0、引言
我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)林廢棄物資源十分豐富。據(jù)保守估計，全國農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)量為6億t左右，除去部分作為造紙原料和畜牧飼料外，大約3億t可作為燃料利用，折合約1.5億t標準煤。但農(nóng)作物秸稈具有資源分散、能量密度低、容重小和儲運不方便等缺點，嚴重地制約了其大規(guī)模應用。秸稈成型顆粒燃料是生物質(zhì)能開發(fā)利用技術(shù)的發(fā)展方向之一，農(nóng)作物秸稈成型后作為燃料具有可再生性及排放污染性小的特點，是化石燃料的重要替代燃料之一。秸稈燃料成型技術(shù)可將各類農(nóng)作物秸稈原料經(jīng)粉碎和高壓成型等環(huán)節(jié)，使原來分散的、沒有一定形狀的原料壓縮成具有一定幾何形狀和密度較大的成型燃料．該燃料可應用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活領域，市場需求量巨大，前景廣闊。目前，每到農(nóng)忙季節(jié)，無法處置的秸稈被隨意焚燒，不僅浪費資源而且嚴重污染環(huán)境，秸稈燃料成型技術(shù)對于保護生態(tài)環(huán)境、減少一次性能源消耗意義重大，具有明顯的經(jīng)濟、環(huán)境和社會效益，秸稈顆粒機壓制的秸稈顆粒燃料如下所示：
自20世紀80年代中期，我國就開始了成型燃料的開發(fā)研究，一方面組織科技攻關(guān)，另一方面引進國外先進機型，經(jīng)消化、吸收，研制出各種類型的適合我國國情的生物質(zhì)壓縮成型機，用以生產(chǎn)棒狀、塊狀或顆粒狀生物質(zhì)成型燃料。秸稈燃料成型設備類型按成型原理主要有三大類，即：螺旋擠壓成型機、柱塞沖壓式成型機和模輥擠壓式顆粒成型機。富通新能源生產(chǎn)的是環(huán)模式秸稈顆粒機。目前，農(nóng)作物秸稈固化成型設備存在有生產(chǎn)率低、成型能耗高、主要工作部件壽命短、機器故障率多、費用高等方面問題。為此，在研究其他類型秸稈燃料成型機結(jié)構(gòu)特點的基礎上，設計了9JZ-32型秸稈燃料成型機。該機采用平模擠壓成型技術(shù)，產(chǎn)量高、能耗相對螺旋擠壓和活塞沖壓技術(shù)低，其能夠適應的原料廣，設備的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、質(zhì)量輕，可移動性強，顆粒成型能耗低、成本低，能夠得到較好的應用和推廣。1、整機結(jié)構(gòu)及工作原理
1.1整機結(jié)構(gòu)
9J2-32型秸稈燃料成型機是一種動輥平模式秸稈燃料成型機。主要由加料斗、壓輥部件、平模部件、主軸部件、出料斗、機架、變速箱、電動機等組成。該機把秸稈等生物質(zhì)原料粉碎壓縮制成高效、環(huán)保的成型燃料，具有產(chǎn)量高、耗電少、操作簡單、環(huán)境無污染等優(yōu)點。
1.2工作原理
該機配置Y250M-8電動機，動力經(jīng)聯(lián)軸器傳遞給變速箱，輸出軸與9J2-32型秸稈燃料成型機的主軸部件直聯(lián)，形成了一個結(jié)構(gòu)緊湊、效率高的傳遞動力系統(tǒng)。工作時，將準備壓制的秸稈或牧草粉碎成30 mm以內(nèi)的小段，含水率控制在15%～30%范圍內(nèi)，經(jīng)加料斗將物料送人秸稈燃料成型機內(nèi)：主軸部件帶動壓輥部件轉(zhuǎn)動，壓輥輪緊貼在多孔平模上，當壓輥輪旋轉(zhuǎn)時，即把秸稈物料從模孔中強制擠出，形成柱狀物料，經(jīng)出料斗收集，回涼后裝袋包裝。
2、主要工作部件選型與設計
2.1機架的設計
機架是機器的基礎框架，由中間筒和底座等組成。底座采用優(yōu)質(zhì)國標槽鋼焊接而成，在機架主要結(jié)合部加以必要的支撐以保證機架的強度，底座上主要安裝有電動機、減速箱以及中間筒等部件。中間筒用碳素鋼板焊合，兩端焊合法蘭盤，其上部支撐平模部件，下部與底座連接。整體結(jié)構(gòu)設計緊湊，可靠。
2.2平模部件設計
平模是秸稈燃料成型機的關(guān)鍵部件，又是主要易損件，平模的材料及熱處理與平模的使用壽命密切相關(guān)。該機采用優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼40Cr，鍛造毛坯經(jīng)機加工后，進行滲碳淬火處理，使其表面硬度達到HRC58-62，具有足夠的表面硬度和韌性，提高了使用壽命。
平模的孔形、厚度、開孔率以及模孔的排列方式、長徑比對結(jié)構(gòu)強度及使用壽命有很大影響，并直接影響制粒質(zhì)量、生產(chǎn)率及能耗。壓模的孔徑太小、厚度太大會使生產(chǎn)效率降低，且增加其成本費用，但如果孔徑太大、厚度不夠就會使成型顆粒密度松散，影響成型燃料的質(zhì)量；開孔率的選擇要在保證壓模結(jié)構(gòu)強度的條件下盡可能地增加開孔率來提高生產(chǎn)率。
