生物质环模成型机可按生产的产品尺寸规格进行分类,主要分为生物质环模颗粒成型机和生物质环模颗粒成型机。本文重点对农业部规划设计研究院在北京大兴基地研制的两种典型环模成型机进行分析比较。
2.1生物质环模颗粒成型机
生物质环模颗粒成型机生产的颗粒燃料,通常为圆柱形,直径一般不大于25mm,长度不大于其直径的4倍;常见的直径尺寸有6,8,10mm。颗粒燃料的密度大于压块燃料,达1.2~1.4t/m3。由于颗粒燃料直径较小,模孔压缩比较大,对原料含水率要求较高,一般在含水率为12%~15%、原料粒径为1~5mm时适合成型。
环模颗粒成型机及关键部件见图1和图2,该机型采用环形压模和与其相配的圆柱形压辊为主要工作部件,主要由喂料、搅拌、传动及润滑系统组成。因其压模轴线通常为水平布置,故常称卧轴环模颗粒成型机。
环模颗粒成型机工作原理:原料在配料仓经专门配置的抄板搅拌混合,调质处理,随后螺旋供料器将物料喂入压粒器制粒。在压粒器内,匀料板将调质好的物料均匀地分配到模、辊之间。
环模由电机带动回转,安装于环模内的2只压辊在模辊间的物料及其间的摩擦力作用下只自转不公转。由于模、辊的旋转,将模、辊间的物料钳入、挤压,后成条柱状从模孔中被连续挤出来,再由安装在压模外面的固定切刀切成一定长度的颗粒燃料。
制粒系统工艺流程主要包括原料干燥、粉碎(除尘)、气流输送、收集、原料混合搅拌、螺旋输送、制粒成型、切断、冷却、包装、入库等工序。
2.2生物质环模压块成型机
生物质环模压块成型机生产的压块燃料,通常为棱柱形或圆柱形,其直径或横截面的对角线一般大于25mm,长度不等。由于模孔横截面尺寸为30mm×32mm,模孔压缩比较小,对原料含水率要求宽松一些,一般为10%~20%。
环模压块成型机的主要工作原理不同于环模颗粒成型机,它的主要工作部件是由固定的单列方模孔的环模和转动的单一偏心压轮组成。粉碎后的秸秆物料经喂料口进入带有不等螺距的内外螺带的机体腔仓中,随着主轴体的转动,将物料推至环模腔中,并布满环模沟槽,由沿着环模沟槽内切公转和摩擦自转的偏心压轮将物料挤压进环模孔中。环模压块成型机主轴体与偏心压轮有一定的偏心距形成主轴体的旋转扭力臂,偏心压轮的半径形成了传动扭力臂,主轴体的动力作用点在偏心压轮的轴心上形成主轴圆周力。偏心压轮每完成一次公转周期就将布满环模沟槽内的物料挤压入模孔内,从而形成了燃料块的一个压层。
随着物料的不断喂入和偏心压轮的公转、自转,便接连不断地形成无数个物料压层,相继地挤入模孔中,通过模孔中不断呈柱状挤出,然后与出料罩斜面接触,被撅成一定长度的方形柱状物。
压块系统工艺流程主要包括原料干燥、粉碎(除尘)、输送、成型、冷却、包装等工序。
2.3环模颗粒成型机与环模压块成型机性能对比
由于环模颗粒成型机的环模内径不**过500mm,因此环模可以整铸;采用动模式驱动,喂料方便,可以获得更高的转速;颗粒产品的质量好,密度大,能达1.2~1.4t/m3,生产率达1.5~2t/h,成型率不低于95%。
由于环模颗粒成型机的环模内径**过800mm,因此环模采用分体式模块组成;采用动轮式驱动,主运动部件质量轻、节能,但可能导致喂料不均匀;压块产品的生产率高,能达3~4t/h,密度适中,为0.6~1.0t/m3,成型率在90%。
总之,环模颗粒成型机采用双压辊结构受力比较均匀,压制的颗粒产品成型率高、密度大、质量好、更易于储存,目前颗粒燃料已经有了稳定的商业化市场;环模压块成型机采用单压轮结构,物料摄入区域大、生产率高、对物料的含水率适用范围也比较宽,生产的工序少、设备投资少、人工成本和能耗低、产品价格低。