液壓成型技術(shù)、螺桿成型技術(shù)需要較多的外加熱熱源,立式塊狀
環(huán)模啟動時亦需要外加熱。這些成型設(shè)備一般使用電加熱系統(tǒng)對成型套筒進(jìn)行加熱,再通過成型套筒導(dǎo)熱來加熱原料,輔助成型。國外部分機(jī)械沖壓成型
顆粒機(jī)設(shè)備也設(shè)計(jì)了預(yù)加熱系統(tǒng),多采用蒸汽或?qū)嵊瓦M(jìn)行加熱,通過加熱成型設(shè)備的外套,將熱量傳導(dǎo)給成型筒內(nèi)的原料,實(shí)現(xiàn)成型。
另外,一些直接從飼料成型設(shè)備改進(jìn)而來的環(huán)模或平模成型顆粒燃料設(shè)備也保留了蒸汽加熱系統(tǒng),利用混料器前部安裝的蒸汽添加系統(tǒng)中的蒸汽對粉碎后的原料進(jìn)行直接加熱,在加熱的同時向干燥的低含水率原料中添加一些必要的水分,使其在壓縮成型過程起到潤滑模具的作用。
加熱溫度對成型能耗和成型顆粒燃料的品質(zhì)有明顯的影響。原料的木質(zhì)素含量不同、組織狀態(tài)不同、成型設(shè)備不同對加熱溫度的要求也不盡相同,不可統(tǒng)一要求。
1)產(chǎn)品粒徑的影響
直徑大于30 mm的大粒徑成型顆粒燃料因?yàn)闊醾鲗?dǎo)較差,要求加熱溫度相對稍高。原料在模具內(nèi)成型的過程是流動的、動態(tài)的,溫度的升高主要靠熱傳導(dǎo),由于成型(加熱)過程較短,一般7~10 s,因此成型顆粒燃料的表層與中心溫度差別較大。為了使中心原料的木質(zhì)素處于軟化、熔融狀態(tài)并具有黏性,成型套筒中心原料的溫度應(yīng)不低于160℃,則套筒外表包裹的加熱系統(tǒng)的溫度應(yīng)該調(diào)節(jié)得更高一些,具體需要多高的溫度應(yīng)根據(jù)原料種類、成型設(shè)備、原料粒度、燃料的成型直徑及當(dāng)?shù)丨h(huán)境溫度來確定。
2)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)起始溫度的影響
一般情況下,采用電加熱或?qū)嵊图訜岬某尚驮O(shè)備,設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的起始溫度需要適當(dāng)高于木質(zhì)素的軟化溫度,并經(jīng)過一段時間的預(yù)熱后再運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備,但起始最高溫度應(yīng)不高于300℃,這主要是由生物質(zhì)的遇熱揮發(fā)特性所決定的。生物質(zhì)主要成分中含有60%~80%的揮發(fā)分,與套筒接觸的部分生物質(zhì)遇熱在200℃左右開始就有部分揮發(fā)分析出,80%度達(dá)到300℃時,生物質(zhì)的揮發(fā)分開始大量析出,350℃左右時,揮發(fā)分將會有80%析出,大部分熱值隨揮發(fā)分燃燒或損失,并有部分焦油析出。為了避免揮發(fā)分流失,減少成型顆粒燃料熱值的損失,因此,在成型顆粒燃料生產(chǎn)設(shè)備為大粒徑的液壓成型設(shè)備或螺桿擠壓成型設(shè)備等依靠電加熱或?qū)嵊偷募訜嵯到y(tǒng),設(shè)定對生物質(zhì)預(yù)加熱溫度不應(yīng)高于300℃,既可保證中心溫度達(dá)到木質(zhì)素軟化點(diǎn),又不至于揮發(fā)分過多損失。根據(jù)試驗(yàn)及實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),通常在大粒徑成型顆粒燃料預(yù)加熱系統(tǒng)中設(shè)定運(yùn)行起始溫度范圍是200~300℃,設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)后溫度可以適當(dāng)降低至240℃左右。如果起始運(yùn)轉(zhuǎn)溫度低于200℃,則被壓縮的生物質(zhì)原料所含木質(zhì)素軟化不充分,啟動阻力較大,嚴(yán)重時甚至無法啟動設(shè)備進(jìn)行正常運(yùn)轉(zhuǎn),運(yùn)轉(zhuǎn)過程的能耗也較高。更為關(guān)鍵的是,如果溫度達(dá)不到木質(zhì)素軟化點(diǎn),或者套筒模具內(nèi)原料受熱不均,則原料內(nèi)木質(zhì)素?zé)o法起到黏結(jié)劑的作用,這樣的原料即使經(jīng)過模具壓縮,從成型套筒擠壓出來后受松弛應(yīng)力作用便會立即開裂,無法完成成型過程,成型顆粒燃料質(zhì)量將嚴(yán)重降低,甚至無法成型。
3)加熱溫度
通常情況下,外部加熱溫度為150~300℃。溫度過低,系統(tǒng)輸入的熱量不足以使木質(zhì)素軟化而促進(jìn)顆粒間的黏結(jié),加工的原料不能成型,不能使成型顆粒燃料表面熱分解收縮,增加了與套筒內(nèi)壁的摩擦,加快套筒的磨損,增加成型設(shè)備的功率消耗。溫度過高,電機(jī)功耗減小,成型壓力變小,產(chǎn)品密度降低,成型顆粒燃料表面熱分解加強(qiáng),出現(xiàn)裂紋,導(dǎo)致產(chǎn)品的強(qiáng)度下降。
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