0、前言
由于生物質替代燃料具有無污染、可再生等顯著特點，因此日益受到各國的重視。目前，我國的生物質能利用是以傳統的直接燃燒方式為主，這種燃燒方式的熱效率僅為10%～20%，造成了極大的資源浪費。生物質顆粒燃料經專用燃燒器（包括爐、灶等）燃燒后，其熱效率可達87%～89%。這是因為破碎后的秸稈顆粒大大地增加了它在燃燒中的表面積，使之能夠高效、充分地燃燒，從而獲得較高的熱效率，富通新能源生產銷售的
秸稈顆粒機、
木屑顆粒機專業壓制生物質成型顆粒燃料。
雖然物料破碎設備種類很多，但大多是針對脆性很強的物料（如工業礦石等）設計的，生物質中含有大量的纖維，因此需要專門針對生物質特點的破碎設備。目前，國內外已經有很多超細粉碎和精細粉碎的設備，這些設備如果用于大批量的生物質精細破碎，則生產成本高而且生產效率低：而專門針對生物質物料的破碎機械的產物粒徑都在10mm以上，屬于粗破碎的范圍，如實地作業的切碎滅茬還田機、青飼破碎機等。因此，必須研究出一套能使生物質達到極細粒度的破碎系統，以使生物質的能量利用率高、新生表面積大、燃燒效率高，而且該系統要具有一定的經濟適用性。
1、用于粉體破碎的主要設備
1.1破碎系統新工藝概述
本文主要介紹了一套用于生產極細生物質粉體的破碎系統，物料自喂料口加入后在一個封閉的系統中自行流轉，直到細粉體排出，中間過程無須人工操作，得到的生物質粉體平均粒徑可達到120目，即粒度在0.105—0.149mm。
本套系統主要由進料工作臺、粗破碎機、精破碎機、旋風除塵器、粉體收集料斗、極細粉體收集布袋、風機等組成。
1.2粗破碎機
(1)工作原理
本系統中的粗破碎機也稱為臥式破碎機、一級破碎機。運行時，工作臺上的原料借助手動推力和破碎室內刀片高速旋轉形成的負壓以及系統尾部風機的聯合作用進入破碎室。物料在破碎室中經刀片高速剪切磨削，以及物料之間的碰撞摩擦而逐漸被破碎為小顆粒及短纖維絲，較小較輕的物料脫離高速圓周運動的軌道進入出料口．而較大較重的物料則繼續留在破碎室內被破碎。
(2)粗破碎機結構
粗破碎機主要由進料口、圓形中空破碎室、出料口組成。破碎室底面直徑為1000 mm，高為600 mm．電動機轉速為2 960 r/min．采用皮帶傳動，以減少對軸的損害，皮帶盤傳動比為1:1。根據轉速和生產量選用15kW電動機，完全可以滿足一般生物質破碎的需要。在破碎室尾部上端的圓管出口處有一個篩網，防止粗破碎時狹長且輕細的纖維絲從出口處進入細破碎機中。
在整個粗破碎機中，刀片的設計是至關重要的，它的具體特點如下。
①通常薄刀片可顯著提高生產率和降低功率消耗，因此在不影響其使用壽命的前提下，我們采用較薄的刀片，本破碎機中刀片厚度為4mm。
②刀片越多，物料被破碎的機會也越大，但刀片過多，也會增加破碎機的空載功率，因此在保證生產率的情況下，應盡量減少刀片數量。本破碎機
③破碎機中刀片的排列形式很重要，刀片應均勻分布在破碎室的寬度上，并要保證軸的動平衡和靜平衡及物料能均勻地分布在破碎室內。本破碎機的刀片交錯平衡排列，相鄰兩組為垂直布置，平衡性比較好，刀片在破碎室的寬度上分布也比較均勻。
④本系統中物料為秸稈，質地較堅硬，使得刀片所受的沖擊載荷對鎖刀片的銷和軸有一定的影響，因此本破碎機中的刀片沒有設計為固定式，刀片與鎖、銷之間是一種松動的聯接形式。
(3)粗破碎產物分析
粗破碎產物中除了細、中、大顆粒物之外，還含有纖維絲，纖維絲為物料的表皮。以秸稈為例，其纖維絲平均長40mm。表1是秸稈破碎產物平均直徑分布表（各粒度分布選用質量百分比）。
1.3精破碎機
