0、前言
由于生物質(zhì)替代燃料具有無污染、可再生等顯著特點(diǎn)，因此日益受到各國的重視。目前，我國的生物質(zhì)能利用是以傳統(tǒng)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(fèi)。生物質(zhì)顆粒燃料經(jīng)專用燃燒器（包括爐、灶等）燃燒后，其熱效率可達(dá)87%～89%。這是因?yàn)槠扑楹蟮慕斩掝w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(chǎn)銷售的
秸稈顆粒機(jī)、
木屑顆粒機(jī)專業(yè)壓制生物質(zhì)成型顆粒燃料。
雖然物料破碎設(shè)備種類很多，但大多是針對(duì)脆性很強(qiáng)的物料（如工業(yè)礦石等）設(shè)計(jì)的，生物質(zhì)中含有大量的纖維，因此需要專門針對(duì)生物質(zhì)特點(diǎn)的破碎設(shè)備。目前，國內(nèi)外已經(jīng)有很多超細(xì)粉碎和精細(xì)粉碎的設(shè)備，這些設(shè)備如果用于大批量的生物質(zhì)精細(xì)破碎，則生產(chǎn)成本高而且生產(chǎn)效率低：而專門針對(duì)生物質(zhì)物料的破碎機(jī)械的產(chǎn)物粒徑都在10mm以上，屬于粗破碎的范圍，如實(shí)地作業(yè)的切碎滅茬還田機(jī)、青飼破碎機(jī)等。因此，必須研究出一套能使生物質(zhì)達(dá)到極細(xì)粒度的破碎系統(tǒng)，以使生物質(zhì)的能量利用率高、新生表面積大、燃燒效率高，而且該系統(tǒng)要具有一定的經(jīng)濟(jì)適用性。
1、用于粉體破碎的主要設(shè)備
1.1破碎系統(tǒng)新工藝概述
本文主要介紹了一套用于生產(chǎn)極細(xì)生物質(zhì)粉體的破碎系統(tǒng)，物料自喂料口加入后在一個(gè)封閉的系統(tǒng)中自行流轉(zhuǎn)，直到細(xì)粉體排出，中間過程無須人工操作，得到的生物質(zhì)粉體平均粒徑可達(dá)到120目，即粒度在0.105—0.149mm。
本套系統(tǒng)主要由進(jìn)料工作臺(tái)、粗破碎機(jī)、精破碎機(jī)、旋風(fēng)除塵器、粉體收集料斗、極細(xì)粉體收集布袋、風(fēng)機(jī)等組成。
1.2粗破碎機(jī)
(1)工作原理
本系統(tǒng)中的粗破碎機(jī)也稱為臥式破碎機(jī)、一級(jí)破碎機(jī)。運(yùn)行時(shí)，工作臺(tái)上的原料借助手動(dòng)推力和破碎室內(nèi)刀片高速旋轉(zhuǎn)形成的負(fù)壓以及系統(tǒng)尾部風(fēng)機(jī)的聯(lián)合作用進(jìn)入破碎室。物料在破碎室中經(jīng)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(yùn)動(dòng)的軌道進(jìn)入出料口．而較大較重的物料則繼續(xù)留在破碎室內(nèi)被破碎。
(2)粗破碎機(jī)結(jié)構(gòu)
粗破碎機(jī)主要由進(jìn)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為2 960 r/min．采用皮帶傳動(dòng)，以減少對(duì)軸的損害，皮帶盤傳動(dòng)比為1:1。根據(jù)轉(zhuǎn)速和生產(chǎn)量選用15kW電動(dòng)機(jī)，完全可以滿足一般生物質(zhì)破碎的需要。在破碎室尾部上端的圓管出口處有一個(gè)篩網(wǎng)，防止粗破碎時(shí)狹長且輕細(xì)的纖維絲從出口處進(jìn)入細(xì)破碎機(jī)中。
在整個(gè)粗破碎機(jī)中，刀片的設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的，它的具體特點(diǎn)如下。
①通常薄刀片可顯著提高生產(chǎn)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(jī)中刀片厚度為4mm。
②刀片越多，物料被破碎的機(jī)會(huì)也越大，但刀片過多，也會(huì)增加破碎機(jī)的空載功率，因此在保證生產(chǎn)率的情況下，應(yīng)盡量減少刀片數(shù)量。本破碎機(jī)
③破碎機(jī)中刀片的排列形式很重要，刀片應(yīng)均勻分布在破碎室的寬度上，并要保證軸的動(dòng)平衡和靜平衡及物料能均勻地分布在破碎室內(nèi)。本破碎機(jī)的刀片交錯(cuò)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(tǒng)中物料為秸稈，質(zhì)地較堅(jiān)硬，使得刀片所受的沖擊載荷對(duì)鎖刀片的銷和軸有一定的影響，因此本破碎機(jī)中的刀片沒有設(shè)計(jì)為固定式，刀片與鎖、銷之間是一種松動(dòng)的聯(lián)接形式。
(3)粗破碎產(chǎn)物分析
粗破碎產(chǎn)物中除了細(xì)、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(chǎn)物平均直徑分布表（各粒度分布選用質(zhì)量百分比）。
1.3精破碎機(jī)
本套系統(tǒng)中的精破碎機(jī)也可稱為二級(jí)破碎機(jī)、立式破碎機(jī)，用于對(duì)粗破碎產(chǎn)物進(jìn)行細(xì)破碎。精破碎機(jī)配置4臺(tái)相同電機(jī)，額定功率均為15 kW，額定電流為28.9 A，轉(zhuǎn)速為2 890r/min。動(dòng)力傳輸采用皮帶傳動(dòng)的方式，皮帶盤傳動(dòng)比為1:1。
(l)工作原理
