近年來能源和環(huán)境問題已經(jīng)成為全球化的問題，世界各國為應(yīng)對能源短缺和環(huán)境污染，都在積極尋找替代能源或可再生能源。生物質(zhì)能作為可再生能源的一種，在被積極地開發(fā)中。生物質(zhì)能是指利用自然界的植物以及城鄉(xiāng)有機(jī)廢物轉(zhuǎn)化、生產(chǎn)的能源。目前普遍較為重視的一塊就是關(guān)于生物質(zhì)固體燃料的研究，即利用廢棄農(nóng)作物秸稈或谷殼、樹皮，在施加一定的壓力、溫度的條件下將其壓制成塊狀或棒狀固體，便于運(yùn)輸和儲存。其燃燒價值在我國己得到充分肯定。同時，生物質(zhì)成型燃料燃燒C02的凈排放量基本為O，NO2排放量僅為燃煤的1/5，S02的排放量僅為燃煤的1/10。生物燃料清潔燃燒的特性也是化石燃料無法相比的。另外，我國農(nóng)村每年都有大量秸稈被廢置，將其利用起來創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)和環(huán)境利益，可謂一舉多得。目前所使用的生物質(zhì)成型設(shè)備類型主要包括螺旋擠壓型，活塞沖壓型和壓輥碾壓型。其中壓輥碾壓型又包括平模成型和環(huán)模成型。平模成型機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，特別適用于我國農(nóng)村小規(guī)模的生產(chǎn)，在我國有不錯的推廣前景。但是生物質(zhì)成型燃料的品質(zhì)與所用生物質(zhì)本身的生化特性和所施加的外界條件有關(guān)，因此影響因素眾多。要設(shè)計出合適的平模機(jī)必須了解成型機(jī)理，找出影響成型效果的關(guān)鍵參數(shù)，富通新能源專業(yè)生產(chǎn)環(huán)模式
秸稈顆粒機(jī)、
木屑顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)等生物質(zhì)成型顆粒燃料。
1、生物質(zhì)固化成型機(jī)理
多數(shù)植物生物質(zhì)原料在較低的壓力擠壓下會發(fā)生破裂。由于斷裂程度不同，形成規(guī)則和大小不一的大顆粒，松弛密度和耐久性都較低。經(jīng)粉碎的原料，在壓力作用下，細(xì)小的顆粒互相之間容易發(fā)生緊密充填。在一定的溫度下擠壓時，構(gòu)成生物質(zhì)的化學(xué)成分可以轉(zhuǎn)換為粘結(jié)劑，能夠增強(qiáng)成型顆粒間的粘結(jié)力，得到成型固體。
植物生物質(zhì)原料在擠壓成型過程中，開始壓力較小時，原料粒子填補(bǔ)空隙，當(dāng)粒子間所有較大的空隙都被占據(jù)后，再增加壓力，大顆粒破裂，小粒子在受最大主應(yīng)力平面上發(fā)生變形，粒子外徑不斷延展直到互相接觸。常溫下，粒子間通過殘余應(yīng)力和分子間的作用力使原料結(jié)合。粒子越小，粒子間的結(jié)合越緊密。
植物細(xì)胞中除了纖維素、半纖維素，還含有木質(zhì)素。木質(zhì)素是具有芳香族特性的、結(jié)構(gòu)單體為苯丙烷型的立體結(jié)構(gòu)高分子化合物，在常溫下不溶于任何有機(jī)溶劑。在闊葉木、針葉木中干燥基木質(zhì)素含量為27%～32%，禾草中木質(zhì)素含量為14%～25%。不同植物中的木質(zhì)素，其組成、結(jié)構(gòu)并不完全一樣。木質(zhì)素屬于非晶體，沒有熔點(diǎn)，但有軟化點(diǎn)。當(dāng)溫度達(dá)到70℃～110℃，其開始產(chǎn)生粘性，達(dá)到140℃～180℃時就會塑化且粘結(jié)力增加，在200℃～300℃高溫條件下，木質(zhì)素將會軟化、液化。此時對所用的植物生物質(zhì)原料再施加壓力，細(xì)胞內(nèi)的木質(zhì)素與纖維素緊密結(jié)合，在相鄰原料粒子間起列粘結(jié)劑的作用，生物質(zhì)原料顆粒得以互相緊密膠合，形成塊狀固體。
很明顯溫度和壓力是影響生物質(zhì)成型的主要因素。另外值得注意的是，原料所含的水分在成型時會分布在粒層之間，高溫時會氣化，影響成型質(zhì)量。而成型物形狀保持不變后，其在模具內(nèi)所受的壓應(yīng)力隨時間的增加而逐漸減小。因此，應(yīng)使成型物在模具內(nèi)有一定的滯留時間，以保證成型物料中的應(yīng)力充分松弛。
因此，所用生物質(zhì)原料本身的特性，成型時的溫度和壓力，原料的含水率和粉碎粒度以及保型時間都會影響最后成型固體的質(zhì)量。
2、平模成型機(jī)的工作原理
生物質(zhì)燃料成型的基本工藝步驟大體類似，然而由于原料的物理特性不同、成型機(jī)的工作原理不同，具體的工藝過程還是有所區(qū)別。
平模成型機(jī)主要由電機(jī)、進(jìn)料倉、壓輥、模盤以及傳動裝置組成。模具安裝在模盤上。整體結(jié)構(gòu)如圖2所示。
工作時，首先將生物質(zhì)原料粉碎到一定大小(2x2×30mm)，小粒子容易結(jié)合，能夠減少成型壓力，從而減小成型機(jī)的單位產(chǎn)量平均能耗以及模盤和壓輥等易損件的磨損速度，成型燃料的質(zhì)量也會得到提高。
一般從自然界中收集的秸稈原料含水率大多分布在20%～40%之間，在倉庫堆積時也會吸收空氣中大量水分，若直接用來進(jìn)行成型加工，由于水分子的潤滑作用，導(dǎo)致物料與模具間的摩擦力太小，成型物料致密程度差，容易破碎。因此在成型前需要通過干燥工序來調(diào)節(jié)原料的含水率，使其穩(wěn)定均一，適合成型加工。
經(jīng)過粉碎干燥處理后的生物質(zhì)原料通過進(jìn)料倉進(jìn)入成型區(qū)。電動機(jī)通過傳動裝置驅(qū)動壓輥轉(zhuǎn)動，將物料碾碎壓實(shí)并不斷擠入模盤上的模具中。成型時模盤處安裝有加熱裝置，同時壓輥運(yùn)動和物料成型過程中引起的摩擦和擠壓也會產(chǎn)生大量熱能，保證成型時的溫度要求。物料在一定的溫度和壓力條件下在模具中結(jié)合成型，并被擠出模具成為塊狀或條狀固體。
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