0、引 言
秸稈類生物質(zhì)壓塊是以農(nóng)作物秸稈為原料經(jīng)粉碎、調(diào)濕、壓力成型為規(guī)則幾何形狀的生物質(zhì)固體能源產(chǎn)品。與普通薪柴燃料相比，它具有密度高、形狀和性質(zhì)均一、燃燒性能好、熱值高、便于運(yùn)輸和裝卸等特點(diǎn)。本文研究對象為應(yīng)用廣泛的環(huán)模式壓塊成型機(jī)，這種成型設(shè)備的特點(diǎn)是無需外部熱源，僅通過生產(chǎn)過程中自身產(chǎn)熱即可使原料中的木質(zhì)素軟化、粘結(jié)成型，從而降低整體成型能耗。
秸稈類生物質(zhì)壓塊棱角撕裂倒鈍是指壓塊成品在出模過程中棱角邊緣被撕裂，橫截面直角處的原料剝落后形成粗糙的圓角裂痕。�？桌饨翘幱偃脑蠒黾訅簤K設(shè)備運(yùn)行阻力，嚴(yán)重時會影響產(chǎn)品正常出模。因此，壓塊棱角撕裂倒鈍現(xiàn)象對壓塊成品質(zhì)量以及壓塊成型設(shè)備本身均有影響，但在國內(nèi)外文獻(xiàn)中尚未見到相關(guān)研究的報道。本文將針對此現(xiàn)象的形成機(jī)理進(jìn)行數(shù)值模擬分析，并通過試驗(yàn)對比研究，從原料特性和設(shè)備結(jié)構(gòu)方面人手提出改進(jìn)措施，為壓塊成型工藝及成型設(shè)備的改進(jìn)提供技術(shù)依據(jù)。
1、
秸稈壓塊機(jī)模壓原理與棱角撕裂倒鈍現(xiàn)象的影響
環(huán)模式壓塊設(shè)備（如圖1）的主要工作部件為環(huán)模和壓輥。其工作過程如下：秸稈原料經(jīng)過預(yù)處理工序，由螺旋進(jìn)料設(shè)備輸送至成型部件處；壓輥同時圍繞自身中心0’及環(huán)模中心0做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，運(yùn)動方向見圖1；A區(qū)的原料在壓輥一環(huán)模相對運(yùn)動摩擦力、壓輥徑向壓力的共同作用下沿楔向進(jìn)入�？字校瑥亩纬蓧簤K成品，富通新能源生產(chǎn)銷售環(huán)模式秸稈顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)等生物質(zhì)成型機(jī)械設(shè)備。
壓輥上的作用力欲將秸稈原料壓入環(huán)模�？變�(nèi)，應(yīng)滿足關(guān)系式：
因此，壓輥對物料的包角應(yīng)滿足使壓輥產(chǎn)生相對滾動而不滑動的條件。
棱角撕裂倒鈍現(xiàn)象對壓塊質(zhì)量以及壓塊設(shè)備的影響：
1)淤塞在�？桌饨翘幍脑显龃罅藟簤K與模孔內(nèi)壁間的摩擦力，壓塊出模過程中克服摩擦所消耗的能量增多，從而導(dǎo)致設(shè)備整體能耗增加；同時�？坠ぷ鲬�(yīng)力提高，易加劇應(yīng)力集中引起的短期疲勞，模具產(chǎn)生裂紋、剝落；
2)增大的壓塊出模阻力導(dǎo)致超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，增大傳動部件的輸出扭矩，致使傳動部件與環(huán)模、壓輥等零部件的磨損加劇、工作壽命縮短；
3)破損毛糙的外形影響壓塊成品外觀質(zhì)量，同時周邊碳化殼被破壞會降低成品抗跌碎性、抗變形性等耐久性指標(biāo)，而耐久性是評價壓塊品質(zhì)的重要性能指標(biāo)；
4)在后續(xù)原料壓入力不變的情況下，摩擦阻力的增大延長了壓塊在�？變�(nèi)滯留時間，導(dǎo)致壓塊致密程度提高。當(dāng)壓塊密度超出一定范圍后，其點(diǎn)火性能減弱，燃燒過程中內(nèi)部揮發(fā)分溢出阻力加大，燃燒速度降低，易造成“燒不透”的現(xiàn)象。
2、試驗(yàn)方案
2.1試驗(yàn)內(nèi)容
為使試驗(yàn)數(shù)據(jù)更具對比性，試驗(yàn)過程中選取的環(huán)模式生物質(zhì)壓塊成型設(shè)備除�？捉孛嫘螤畈煌�，其余結(jié)構(gòu)參數(shù)完全相同，其結(jié)構(gòu)組成示意圖見圖2；試驗(yàn)所需原料種類、粒度、含水率亦完全相同。試驗(yàn)以收獲2月后的玉米秸稈為原料，將其含水率調(diào)節(jié)至20%，粉碎粒度80mm，原料含水率采用快速含水率測定儀測量，原料粉碎粒度通過調(diào)節(jié)鍘草機(jī)鍘切長度得到。
在圖2中，符合試驗(yàn)條件的原料由上料輸送機(jī)經(jīng)由螺旋進(jìn)料器輸送至成型部件處被壓制成壓塊成品；螺旋進(jìn)料器與主成型部件由電機(jī)驅(qū)動，二者通過同一根主軸連接，主軸轉(zhuǎn)速通過減速機(jī)調(diào)節(jié)至合理生產(chǎn)轉(zhuǎn)速(120r/min)。本試驗(yàn)在相同測試條件下對比未經(jīng)過棱角倒圓處理的成型�？祝ǹ仔凸ぃ┡c經(jīng)倒圓處理的�？祝ǹ仔廷颍〾簤K成型的難易程度，以判定不同孔型對秸稈壓塊出模阻力的影響�？仔虸與孔型Ⅱ的橫截面尺寸見對比圖3。
2.2試驗(yàn)結(jié)果
試驗(yàn)過程中溫度由手持式紅外測溫儀測定，孔型I環(huán)模的外壁溫度為91.OqC，孔型Ⅱ環(huán)模的外壁溫度為104.3℃，測試環(huán)境溫度29℃。試驗(yàn)中不同孔型壓塊成型設(shè)備的產(chǎn)量．能耗關(guān)系見圖4。圖中孑L型I的噸產(chǎn)能耗在a點(diǎn)之后異常增大，此時出模的壓塊成品中出現(xiàn)較明顯的棱角撕裂倒鈍現(xiàn)象，圖5為此階段出模的壓塊成品與正常出模的成品外形對比圖。正常出模的秸稈壓塊周邊光滑、4個棱角邊線清晰分明；產(chǎn)生棱角撕裂倒鈍現(xiàn)象后的秸稈壓塊無明顯棱角且表面毛糙不光滑，甚至導(dǎo)致壓塊的橫截面呈圓形。
在整個試驗(yàn)過程中，孔型I的能耗曲線均在孔型Ⅱ的之上，說明孔型I的壓塊在出模過程中克服的阻力大于孔型Ⅱ，增大的摩擦力同時造成環(huán)模溫度升高。可見經(jīng)倒圓角處理后的�？着c壓塊之間在棱角處的相互作用力明顯下降，設(shè)備能耗也大幅降低。而孔型I在a點(diǎn)發(fā)生棱角撕裂倒鈍現(xiàn)象后能耗突增的現(xiàn)象，進(jìn)一步說明出模阻力是影響壓塊成型設(shè)備噸產(chǎn)能耗的最主要因素。