本套系統中的精破碎機也可稱為二級破碎機、立式破碎機，用于對粗破碎產物進行細破碎。精破碎機配置4臺相同電機，額定功率均為15 kW，額定電流為28.9 A，轉速為2 890r/min。動力傳輸采用皮帶傳動的方式，皮帶盤傳動比為1:1。
(l)工作原理
精破碎機主要由進料管、破碎室、出料管及動力傳動裝置組成。工作時，粗破碎產物因破碎室內的負壓迅速由各組刀片附近的人口進入精破碎機。進入精破碎系統的物料的平均粒度小于5mm，在精破碎機中物料主要是借助電機的高速旋轉實現與刀片間的研磨以及物料間的互磨以達到更細的粒度。經研磨與互磨后，粒度小的物料會浮在上層，隨后被風機從破碎室上端的出口抽到旋風除塵器中，而相對大的顆粒由于重力的原因則留在下層繼續被破碎。
(2)精破碎機結構
由于粉體較輕易漂浮，因此將進料口設計在精破碎機底部，出料口在頂部。另外，切向喂入能使物料直接進入刀片最大線速度區域，它比軸向喂人的生產效率要高10%-20%．因此精破碎機上的4個進料口分別布置在4組刀片的切線方向上。
(3)精破碎產物分析
經精破碎機破碎后的秸稈顆粒粒徑在60-200目，表2是秸稈精破碎產物粒度分布表（各粒度分布選用質量百分數）。
1.4旋風除塵器
從精破碎機出來的粉體進入旋風除塵器（進口位于其上端）后，小的顆粒從旋風除塵器上端另一側的出口進入尾端的布袋中，而大的顆粒則沉降到旋風除塵器的底部，進入與之連接的大料斗收集器中。
1.5風機
風機裝在整個系統的最尾端，風機形成的負壓使被破碎的細物料不斷涌向下一個裝置，直至到達布袋或大料斗收集器。風機不僅可以降低物料在破碎過程中的濕度和溫度，也可以降低各破碎室的溫度，有效防止系統中有可能出現的堵塞情況，并能防止粉塵外泄。因此風機在整個系統中起著至關重要的作用。
一般而言，風量過小，會使系統的產率降低，嚴重時會造成粉體堵塞系統；風量過大，收集到的粉體又不夠細。因此，應根據系統的需要選擇合適的風量。
2、運行結果分析
2.1系統運行中粗破碎機和精破碎機的電流情況
表3是開機1h內精破碎機中4組刀片電流的變化情況。
本系統中粗破碎機和精破碎機所使用的電動機均為15 kW電機，額定電流為29.8 A。在運行過程中為了減少對電機的損耗，加料時要通過工作臺旁邊的電控柜嚴格控制加料速度，使電機電流控制在額定電流以內。在試驗中，粗破碎機的電流二直穩定在20～25 A，平均值為23 A;風機電流在3～5 A，平均值為4.5 A；精破碎機中4組刀片的電流有所波動。由表3可以看出，在25 min時．4組刀片電流均達到一個高峰，說明此時喂料過快；在45 min時，4組刀片電流基本都接近額定電流，此時應減慢加料速度。
2.2經濟分析
本系統每小時耗電66.58 kWh．當地電價為0.70元/kWh，則每小時電費為46.61元。本套系統的產量為500 kgfh，則系統生產1t玉米秸稈粉體需電費93.22元。
每收購1t玉米秸稈原料需120元（含運輸費用）。在生產中，按一天兩班工作制，每天工作8h，生產量為5 t/d計算，每生產It粉體需人工費10元，每噸粉體的包裝及運費需25元，可初步計算出每生產1t粉體的成本為253.22元（表4）。
3、結論
本破碎系統得到的產物平均粒徑為120目，產率能達到500kg/h，每噸成本為253122元。
系統中的兩大主要設備——粗破碎機和精破碎機的額定電流均為28.9 A，但運行時平均電流為20-25 A，因此設備的使用效率并未達到最佳狀態，應通過調節轉速、風量等工藝參數使設備的使用狀況達到最佳狀態。
由于粗破碎機和精破碎機轉速高，再加上刀片對物料的高頻率沖撞，使得系統噪音較大．因此要盡量提高零部件的加工精度和裝配水平，維持好軸的動平衡。
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