0、引言

中國作為農業大國，具有豐富的可再（zài）生（shēng）能（néng）源和新能源資（zī）源，僅農作物秸稈每年產（chǎn）量達9億多噸，這些資（zī）源不僅（jǐn）沒有得到有效利用，在有些地方甚至成為負擔，“節能減排”、新能源和可再生能源開發利（lì）用是當今國際上的一（yī）大熱（rè）點。新華社（shè）曾經呼籲（yù）：《給（gěi）科學家出道難題一幫助農民找到處理秸稈（gǎn）的辦法（fǎ）》，如何開發利用秸稈問題，是當代（dài）農（nóng）業（yè）發展的重大課題之一（yī）。

生物質能是可再生（shēng）能源（yuán）十分重要的組（zǔ）成部份，資源十分豐富，是取之不竭（jié）的可持續（xù）利用的能源，它的合理、高效開發利用（yòng），對解決人類的能源危機和改善人們生存環境起著十分積極作用。生物質燃料發展很快，在西歐及日本等國已成為一種產業，一些（xiē）國家還在這方麵開展了國際合作。我國（guó）“中國新（xīn）能源和可再（zài）生能源發展綱要(1996～2010年)”中提出要將”發展（zhǎn）高效的（de）直（zhí）接燃燒技術（shù）、致密固化成型技術、氣化液化技術（shù）”作（zuò）為今後工（gōng）作的一個主要方麵來抓。堅持自主開發與引（yǐn）進消化（huà）吸收相結合的技術路線，積極開展對外（wài）交流與合作。稻草秸稈（gǎn）自身密度小，很不利（lì）於（yú）運（yùn）輸和儲（chǔ）存，影響其深加工或二次開發（fā）利（lì）用（yòng）。稻草秸稈壓製後，具有很高的壓縮比，極大地方便了生物質資源的運輸和儲存，同（tóng）時改善了生物（wù）質（zhì）燃料的燃燒性能，提高（gāo）了（le）生物質資源的利用效率，在國家（jiā）調整農村能源結構中，推廣和（hé）應用（yòng）秸稈壓縮顆粒機，有著巨大的（de）社會效（xiào）應、經濟效益（yì）和廣闊的發（fā）展前景。

本文基於生物質壓縮成型技（jì）術，對稻草秸（jiē）稈成型機理及成型參數進行了實驗研究，設計了一種平模製（zhì）粒壓縮機，顆粒機壓輥擠壓平模上已粉碎的稻草秸稈，從模孑（jié）L擠出的相對高密度稻草棒粒（lì）燃（rán）料，是一種可以替代原煤的新型環保燃料口。該（gāi）機械能有效地降低能耗、減少磨損，有著較高的生產率。

1 生（shēng）物（wù）質壓縮（suō）燃料成型原理及工藝

生物質壓縮燃料，是以稻草秸稈（gǎn）、木屑、樹皮等農林剩餘物為原料，在高（gāo）壓加熱條（tiáo）件（jiàn）下，壓縮成顆粒狀、棒狀（zhuàng）、塊狀等質地（dì）堅實的成型物，可作為工業鍋爐、民用（yòng）爐灶、家庭取暖爐以及農業暖房的燃（rán）料。

雖（suī）然不同的植物其（qí）組成成分不同，但纖維素、半纖維（wéi）素（sù）和（hé）木（mù）素是植物體的主要成分，一般占植物體成分的2/3以上。木素屬非晶體，在常溫下木素（sù）主要部分不溶於任何有（yǒu）機溶劑，沒有熔點但有軟化點。當溫度達70～110℃左右時，軟化粘合力開始增加（jiā）；在（zài）200～300℃時，軟化程度加（jiā）劇而達到液化，此（cǐ）時（shí）加以一定壓力，可使其與纖（xiān）維素緊密粘接，同時與鄰近的（de）秸稈顆粒互相交接，稻草秸稈植物細胞中含（hán）有纖維素、半纖維素（sù）和木質素（或稱木素），自然密度小，通常為0. 03～0.05。當達（dá）到一定（dìng）的溫度並加以適當壓力，可（kě）不（bú）用任何粘接劑，經過一定形狀的成型孔眼，形（xíng）成具有固定形狀的壓縮成型棒粒燃料。

