關鍵詞：生物質：平模成型顆粒機：成型顆粒燃料：關鍵部件0、引言
近年來，隨著世界經濟快速發展和交通工具數量的劇增，石油、煤、天然氣等能源急劇消耗，由此引發的能源緊缺及生態環境破壞，已成為世界關注的熱點：積極開發和利用可循環的再生清潔能源，減少對石化能源的依賴和消耗，降低溫室氣體排放，已經成為世界各國緩解能源危機和有效解決生態環境破壞問題的共識。生物質能是一種既清潔又可再生的能源，是繼石油、煤、天然氣之后的第4大能源，生物質能源的開發和利用是全球緩解能源危機、減少溫室氣體排放、解決生態環境問題和實現可持續發展的戰略選擇，已經日益引起世界各國的重視。
1、生物質能的開發、應用具有廣闊前景
生物質是直接或間接利用綠色植物光合作用形成的有機物質，包括除化石燃料外的植物、動物和微生物及其排泄與代謝物等。生物質能是綠色植物通過葉綠素將太陽能轉化為化學能而貯存在生物質內部的能量。生物質具有儲量豐富和可再生性，陸地每年生產1000多億t生物質，海洋每年生產500億t。生物質來源具有普遍性，可分為林業廢棄物、農業廢棄物、城市和工業有機廢棄物和動物糞便等。生物質作為可再生的清潔能源，具有低污染性，一方面生物質的硫、氮含量低，在利用轉化過程中還可以減少硫化物、氮化物和粉塵等排放；此外，在生物質植物再生過程中需要吸收C02氣體，可有效地減輕溫室效應；由于光合作用能釋放出大量氧氣，還可改善生態環境。
目前，國內外開展了種類繁多的生物質利用技術，通過將生物質轉換為固態、液態和氣態燃料加以高效利用，如固態燃料中直接燃燒技術（爐灶燃燒、鍋爐燃燒、生物質與煤的混合燃燒等）；液態燃料中液化技術（提煉植物油、制取乙醇、甲醇等）；氣態燃料中生物轉化技術（小型戶用沼氣池、大中型厭氧消化等）；熱化學轉化技術（生物質氣化、干餾、快速熱解液化等）。生物質能源的開發及應用技術，越來越引起廣大科研工作者的關注。
2、秸稈生物質固體成型顆粒燃料在農村具有現實開發意義
秸稈生物質屬于農業廢棄物，是生物質的重要組成部分。我國秸稈生物質數量大，每年產量約為7億t，除一部分作為畜牧飼料、肥料還田、造紙原料等，大約有4億t秸稈可以作為生物質能源使用。但由于秸稈生物質分布廣，體積密度小(40～60kg/m3)、物理形態不規則等特征，使得收集、運輸、貯藏等成本較高；每到秋收季節，大量秸稈被丟棄或在田間焚燒，不僅造成資源浪費和環境污染，而且對航空安全和路面交通安全等造成一定影響；此外，未經加工處理的秸稈生物質熱值低，進行直接燃燒利用，一方面因秸稈燃燒能量不集中、不能充分燃燒而降低生物質的燃燒效率，間接造成資源浪費，同時會對環境造成污染，危害人們身心健康。
生物質固體成型顆粒燃料技術是生物質能源轉化與利用的主要發展方向之一，也是解決秸稈生物質資源浪費及污染問題的重要技術手段。生物質致密成型技術是利用機械力將生物質壓縮或擠壓成為容積密度較大(>600kg/m3)、熱效率較高、便于運輸和儲藏的固體成型顆粒燃料。由于處理后的生物質成型顆粒燃料容積密度增大，燃燒熱值提高、形狀和尺寸統一，使用方便，易于燃燒，所以容易被用戶所接收，是煤和薪柴優秀的替代燃料。生物質秸稈固體成型顆粒燃料包括顆粒燃料、塊狀燃料和棒狀燃料，其中顆粒燃料因其自身特性，具有流動性強、燃燒效率高等優點，從而得到廣泛應用。
3、秸稈生物質平模成型機的工作原理及總體結構設計