2.3壓輥部件的設計
壓輥部件是秸稈燃料成型機的主要部件，與平模部件共同作用將秸稈物料擠壓入模孔，在模孔中受壓成型。成型壓力是秸稈壓縮成型最基本的條件，原材料被施加足夠的壓力后才能夠成型，壓力不足時將不能成型，而壓力到達一定值后繼續(xù)增加，成型燃料密度的增加會變得緩慢。該機壓輥部件采用三軸均布結(jié)構(gòu)，受力均勻，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)；在相同的出模時間內(nèi)較二軸結(jié)構(gòu)擠壓次數(shù)增多，成型率高，并且增加了壓制區(qū)，提高了生產(chǎn)效率。
9J2-32型秸稈燃料成型機的壓輥制成錐形，設計了100錐角。使其兩端與模盤內(nèi)、外圈線速一致，不出現(xiàn)輪與模的錯位摩擦，減少了阻力，降低了動能損耗，延長了模具的使用壽命；物料受力一致，增加了成品的均勻性。另外采用大直徑壓輥，加大了軸承承受力，提高了設備的壽命，壓力大，對原料的適應性廣：增加了攫取角度使壓制室空間得到增加，從而提高了生產(chǎn)效率。
該機壓輥具有自動調(diào)節(jié)功能：利用推力軸承雙向旋轉(zhuǎn)的原理自動調(diào)節(jié)壓力角度，使物料不擠團、不悶機，保證出料成型的穩(wěn)定。采用帶成型槽模盤與壓輥相配合結(jié)構(gòu)，在物料被壓縮前物料均衡結(jié)構(gòu)將多余物料驅(qū)走使物料在模盤成型孔上面，保證壓輥作用力直接傳遞給被壓秸稈物料，提高效率，降低成型電耗。
壓輥部件結(jié)構(gòu)如圖3所示。壓輥材料采用優(yōu)質(zhì)合全結(jié)構(gòu)鋼40Cr機加工后，進行滲碳淬火處理，使其表面硬度達到HRC52-56，具有足夠的表面硬度和韌性，其硬度略低于平模表面硬度，從而使平模與壓輥具有合理的匹配使用壽命。壓輥的表面設計為拉絲表面，使其表面粗糙，以增加摩擦系數(shù)，提高防滑能力；并且溝槽做成封閉型，以減少物料的滑移。
2.4主軸部件的設計
主軸部件連接變速箱與壓輥部件，傳遞動能。主軸轉(zhuǎn)速對生產(chǎn)率、能耗影響較大，提高轉(zhuǎn)速能夠增大生產(chǎn)率，降低能耗。根據(jù)試驗結(jié)果，取n=108r/min。模輥間隙對成型率影響很大，間隙越大，成型率越低，該機主軸部件上設計安裝了模輥間隙調(diào)整墊，工作中能夠?qū)㈤g隙調(diào)整到最優(yōu)值0.2 mm。主軸材料采用優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼40Cr機加工后，進行調(diào)質(zhì)熱處理，使具有足夠的強度和表面硬度，從而提高了使用壽命。
2.5電機及變速箱的設計選型
根據(jù)理論計算和實測，采用Y250M-8型電機，主要參數(shù)為380V，30 kW，735 r/min。變速箱設計為齒輪減速，速比為6:41，運行良好。
3、9J2-32型秸稈燃料成型機的主要技術(shù)指標
3.1該機主要技術(shù)指標
產(chǎn)量：3t/h;功率：30kW。
3.2秸稈成型燃料主要技術(shù)參數(shù)
密度：800-1400 kg/m3；水分<15%。
秸稈成型燃料燃燒后的灰分處理：燃盡率可達96%．剩余40/0的部分可以回收做鉀肥，實現(xiàn)了“秸稈—燃料_+肥料”的有效循環(huán)。
3.3影響秸稈燃料成型的因素
秸稈原料的種類、含水率、粒度大小和均勻性對秸稈燃料成型均有影響。秸稈應粉碎成30 mm以內(nèi)的小段，利用干燥設備或系統(tǒng)將秸稈干燥到合適的含水率，以15%-20%之間為最佳。另外，成型后注意不要隨即裝袋，因熱脹冷縮的原理，待冷卻后再裝袋運輸。
4、結(jié)語
9J2-32型秸稈燃料成型機設計完成后進行了試驗，并測試了相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)。該機物料適應性廣、產(chǎn)量高、噸料耗電低、機械運行壽命長維修率低、操作簡單使用方便。秸稈經(jīng)成型機加工后，方便運輸、保存，滿足了商品化的要求。秸稈燃料可替代煤炭用于炊事、取暖、發(fā)電等多種用途，生物質(zhì)燃料與礦物質(zhì)燃料相比對環(huán)境污染小，易取、價廉、資源豐富。隨著煤、石油和天然氣的存儲日益減少，其價格不斷上漲，作為可再生能源的秸稈成型燃料將成為化石燃料的有益補充和替代燃料之一，其價格也將隨之升高。我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)林廢棄物資源十分豐富，如轉(zhuǎn)化為秸稈燃料，其經(jīng)濟效益和社會效益是十分巨大的。
轉(zhuǎn)載請注明：富通新能源秸稈顆粒機m.ac12313.com
