0、引言
生物质具有资源分散、能量密度低、储运及直接利用不方便等缺点，这些不利因素严重地制约了其大规模应用。生物质成型技术可将农业剩余物、林业剩余物等生物质从松散、无定形的状态压缩成有固定形状、密度大、能量密度高的成型燃料，密度为700～1400 kg/m3，能量密度与中值煤相当。生物质压缩成型燃料可以节约生物质燃料的运输和储存费用，扩大应用范围，提高燃烧效率，同时可以减少煤燃烧所带来的环境污染，有利于社会的可持续发展。生物质固化成型在生物质干燥、粉碎、压缩成型等技术及设备方面已有许多研究成果，但要达到生物质成型燃料的规�；茫唤鲆垢鞯ヌ迳璞复锏侥舛ǖ男阅苤副�，同时还要将这些设备进行合理的配置和系统整合，使其满足一体化、自动化的要求，进而能够规模化运行，满足实际生产需要。本文对生物质干燥、粉碎和
颗粒机压缩成型等单体设备进行了一体化和自动化研究设计，为农林剩余物等生物质的规�；锰峁┘际趸『筒慰�，富通新能源生产销售
木屑颗�；�、
秸秆压块机等生物质燃料成型机械设备，同时我们又大量出售杨木木屑和玉米秸秆颗粒燃料。
1、生物质成型系统一体化设计
1.1生物质成型系统一体化流程
生物质成型系统包含了干燥、粉碎、水分调整、输送、压缩成型、冷却干燥分离等生产环节，各个设备组成了有机的整体，从而实现生产工艺一体化运行。
该系统集生物质的干燥、粉碎和压缩成型等设备于一体，其技术路线：将生物质原料送人干燥机，干燥机的热源由热风炉提供，热风经过沉降配风后进入干燥机：干燥后的物料含水不均匀度小于3%，其含水率可灵活调节。干燥后的生物质进入粉碎系统，利用平衡性好、振动小、粉碎效率高的生物质粉碎机进行粉碎，使其粒径满足下一步的木屑颗粒机压缩成型。粉碎后的生物质经自动传输系统进入压缩成型机，压缩后形成密度为0.9～1.3g/cm3的生物质成型燃料。
1.2生物质成型系统主要设备
(1)物料干燥系统
干燥是生物质成型的首要环节，本系统干燥机的供热热源由热风炉提供，该热风炉以生物质原料为燃料，热风通过沉降配风后，烟气温度控制在350℃左右，然后进入干燥机。
(2)物料粉碎收集系统
干燥后的物料经粉碎机粉碎后由旋风分离器收集，经螺旋输送机进入喂料搅拌器。针对原料中含水率差别比较大，粉碎物料种类不固定，研制了具有较好物料适用性和水分适用性的组合式生物质切揉粉碎机，它在主轴上安装有风叶，可以一定的风速把物料吹出粉碎室。旋风分离器不再单独配置风机，要选用阻力较小、效率高的分离器。
(3)加水搅拌系统
如果粉碎后的生物质物料含水率过低，可在料仓内加水调至含水率为12%～30%，并在喂料搅拌器内搅拌均匀，送入制�；�。水在水箱中由一增压泵加压后喷入喂料搅拌器内，使物料的含水率适中。
(4)制粒系统
粉碎后的物料在生物质压缩成型机内压缩成型，成型燃料由斗式提升机送入冷却干燥器。成型燃料输送系统的燃料输送量取决于线载荷的值（单位长度上物料的重量）和提升速度。
(5)冷却干燥分离系统
在于燥冷却器内成型燃料由冷空气冷却干燥后落人分离器，完成成型燃料与未成型粉料的分离。成型燃料机出口处成型燃料的温度为60—70℃，含水率为12%～25%，此时成型燃料的硬度较低，不易贮存与运输，需将其冷却干燥与分离。
1.3生物质成型系统一体化配置及效果
该生物质成型系统中单台设备的选择：干燥设备的干燥能力为300—1 500 kg/h，粉碎设备的粉碎能力为300—500kg/h，成型设备的成型能力为300～1500kg/h，生物质热风炉的功率可选择0.1～0.5 MW．旋风分离器圆桶直径为400—2 000mm，成型燃料输送系统采用斗式提升机，电机功率为1.2～6.0 kW。主要设备可合理匹配，根据规�；枨笞槌上嘤Φ纳镏食尚腿剂舷低�。
在生物质物料干燥过程中采用生物质热风炉提供热源，设备热利用率可达70%以上，一体化的生物质成型系统电耗小于100 kWh/t．人工费不超过100元/t。
2、生物质成型系统自动化设计
2.1生物质成型系统自动化设计总体要求