生物質平模成型機是利用平模與壓輥之間的摩擦力與擠壓力，在常溫下將粉碎后的生物質原料(直徑3~5 mm)輸送到壓縮室內，壓模與物料、壓輥與物料、物料與物料相互之間進行擠壓摩擦，使物料擠壓進入成型模孔，擠壓成為形狀規則、密度較大、燃燒值較高的顆粒狀成型顆粒燃料（直徑6～12mm）。在擠壓成型過程中，生物質顆粒中纖維素和半纖維素一方面因擠壓而相互結合在一起，同時擠壓摩擦產生熱量使木質素軟化成為黏結劑，使得纖維素和半纖維素等組分更加牢固地結合在一起，形成致密穩定的生物質成型顆粒燃料。平模成型機結構簡單、質量輕、體積小、移動性好、易于操作；在常溫下即可進行，轉速小，能耗低、成本低；可成型原料廣泛。
平模成型機按照其工作時平模和壓輥的運動方式可分為兩種：一種是平模靜止而壓輥轉動，稱為動輥式；另一種為平模轉動而壓輥靜止，稱為動模式。平模成型機依據工作時平模和壓輥是否運動，分為動輥式（平模靜止而壓輥轉動）、動模式（平模轉動而壓輥靜止）、模輥雙動式（平模、壓輥均運動），其中動輥式主要應用于較大機型；依據壓輥部件的不同，分為直輥式和錐輥式。直輥在工作過程中內側和外側存在線速度差，所碾壓距離不一樣，使得壓輥及平模磨損不均勻而降低使用壽命，影響成型品的品質；而錐輥上各處線速度相等，減少了模輥之間因輥的差速運動造成的摩擦，降低了磨損度，提高了使用壽命。圖1所示是錐輥式成型機，工作中錐輥運動，平模靜止，屬于動輥式成型機。工作時，電機l轉動，通過聯軸器2、小錐齒輪3、大錐齒輪4等傳動系統帶動主軸5轉動，帶動連接轉盤6及固定轉盤7轉動，進而帶動大錐壓輥8繞著主軸軸線進行公轉運動；原料從料斗9加入，由于重力和控料刮板10的作用，原料被均勻地鋪在平模11上；同時大錐壓輥8由于生物質物料摩擦力的作用產生自轉，在自轉及公轉的壓輥及靜止壓模的共同作用下，原料被不斷擠入平模成型孔12內固化成型；隨著生物質顆粒物流不斷擠壓到成型孔，通過刮刀13作用，切割下來一定長度的生物質成型品，掉入收集斗14進行收集。
4、秸稈生物質平模機關鍵部件的改進設計
在生物質平模成型機中，壓輥及成型模孔是其關鍵部件，一方面對產品成型質量起著直接作用，同時，隨著工作進程的磨損發生，對模具的壽命及成型產品質量造成影響。依據機器產品運行經驗及參考文獻資料，對壓輥的形狀、數量及安裝形式，以及成型模型進行改進設計，河南省富通新能源生產銷售的木屑顆粒機、秸稈顆粒機是用戶門不錯的選擇，我們的加工車間與顆粒機設備如下：
4.1壓輥采取錐輥形式，進行傾斜安裝4.2采取大、小雙對錐輥，提高加工效率
成型機一般只有一對成型壓輥，在本設計中采取大、小兩種錐壓輥，大、小錐壓輥均成對使用。錐壓輥安裝及布置如圖3～圖5所示，壓模上有內外兩圈成型模孔大、小錐壓輥成十字交叉布置，大錐壓輥工作時對應壓模外圈的成型孔，小錐壓輥對應壓模內圈成型孔。采取雙對壓輥，減小了壓輥與成型孔擠壓的間隔時間，提高了生產效率。生產中，可以根據需要再增加成型孔的圈數及壓輥數量，提高生產效率，同時需要考慮增加電機功率，確保零部件工作承受強度滿足設計使用需求。
4.3設計獨立、可拆卸成型模孔
成型模型孔直接取在壓模上，成型模孔由于磨損或磨損不均勻，導致壓模使用壽命降低。在本設計中，設計獨立、可拆卸的成型模孔，如圖6所示。成型模孔在壓模中進行便利的安裝、拆卸，成型模孔在壓模中安裝如圖3及圖4所示。依據生產周期，定期對磨損壞的成型模孔進行更換，可以延長成型壓模使用壽命，同時也保證產品質量。
5、結語
礦物質能源危機問題，以及溫室效應、霧霾惡劣天氣等環境污染問題，已經對人類生存發展構成嚴重威脅，積極開發綠色、環保、可再生的生物質能源具有深遠的戰略意義。優化設計、改善生物質平模成型機關鍵部件易磨損等問題，降低磨損、能耗及成本，發揮生物質成型機操作簡單等優勢，對于有效利用秸稈生物質能源、改善農村環境，建設現代社會主義新農村也具有積極的現實意義。
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