[發(fā)明專利]生物質(zhì)平模顆粒自動化成型系統(tǒng)

無效

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• 申請日: 2011-11-30
• 公開（公告）號: CN102517112A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜金宇
• 申請（專利權(quán)）人: 杜金宇
• 主分類號: C10L5/44
• 分類號: C10L5/44;B01J2/22
• 代理公司: 鄭州聯(lián)科專利事務(wù)所(普通合伙) 41104
• 代理人: 時(shí)立新

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物質(zhì)燃料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及生物質(zhì)平模顆粒自動化成型系統(tǒng)。

背景技術(shù)

國外成型燃料的發(fā)展分為三個階段：從20世紀(jì)30～50年代為研究、示范、交叉引進(jìn)階段，研究的著眼點(diǎn)以代替化石能源為目標(biāo)；20世紀(jì)70～90年代為第二階段，各國普遍重視了化石能源對環(huán)境的影響，對數(shù)量較大的、可再生的生物質(zhì)能源產(chǎn)生了興趣，開展生物質(zhì)致密成型燃料的研究，到90年代，歐洲、美洲、亞洲的一些國家在生活領(lǐng)域比較大量的應(yīng)用生物質(zhì)致密成型燃料；20世紀(jì)90年代后期至今為第三階段，首先以丹麥為首開展了規(guī)模化利用的研究工作，丹麥著名的能源投資公司BWE率先研制成功了第一座生物質(zhì)致密成型燃料發(fā)電廠，隨后，瑞典、德國、奧地利等國家先后開展了利用生物質(zhì)致密成型燃料發(fā)電和作為鍋爐燃料研究。目前丹麥已經(jīng)建立了130座發(fā)電廠，美國已經(jīng)在25個州興建了樹皮成型燃料加工場，每天生產(chǎn)燃料超過300噸。但生物成型燃料以歐洲的一些國家如丹麥、瑞典、奧地利發(fā)展最快。例如，瑞典人均生物質(zhì)致密成型燃料消耗量達(dá)到160㎏/年。歐洲現(xiàn)有近百家生物質(zhì)致密成型燃料加工廠，農(nóng)場主以秸稈為原料，靠近城市的加工廠以木屑為原料。

我國的生物質(zhì)致密成型技術(shù)的研究和開發(fā)起步較晚。“七五”開始，國內(nèi)的一些研究所和企業(yè)開始對生物質(zhì)致密顆粒成型機(jī)及生物質(zhì)成型理論研究。2000年前后，一些單位先后研制和生產(chǎn)了幾種不同規(guī)格的生物質(zhì)顆粒成型機(jī)和碳化機(jī)組，這些設(shè)備包括機(jī)械沖壓式顆粒成型機(jī)、液壓驅(qū)動式顆粒成型機(jī)、電加熱螺桿顆粒成型機(jī)等。但這些設(shè)備存在著一些諸如成型筒及螺旋軸磨損嚴(yán)重、壽命較短、電耗大等缺點(diǎn)。進(jìn)入21世紀(jì)，國家開始對各種可再生清潔能源開發(fā)重視，生物質(zhì)成型燃料也進(jìn)入了良好的發(fā)展階段，顆粒狀、小方塊狀成型燃料也引起高度關(guān)注。目前，包括國內(nèi)很多企業(yè)和大專院校、科研院所開發(fā)成功擠壓式、液壓沖擊式、螺桿式成型燃料生產(chǎn)設(shè)備，并在取暖爐、鍋爐、機(jī)制木炭生產(chǎn)等方面廣泛使用。我國從20世紀(jì)80年代引進(jìn)螺旋推進(jìn)式秸稈顆粒成型機(jī)，先后有幾十家研究院所、生產(chǎn)企業(yè)投入成型燃料技術(shù)研究與開發(fā)利用工作。目前，比較成熟的技術(shù)有：螺旋擠壓成型、活塞擠壓成型、環(huán)境擠壓成型、平模擠壓成型等。

