)部缺陷較多，所以粉碎所需要的能量和力度相對(duì)較小。隨著粉碎的繼續(xù)進(jìn)行，木粉顆粒的粒度不斷減小，其內(nèi)部缺陷也逐漸減少，要達(dá)到更細(xì)粒度的粉碎所需的能量會(huì)逐漸增加。從Griffith的研究成果，可以認(rèn)為木基生物質(zhì)物料在粉碎加工前也存在微裂紋，除了原生裂紋的擴(kuò)展外，木基生物質(zhì)原料在粉碎過程中在各種力的作用下還會(huì)產(chǎn)生新的裂紋并擴(kuò)展，這就是實(shí)際所需要的能耗比計(jì)算的能耗偏小的主要原因。一般來講，裂紋的擴(kuò)展需要兩個(gè)條件，即粉碎的力的條件和能量條件。
1.3高速機(jī)械粉碎原理
機(jī)械粉碎的原理主要是靠擠壓、彎曲、劈裂、研磨和沖擊等方式實(shí)現(xiàn)物料的粉碎。前四種依靠靜力實(shí)現(xiàn)粉碎的目的，最后一種則使用動(dòng)能實(shí)現(xiàn)粉碎的目的。在絕大多數(shù)粉碎機(jī)械中，物料常在兩種以上粉碎方式的作用下實(shí)現(xiàn)粉碎。高速機(jī)械粉碎機(jī)的優(yōu)點(diǎn)就是粉碎速度快且粒度均勻，對(duì)一些傳統(tǒng)設(shè)備難以粉碎的物料也能達(dá)到很好的粉碎效果。目前，對(duì)于城市木基廢棄物和農(nóng)作物收割之后留下的秸稈這些可再生資源的處理，一般采用盤磨、膠體磨和剪切機(jī)進(jìn)行粉碎處理，粉碎的效果不理想，需要的能耗也較大，設(shè)備磨損后修復(fù)比較困難，不符合減排降耗的要求。
2、生物質(zhì)發(fā)電用木粉粉碎裝備
2.1粉碎設(shè)備方案
傳統(tǒng)木粉加工工藝主要是粗篩選、干燥、磁選制粉和精選。傳統(tǒng)木粉加工由于在加工方法方面存在缺陷，致使木粉質(zhì)量較差。此外，木材缺陷的存在也影響木粉的質(zhì)量。燃料木粉粉碎設(shè)備要適應(yīng)發(fā)電用木粉的需求，必須能夠加工不同粒度的木粉，并且粒度范圍在200～300目。研究中，結(jié)合各種木材細(xì)胞和木纖維的結(jié)構(gòu)，突破了國內(nèi)外各種目數(shù)木粉加工工藝和方法，利用刀具高速旋轉(zhuǎn)的過程中由于雷諾效應(yīng)產(chǎn)生的動(dòng)壓高壓和靜壓形成的高壓疊加，形成了高速切削粉碎需要的高壓，依靠沖擊動(dòng)能把鋸末或碎纖維木粉沖擊切削成符合粒度要求的燃料木粉。
2.2發(fā)電用木粉粉碎機(jī)
研究設(shè)計(jì)的生物質(zhì)發(fā)電用木粉粉碎機(jī)總體結(jié)構(gòu)如圖l所示。準(zhǔn)備粉碎的木質(zhì)物料經(jīng)料斗進(jìn)入粉碎腔，在粉碎腔物料與高速回轉(zhuǎn)器件及顆粒之間互相沖擊、碰撞、磨擦、剪切、擠壓而實(shí)現(xiàn)超細(xì)粉碎，粉碎后由篩網(wǎng)分級(jí)，合格產(chǎn)品由收集器收集，不合格產(chǎn)品繼續(xù)在粉碎腔研磨粉碎。木粉產(chǎn)品細(xì)度由篩網(wǎng)規(guī)格型號(hào)決定。發(fā)電用木粉粉碎機(jī)外觀圖如圖2所不。
3、發(fā)電用木粉的粉碎結(jié)果
3.1發(fā)電木粉顯微結(jié)果
發(fā)電木粉的粒度對(duì)木材發(fā)電的效率影響巨大，木粉最大與最小粒度比一般不超過8。較小粒度的發(fā)電木粉顆粒有較多的反應(yīng)表面，并且木粉顆粒的熱解反應(yīng)要加熱到一定溫度時(shí)才能發(fā)生。木粉的粒徑主要影響其加熱速率，而木粉顆粒的加熱速率又影響產(chǎn)品氣的產(chǎn)率和組成。術(shù)粉顆粒粒度分布的均勻性也是影響氣流分布的主要因素，如果將未篩分過的木粉原料加入固定床內(nèi)，會(huì)造成大顆粒在床層中的分布不均，形成阻力較大和阻力較小的區(qū)域，導(dǎo)致局部強(qiáng)烈燃燒，造成局部上移或燒結(jié)，形成“架空”現(xiàn)象。嚴(yán)重時(shí)氣化層可能越出木粉原料層表面，出現(xiàn)“燒穿”現(xiàn)象。
通過上述研究的發(fā)電木粉粉碎機(jī)對(duì)部分術(shù)基生物質(zhì)原料進(jìn)行粉碎，得到部分發(fā)電木粉的實(shí)驗(yàn)樣品，通過顯微鏡觀察它們的結(jié)構(gòu)和形態(tài)。多個(gè)和單個(gè)木粉顯微照片分別如圖3和圖4所示。
從圖3和圖4中可以看出，木質(zhì)原料粉碎后，木粉顆粒最小粒度接近20um，大部分木粉顆粒形狀近似長條形，細(xì)胞壁沒有破壁。
3.2發(fā)電木粉粒度結(jié)果
研究設(shè)計(jì)的發(fā)電用木粉粉碎機(jī)利用高速定刀和靜刀雙亙剪切作用，實(shí)現(xiàn)了將動(dòng)靜壓粉碎技術(shù)應(yīng)用到木粉粉碎，粉碎后的術(shù)粉通過篩網(wǎng)進(jìn)級(jí)分級(jí)。該方法彌補(bǔ)了傳統(tǒng)木粉加工方法中雜質(zhì)多、纖維質(zhì)量差、木粉的目數(shù)不均勻等缺點(diǎn)，開創(chuàng)出了一種新的生物質(zhì)發(fā)電木粉生產(chǎn)方式。為了精確得到發(fā)電木粉實(shí)驗(yàn)樣品的粒度分布，用激光粒度儀對(duì)發(fā)電用木粉樣品進(jìn)行了木粉粒度和體積百分率的統(tǒng)計(jì)，其粒度和體積百分率統(tǒng)計(jì)。
從圖5可知，粉碎后經(jīng)分級(jí)得到的木粉顆粒最小粒度為18.51um，最大粒度為374.94um。從圖6可知，木粉顆粒的粒度大部分集中在100—300um，木粉粒度已經(jīng)達(dá)到了發(fā)電木粉要求的200～300目，完全能夠滿足發(fā)電木粉的粒度要求。
4、結(jié)論
利用研究設(shè)計(jì)的生物質(zhì)發(fā)電用木粉粉碎機(jī)對(duì)木基生物質(zhì)原料進(jìn)行粉碎，通過木粉纖維結(jié)果和粒度結(jié)果可以看出，粉碎后木粉的粒度滿足發(fā)電木粉的要求。
相關(guān)顆粒機(jī)秸稈壓塊機(jī)產(chǎn)品：
1、秸稈顆粒機(jī)
2、木屑顆粒機(jī)
3、秸稈壓塊機(jī)