影響（xiǎng）生物質壓縮成型的主要因素有：原料種類、含水率、粒度、成型壓力（lì）和壓縮成型模具的形（xíng）狀尺寸及加熱溫度等（děng）。

通（tōng）過調查，稻（dào）草秸稈（gǎn）壓縮成型質（zhì）量，關鍵因（yīn）素是秸稈熱成型工藝及成型設備。粗加工處理（lǐ）後的原材料，在高溫狀態（tài）、不添（tiān）加（jiā）任何（hé）黏合劑的情況（kuàng）下（xià），通過機械擠壓，使其由鬆散態變成密縮態，變成具有一定（dìng）的形狀、強度和密度的成型棒粒料。稻（dào）草秸稈成型（xíng）工藝（yì）流程如圖1。

顆粒機,秸稈壓塊機,飼料（liào）顆（kē）粒機

2稻草（cǎo）秸稈壓縮機械

生物質熱壓成型（xíng）技術發展到今天（tiān），市場上有著多種不同成型方式的製造設備，這些（xiē）設備各有優點，但普遍存在著能耗（hào）較高，生產率較低的缺點。目前世界各地研製生產的成型燃料主要有兩類。一類是壓縮塊(Briquette)，另一類是壓縮粒，根據成型原（yuán）理的不同，壓縮成型機（jī）可分為以下三種類型：

(1)活塞壓塊機(Piston press)，其產品是壓縮塊，如（rú）圖2所示。

顆粒機（jī）,秸稈壓塊機,飼料顆粒機

(2)螺（luó）旋壓塊機(Extruder pres)，螺（luó）旋壓塊（kuài）機又可分為不加熱（如（rú）圖3）和加熱（如圖4）兩種（zhǒng）。圖4生物質中的木炭素受熱塑化後具有粘性（xìng），使生物質原料熱壓成型。

顆粒機,秸稈壓塊機,飼料顆粒機顆粒機,秸稈壓塊機,飼（sì）料顆粒機

(3)模壓造粒（lì）機(Matrix pellet pre)其產品是壓縮（suō）粒，一種是平板模造粒機( Disk matrix peetpress)，如圖5。平（píng）板模上（shàng）有4～6個滾子隨滾子軸作圓周運動。原料在滾子與模板間受擠（jǐ）壓，多數原料被擠入模板（bǎn）孔中。切割（gē）刀將模板孔中擠出的壓（yā）縮條，按需要長度（dù）切割成粒，另一種是環板模造粒機( Ringmatrix pellet press)，如圖6。其結構較簡單，工（gōng）作時模板與滾子的（de）磨損較少，故能耗量也較低。通過調研比較，本設計選用平板模顆粒機。

顆（kē）粒機,秸稈壓（yā）塊機,飼料顆（kē）粒機

2.1 平板壓模（mó）的設計

顆粒機械的設計主要有壓（yā）模、壓輥和轂（gū）套的設計和驅動電機的選擇等幾個部分。平板壓模是稻草秸稈壓縮成（chéng）型的核心（xīn）部分。它的性能直接影響秸稈能否壓縮成型，成型的密度能否達到要求，影（yǐng）響到產品質量的好壞和（hé）生產成本的高低。平模壓模示（shì）意圖（tú）如圖7。

顆粒機,秸稈壓塊機,飼料顆粒機

2.1.1 平（píng）板壓模的材料選擇

根據（jù）物料的（de）腐蝕性和平模工作壓強（qiáng）選擇材料，平模的（de）材（cái）料（liào）一般是碳鋼、合（hé）金結構鋼或不鏽鋼（gāng），對腐蝕性強的物料、模孔小（xiǎo）的平模一般選用不鏽鋼，加（jiā）工稻草秸稈選用碳鋼材料。

2.1.2平板壓（yā）模的模孔結構和尺寸參數的確定

稻草秸稈原料在成型（xíng）過程中，成型機結構、模孔結構以及成型（xíng）工藝（yì）是相關的。根據稻（dào）草秸稈壓縮成型原理和（hé）成（chéng）型顆粒大小要求，確定模孔結構（gòu）和尺寸如圖8所示。模孑L具有不同的進（jìn）口直徑，中央直徑和出口直徑，入口直徑D和中（zhōng）央直徑d的平方比，主要決定成型壓力；入口角度a和L/D，因不同生物（wù）質原料而不同，進行試驗時考慮（lǜ）人口角度a=30°或為60°；中央直徑Ø=6 mm或Ø=10 mm；模板厚度L=60 mm或1=70 mm。考慮減少摩擦和提高生產效（xiào）率，確定模孔結構和尺寸如圖（tú）8所示（shì）。