精破碎機(jī)主要由進(jìn)料管、破碎室、出料管及動(dòng)力傳動(dòng)裝置組成。工作時(shí)，粗破碎產(chǎn)物因破碎室內(nèi)的負(fù)壓迅速由各組刀片附近的人口進(jìn)入精破碎機(jī)。進(jìn)入精破碎系統(tǒng)的物料的平均粒度小于5mm，在精破碎機(jī)中物料主要是借助電機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)與刀片間的研磨以及物料間的互磨以達(dá)到更細(xì)的粒度。經(jīng)研磨與互磨后，粒度小的物料會(huì)浮在上層，隨后被風(fēng)機(jī)從破碎室上端的出口抽到旋風(fēng)除塵器中，而相對(duì)大的顆粒由于重力的原因則留在下層繼續(xù)被破碎。
(2)精破碎機(jī)結(jié)構(gòu)
由于粉體較輕易漂浮，因此將進(jìn)料口設(shè)計(jì)在精破碎機(jī)底部，出料口在頂部。另外，切向喂入能使物料直接進(jìn)入刀片最大線速度區(qū)域，它比軸向喂人的生產(chǎn)效率要高10%-20%．因此精破碎機(jī)上的4個(gè)進(jìn)料口分別布置在4組刀片的切線方向上。
(3)精破碎產(chǎn)物分析
經(jīng)精破碎機(jī)破碎后的秸稈顆粒粒徑在60-200目，表2是秸稈精破碎產(chǎn)物粒度分布表（各粒度分布選用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）。
1.4旋風(fēng)除塵器
從精破碎機(jī)出來的粉體進(jìn)入旋風(fēng)除塵器（進(jìn)口位于其上端）后，小的顆粒從旋風(fēng)除塵器上端另一側(cè)的出口進(jìn)入尾端的布袋中，而大的顆粒則沉降到旋風(fēng)除塵器的底部，進(jìn)入與之連接的大料斗收集器中。
1.5風(fēng)機(jī)
風(fēng)機(jī)裝在整個(gè)系統(tǒng)的最尾端，風(fēng)機(jī)形成的負(fù)壓使被破碎的細(xì)物料不斷涌向下一個(gè)裝置，直至到達(dá)布袋或大料斗收集器。風(fēng)機(jī)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(tǒng)中有可能出現(xiàn)的堵塞情況，并能防止粉塵外泄。因此風(fēng)機(jī)在整個(gè)系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。
一般而言，風(fēng)量過小，會(huì)使系統(tǒng)的產(chǎn)率降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成粉體堵塞系統(tǒng)；風(fēng)量過大，收集到的粉體又不夠細(xì)。因此，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的需要選擇合適的風(fēng)量。
2、運(yùn)行結(jié)果分析
2.1系統(tǒng)運(yùn)行中粗破碎機(jī)和精破碎機(jī)的電流情況
表3是開機(jī)1h內(nèi)精破碎機(jī)中4組刀片電流的變化情況。
本系統(tǒng)中粗破碎機(jī)和精破碎機(jī)所使用的電動(dòng)機(jī)均為15 kW電機(jī)，額定電流為29.8 A。在運(yùn)行過程中為了減少對(duì)電機(jī)的損耗，加料時(shí)要通過工作臺(tái)旁邊的電控柜嚴(yán)格控制加料速度，使電機(jī)電流控制在額定電流以內(nèi)。在試驗(yàn)中，粗破碎機(jī)的電流二直穩(wěn)定在20～25 A，平均值為23 A;風(fēng)機(jī)電流在3～5 A，平均值為4.5 A；精破碎機(jī)中4組刀片的電流有所波動(dòng)。由表3可以看出，在25 min時(shí)．4組刀片電流均達(dá)到一個(gè)高峰，說明此時(shí)喂料過快；在45 min時(shí)，4組刀片電流基本都接近額定電流，此時(shí)應(yīng)減慢加料速度。
2.2經(jīng)濟(jì)分析
本系統(tǒng)每小時(shí)耗電66.58 kWh．當(dāng)?shù)仉妰r(jià)為0.70元/kWh，則每小時(shí)電費(fèi)為46.61元。本套系統(tǒng)的產(chǎn)量為500 kgfh，則系統(tǒng)生產(chǎn)1t玉米秸稈粉體需電費(fèi)93.22元。
每收購1t玉米秸稈原料需120元（含運(yùn)輸費(fèi)用）。在生產(chǎn)中，按一天兩班工作制，每天工作8h，生產(chǎn)量為5 t/d計(jì)算，每生產(chǎn)It粉體需人工費(fèi)10元，每噸粉體的包裝及運(yùn)費(fèi)需25元，可初步計(jì)算出每生產(chǎn)1t粉體的成本為253.22元（表4）。
3、結(jié)論
本破碎系統(tǒng)得到的產(chǎn)物平均粒徑為120目，產(chǎn)率能達(dá)到500kg/h，每噸成本為253122元。
系統(tǒng)中的兩大主要設(shè)備——粗破碎機(jī)和精破碎機(jī)的額定電流均為28.9 A，但運(yùn)行時(shí)平均電流為20-25 A，因此設(shè)備的使用效率并未達(dá)到最佳狀態(tài)，應(yīng)通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速、風(fēng)量等工藝參數(shù)使設(shè)備的使用狀況達(dá)到最佳狀態(tài)。
由于粗破碎機(jī)和精破碎機(jī)轉(zhuǎn)速高，再加上刀片對(duì)物料的高頻率沖撞，使得系統(tǒng)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(dòng)平衡。
相關(guān)粉碎機(jī)揉搓機(jī)產(chǎn)品：
1、
秸稈粉碎機(jī)
2、
鍘草機(jī)
3、
木材撕碎機(jī)