目前，國內(nèi)外還少有完整的此類成套集成化設(shè)備，居多的都是單一的壓縮成型設(shè)備，而最常見的壓縮成型設(shè)備主要包括螺旋擠壓式顆粒成型機(jī)、活塞沖壓式顆粒成型機(jī)和壓輥式顆粒成型機(jī)。

螺旋擠壓式顆粒成型機(jī)是開發(fā)應(yīng)用最早的顆粒成型機(jī)，它是靠外部加熱成型套筒，使成型溫度保持在150~300℃之間，利用螺桿來推進(jìn)和擠壓生物質(zhì)，成型溫度使生物質(zhì)中的木質(zhì)素和纖維素軟化，進(jìn)而致密成塊狀燃料。該成型及具有運(yùn)行平穩(wěn)、連續(xù)生產(chǎn)成型燃料易燃等優(yōu)點(diǎn)，但存在原料含水率要求高、成型部件使用壽命短、能耗高等缺點(diǎn)。

活塞沖壓式顆粒成型機(jī)一般不用外部加熱，是靠活塞的往復(fù)運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)原料的壓縮成型，通常用于生產(chǎn)實(shí)心棒狀或塊狀燃料。按驅(qū)動類型，活塞沖壓式顆粒成型機(jī)可分為機(jī)械式和液壓式兩種，前者是利用飛輪儲存的能量，通過曲柄欄桿機(jī)構(gòu)帶動沖壓活塞將原料壓縮成型；后者是利用液壓油缸所提供的壓力，帶動沖壓活塞使生物質(zhì)沖壓成型。活塞沖壓式顆粒成型機(jī)具有成型部件是有壽命長、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，但也存在機(jī)器運(yùn)行穩(wěn)定性差、噪音大、潤滑油污染嚴(yán)重等缺點(diǎn)。

壓輥式顆粒成型機(jī)的基本工作部件有壓輥和壓模組成，其中壓輥可繞自己的軸轉(zhuǎn)動，其中外周加工有齒和槽，便于物料壓入和防止打滑，壓模上設(shè)計(jì)有一定數(shù)量的成型孔。它的工作原理是：在壓輥的作用下，進(jìn)入壓輥和壓模之間的生物質(zhì)原料被擠壓入成型孔內(nèi)然后被擠出，在出料口處被切成一定長度的成型燃料。按照結(jié)構(gòu)不同，壓輥式顆粒成型機(jī)可分為平模造粒機(jī)和環(huán)模造粒機(jī)，其中環(huán)模造粒機(jī)又可分為臥式和立式兩種機(jī)型。

總體來說，國內(nèi)生物質(zhì)平模成型方面的研究已經(jīng)取得一些進(jìn)展和成果，但是在研制方法、工藝流程和設(shè)備整體匹配性能分析方面還存在一些問題。（1）、平模成型理論基礎(chǔ)薄弱，生物質(zhì)的成型特性和機(jī)理研究還不夠系統(tǒng)和深入，目前尚未有生物質(zhì)平模技術(shù)及設(shè)備的開發(fā)和應(yīng)用；（2）、主要部件設(shè)備存在磨損嚴(yán)重，維修周期短，耗能高等缺點(diǎn)，并且在一體化、自動化的生物質(zhì)平模成型研究還很不成熟，平模成型與其他設(shè)備如干燥設(shè)備、粉碎設(shè)備的銜接還不是很好；（3）、平模成型在模具上缺少多樣化，難以滿足不同生物質(zhì)利用設(shè)備需求；（4）、國外生物質(zhì)平模壓縮成型技術(shù)比較成熟，有的國家如北歐已經(jīng)形成較大的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，但設(shè)備復(fù)雜，造價(jià)很高，且適用原料主要為林業(yè)生物質(zhì)，不適合我國國情。

發(fā)明內(nèi)容