顆粒機,秸稈（gǎn）壓塊機,飼料顆粒機

試驗表明：成型機（jī）結構和模孔結構是影響原料成型的主（zhǔ）要因素。成型工藝（yì）確定後，通過試驗，來測定成型壓力（lì）、溫度、原料粒度和含水率（lǜ）的關係。

2.2壓輥和轂套的設計

經過錘片式（shì）粉碎機粉（fěn）碎過的稻草秸稈從進料（liào）鬥進入成型機，安裝在主軸上的撥盤隨主動軸的轉動，將稻草秸（jiē）稈均散在平板壓模（mó）上，通過轂套（tào）帶（dài）動壓輥的不（bú）斷旋轉，對壓模產生壓擠，將稻草桔稈擠壓成型，壓輥的材料一般選用碳鋼（或合金結構鋼）。壓輥設（shè）計成圓柱型的滾子，圓柱的中心鏜空，用於和轂套的安裝。。轂套的伸出軸與轂套主體部分（fèn）采用焊接結構，轂套有兩個（gè）方麵的作用：

(1)傳（chuán）動（dòng）作用。通過鍵傳動，帶動安裝在它上麵的壓輥轉動；

(2)調整作用，通過調整其上方和下方的對頂螺母來控（kòng）製壓輥對壓模的壓力和相對距離，即壓入模孔中稻草秸稈量的（de）多少。

2.3 電動機的選擇（zé）

電動機（jī）的選擇包括容量的選擇、電機（jī）種類的選擇（zé）、電壓的選擇、轉速和結（jié）構型式等的選擇，經過估算（suàn）比較，選擇YCT225 - 4B型（xíng）電磁調速（sù）異步電動機，參數選擇過程（略）。

2.4顆粒機結構設（shè）計

顆粒機是生產（chǎn）成型燃料的關鍵設備，它的（de）性能優劣直接影響到產品質（zhì）量的好壞和生產（chǎn）成本的高低，顆粒機械的設計主要有壓模的設計、壓（yā）輥和轂套的設計和驅動電（diàn）機的選擇等幾個部分，機械結構示意（yì）圖如圖9所示。

顆粒機,秸稈壓塊機,飼料顆粒機

3 製粒試驗（yàn）及結論

(1)顆粒機使用調試：正確控製壓輥與壓模間隙（xì），製粒過程中，壓模與壓（yā）輥的間隙極為重要，間隙過大，易造成物料在模輥間打滑，產量低，有時還會不出粒；間隙過小，模輥機械磨損嚴重，影響（xiǎng）使用壽命。合適的模輥間隙應為0. 05～0.3 mm，即壓模（mó）與壓輥剛好接觸，壓輥與壓模整好後，開車空轉，檢查（chá）主軸是否有軸向竄動（dòng），如果有軸向竄動，應調整主軸的軸向位置，直到無竄動為止（zhǐ）。此外，壓輥要轉動靈活，止退墊圈要鎖好，並要加（jiā）足黃油，避免軸（zhóu）承溫升過（guò）快缺油（yóu）損壞。

(2)稻草秸（jiē）稈壓（yā）縮成型參數（shù）：顆粒壓製成型（xíng）過程中，壓強達到50～100 MPa，稻草含水率在（zài）10%～15%時就可以成粒。對已幹稻草可在加工前8h左右調整含水量（liàng）。

(3)模孔光整、堵塞處理。新壓模有很多原因會（huì）造成（chéng）模孔堵塞，製（zhì）不出壓（yā）縮顆粒。新壓模出廠前進行光整加工（gōng），要達到（dào）最高產量還需（xū）用物料磨光。堵模浸入油內清理等，

傳統製粒（lì）技（jì）術，製粒成本高，平（píng）模壓縮顆粒機關鍵和創新點在模孔設計，通過試驗”稻草（cǎo）秸稈壓縮燃料顆（kē）粒（lì）機”機器磨損大大減小，能耗降（jiàng）低，總成本降低很多，轉載請注（zhù）明：麻豆影视传媒文化新能源顆粒機