生物質能的利用技術主要有生物質熱裂解氣化技術、生物質熱裂解液化技術、沼氣技術、和生物質固化成型技術等。其中,固化成型技術生產的生物質燃料顆粒,可用于工業燃料、電廠發電和農村居民做飯取暖等領域,在瑞典等歐洲國家已得到廣泛應用。據統計,2005年,世界生物質固體成型燃料的產量已突破420萬噸。我國對生物質固化成型技術的研究始于20世紀80年代,在生物質螺旋擠壓成型、活塞壓縮成型和
秸稈壓塊機擠壓成型等方面都有所突破。平模秸稈壓塊機加工生物質顆粒是固化成型技術的一種,近幾年在生物質制粒產業的發展過程中,平模機以其堅固耐用、原料適應性強等優點逐漸取得生產者的青睞,本文將就平模壓塊機加工生物質顆粒的工作原理,生物質原料的成型機理,平模機加工生物質顆粒的工藝以及特點等方面進行介紹和討論。
平模壓塊機的工作過程與秸稈壓塊成型機理
平模秸稈壓塊機有動輥式、動模式、模輥雙動式三種,后兩種常見于小型平模
顆粒機,較大機型一般用動輥式。按磨輥的形狀分,又可以分為錐輥式和直輥式兩種。直輥動輥式平模秸稈壓塊(顆粒)機工作原理:電動機通過減速箱驅動主軸,主軸帶動磨輥,磨輥繞主軸公轉的同時也繞磨輥軸自轉。加工顆粒或壓塊時,生物質原料被送入平模機的喂料室,在分料器和刮板的共同作用下均勻地鋪在平模上,主軸帶動的壓輥連續不斷地滾過料層,將物料擠壓進入模孔,物料在模孔中經歷成型、保型等過程,一定時間后以圓柱狀態被擠出,旋轉的切刀將物料切斷,形成顆粒或壓塊,由掃料板將顆粒或壓塊送出。
生物質原料主要含有纖維素、半纖維素和木質素等物質,其平模秸稈壓塊機模輥間的成型機理:供料區內的物料在重力作用下緊貼在平模上,當壓輥向前滾動,物料進入變形壓緊區,這時因受到擠壓,原料粒子不斷進入粒子間的空隙內,間隙中的空氣被排出,粒子間的相互位置不斷更新,粒子間所有較大的空隙逐漸都被能進入的粒子占據。隨著壓輥繼續滾動,被壓實的原料進入擠壓成型區,部分楔形區、模孔的錐孔部分和前半部分都屬于擠壓成型區,該區內,壓力繼續增加,粒子本身發生變形和塑性流動,在垂直于最大主應力的方向被延展,并繼續充填周圍較小的空隙,由于壓輥和物料間的摩擦作用加劇而產生大量熱量,導致原料中含有的木質素軟化,粘合力增加,軟化的木質素和生物質中固有的纖維素聯合作用,使生物質逐漸成形,這時部分殘余應力貯存于成型塊內部,粒子結合牢固但不甚穩定。成型塊在擠壓作用下進入模孔的保型段,在該段不利于形狀保持的殘余應力被消除,顆粒或壓塊被定型。