生物质成型系统自动化设计的总体要求：系统可根据原料的种类、含水率等要求，对生产线的运行参数进行自动调整。针对玉米秸秆、玉米芯、稻草、小麦秸秆、棉花秸秆、木屑、锯末等原料的不同特点和成型参数的要求，有不同的控制程序，分别调用相应的数据库，使其在最佳状态下工作。针对成型工艺的不同过程，也应有相应的子程序，使各个工段的设备在最佳状态下工作：热风炉运行的自动控制，使其可根据总程序的要求提供相应温度与总量的热风；干燥机运行的自动控制，可使干燥机在总程序的要求下以最高的热利用率把生物质原料干燥到合适的含水率：加水过程控制，如生物质的含水率低于成型工艺要求的最佳含水率，可向粉碎后尚未成型的生物质原料加入一定的水分，达到成型工艺的要求。
2.2生物质成型系统主要自动控制部分及效果’
生物质成型燃料的控制系统工艺流程如图2所示。其过程可分为热风控制系统、干燥控制系统、加水控制系统与成型控制系统。
控制系统可对进入成型机前的生物质的含水率、粉碎机和成型机的电流、进入干燥机前的热风与排出的湿气温度、成型仓的温度进行在线检测。其主要调节功能：可对热风炉的加料与鼓风、干燥机的进料皮带机、配风电机、干燥机的拖动电机进行无级调节。其控制过程：控制系统检测到成型原料的含水率高于所需含水率时，可同时调用热风控制程序，增加高温烟气的产量，温度要保证在设定的温度，同时降低拖动电机的转速，使干燥机的热利用率保持在较高的水平。如含水率低于设定的值，则向相反的方向调节，启动加水程序，增加原料含水率，以满足成型机对原料水分的要求�？刂葡低臣觳獾椒鬯榛虺尚突闹鞯缁ぷ鞯缌鞔笥谏瓒ㄖ凳�，则减少干燥机进料皮带的转速，减少给料量，同时热风炉的产风量也相应减少，干燥机拖动电机转速增加�？刂葡低秤布渲萌缤�3所示。
热风控制系统如图4所示，控制系统检测到进入成型机的物料含水率高于最佳成型所需含水率时，启动热风控制系统子程序，发出增加热风量的指令，其运行过程：按设定比例增加进料电机与风机转速，从而按比例增加热风炉的进料量与空气量，提高热风炉的输出负荷；同时控制系统检测到热风温度高于350℃时，增加配风风机转速，提高冷空气进入量，使热风温度维持在350℃左右；当控制系统检测到进入成型机的物料含水率低于最佳成型所需含水率时，热风系统按相反的方向调整各电机减速，从而减少热风的输出量。该子程序可根据物料的脱水量，为干燥机提供所需的最佳温度与风量的热空气。
干燥控制系统如图5所示，该子程序可保证干燥机在设定的最佳工况下运行，能保证进风温度为350℃时，排风温度为80℃。
干燥控制系统检测到干燥机排烟温度增加时，就发出降低拖动电机转速指令，增加原料的干燥时间，使干燥机排气温度维持在设计的80℃，使干燥机的干燥效率最高。干燥系统运行参数的控制过程：加入物料的含水率增加时，在控制系统的作用下，热风炉提供的高温烟气量也相应增加，如物料干燥时间不变，排烟温度升高，其干燥效率会下降，而干燥控制子程序能较好地解决这个问题。当控制系统检测到干燥机的排气温度高于设定的80℃时，控制系统的干燥子程序启动，发出指令降低电机转速，提高物料干燥时间，高温烟气能充分与物料换热，从而降低排气温度，可保证干燥机在较高的效率下工作。
通过原料水分传感器及成型压力传感器连续测量设备生产过程中原料水分和成型压力的变化，根据测量值采用微电脑自动调整进料系统的加水装置的喷水速率以及加料绞龙的给料速率，从而保持成型设备始终在最佳的成型原料水分及压力下工作，达到最经济的运行状态。其水分控制精度在t3%以内，成型压力控制精度在±lMPa以内。
生物质成型系统采用控制理论和技术，根据原料的进料量、粉碎量、供热量、出料量及物料水分含量等条件的变化自动调整设备运行工况，实现全系统的自动化运行和调节，使该系统连续稳定运行，提高了设备的技术集成化水平，进一步降低成本，提高产量。
3、结语
(1)研究设计出包括生物质干燥、粉碎、水分调整、输送、压缩成型、冷却干燥分离系统等生物质成型设备及生产工艺流程，实现了系统的一体化运行，降低了能耗及费用。
(2)采用控制理论和技术，根据原料种类及含水率等条件的变化，自动调整设备运行工况，实现整套设备自动化运行，从而使系统连续稳定运行，减少了人工操作，形成规�；�。
(3)生物质原料干燥过程采用生物质热风炉提供热源，不消耗传统能源，降低了系统整体能耗，实现了能源的自循环利用。
(4)本文只是对生物质成型系统进行了一体化、自动化设计，而不断改进成型系统各个设备性能、减少能源消耗也是提高生物质能源化利用水平的主要研究方向之一，富通新能源不但生产销售
木屑颗�；�、
秸秆压块机等生物质燃料成型机械设备，而且还大量销售生物质颗粒燃料。
