0、引言
环境与能源问题早已成为世界关注的热点，石油和煤炭等传统能源的大量开发与使用，对生态环境造成了极大的影响与破坏。随着我国经济的快速发展，对能源的需求与日俱增，作为一个煤炭大国，过度的开采造成煤炭资源量越来越少，且不断引发矿区沉降与污染等各种破坏生态环境的人为灾害。由于我国石油储量不足，需要进行大量进口，在纷繁复杂的国际形式下，容易受制于人，引发我国的能源�；�。寻找并开发可再生能源进行能源补充是缓解矛盾的有效途径之一。目前，我国每年秸秆的产量约为8亿t，除一部分作为畜牧饲料、肥料还田、造纸原料及农村取暖燃料外，大约有4亿t秸秆可以作为生物质颗粒的原材料使用，折合约3亿t标准煤。林业废料及树木枝丫每年产量约为9亿t，大约有3亿t可以作为生物质颗粒的原材料使用，折合约2亿t标准煤。由于生物质原材料分布广阔而且分散，运输和储存成本较高，生物质颗粒成型机的关键部件一环模在制粒过程中受到物料磨损与压辊的交变压力作用，导致其寿命短、成本高、经济效益差，使生物质能不能很快地成为商品能源。但是，利用生物质固体成型技术将这些废弃物转化成高效的燃料，依旧是利用生物质能源的有效途径之一，需要不断去研究和探索，富通新能源专业生产销售销售
木屑颗�；�、
秸秆颗�；�等生物质颗粒燃料成型机械设备，同时我们也有大量的杨木木屑颗粒燃料出售，生物质颗粒燃料如下所示：
1、生物质颗粒成型机理
1.1生物质组成成分
生物质原材料主要成分有纤维素、半纤维素以及木质素等，植物细胞壁的主要成分之一就是纤维素。纤维素是由葡萄糖构成的线形高分子，在生物质中的含量越高，植物的细胞组织就越发达，在生物质颗粒压制过程中就需要更大的成型压力，即纤维素在生物质中的含量高低决定了其在常温条件下颗粒成型的难易程度。半纤维素是一种多糖聚合物，在植物细胞壁中起到使纤维素和木质素相互贯穿的作用。木质素可以增强植物自身的机械强度，它是一类复杂的芳香聚合物，是植物中纤维素的粘合剂，当温度升高到80～120℃时，它开始软化，粘合力也随之增强。生物质颗粒成型不改变生物质原材料的化学成分，依然保持生物质本身能燃尽及易挥发的特点。
1.2颗粒成型过程
生物质原料粒子在压缩开始阶段，松散堆积的固体颗粒排列结构开始改变。在成型压力作用下，原料粒子进入环境，并填满粒子之间的空隙，粒子的相互位置在运动中不断地发生着变换，将原料粒子之间的空气挤出。较大的木质纤维颗粒在巨大的成型压力作用下开始破裂，同时发生塑性流动，原料粒子之间因互相啮合变得十分紧密。在垂直于主应力方向上，原料粒子不断延展继续填充空隙。压辊的挤压运动及原料粒子间的摩擦会产生许多热量，木质素软化且粘合力随之增强，在与纤维素的共同作用下使生物质逐渐成形。此时，在成型块的内部尚有残余应力存
在，在压辊的挤压作用下，成型块进入环模�？椎谋Ｐ徒锥危谡庖唤锥蜗焕诒３中巫吹牟杏嘤α�，最终使生物质颗粒定型。
1.3影响颗粒成型因素
1.3.1原料粒度的影响
在确定最佳成型环模压缩比、最适宜成型水分范围和�？字本段�8mm的条件下，分别以4种粒度的玉米秸秆作为原料，测试这类农作物最适宜成型粒度的范围，结果如表1所示。
表1 原料在不同粒度范围内成型测试结果
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粒度范围/mm |
密度 /t·m-3 |
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0～1 |
1.13 |
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1～5 |
1.25 |
|
5～10 |
1.01 |
|
＞10 |
0.79 |
由表1的数据可以发现，当生物质原料粒度超过10mm时，挤压出的颗粒密度较低，甚至于成型困难；而当原料粒度过小时，也会降低颗粒的密度。因此，当以玉米秸秆作为原料进行生产时，应保持90%以上的粉碎粒度小于环�？拙�。
1.3.2原料中水分的影响
一定量的结合水和自由水存在于生物质原料机体内部，在压制颗粒成型过程中起着重要的作用。由于水分的影响，降低了摩擦力，起到润滑的作用，促进流动性的提高，在挤压过程中使粒子能够不断地滑动与啮合。当原料中的含水量过低时，原料粒子之间的摩擦力较大，限制了粒子的滑动与延展，使粒子之间的结合不够紧密，成型不牢固甚至难以成型；当原料中的含水量过高时，虽然原料粒子的流动性好，能够得到充分的延展，并相互啮合，但多余的水分会从原料中挤压出来，分布在粒子之间，原料粒子间难以紧密贴合，也会引起成型不牢固甚至难以成型。所以，在制粒时要掌握好水分含量。通过实验发现，玉米秸秆的含水率在13%～16%时成型密度最理想。
1.3.3制粒温度的影响
在100℃以下，随着温度的不断升高，植物体中的木质素开始软化，粒子的二向平均径增加，能够起到粘结的作用。当温度超过木质素的软化温度时，生物质原料粒子接近于流体的性质，所测粒子二向平均径反而变小，垂直于最大主应力方向上的变形受到阻碍。因此，在生物质颗粒成型过程中需要掌握好合适的温度。
1.3.4纤维成分含量的影响
生物质原料含有不同数量的纤维成分，对于不同的生物质原料，加工出同等数量的颗粒所消耗的能量也存在较大差异，因此需要根据不同生物质原料来选择压缩比。通过对玉米秸秆成型实验发现（见表2），在压缩比为4.5时，能够保证颗粒质量，且能耗较低。
表2 玉米秸秆在不同压缩比环模中成型测试结果
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压缩比 |
密度 /t·m-3 |
生产率/kg·h-1 |
能耗/Kw·h·t-1 |
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3.5 |
0.91 |
500 |
64.00 |
|
4.0 |
1.05 |
780 |
46.21 |
|
4.5 |
1.21 |
900 |
46.78 |
|
5.0 |
1.23 |
800 |
54.23 |
|
5.5 |
1.22 |
650 |
71.32 |
2、颗�；纺Ｐ阅苎芯�
2.1环模工作原理
把生物质原料粉碎到合适的粒度，调质后经输送机构进入转动着的环模腔内，物料在离心力的作用下，在环模的内壁上形成物料层，环模和压辊相对旋转，在巨大的压力作用下，将物料从环模孔中挤出，由切刀切断成所需要的长度。
2.2环模直径与宽度
目前，环模的直径与宽度还没国家标准。根据市面相关的制粒设备参数，选择环模直径可参考系为250 ,300 ,350 ,400 ,420 ,500 ,550, 660 ,750mm等，对应功率为15，22，37，75，90，132，180，220，280kW；根据15～22cm2/kW等有效压制面积比值确定环模有效宽度，也就是环模与压辊接触部分。
2.3环模转速的确定
环模转速与机器压辊数量及�？椎闹本兜扔泄�。对于采用两个压辊的环模，经实验验证，以环模内径处线速度4～8m/s较为合适，速度高低会影响到挤压区内物料层的厚度和物料通过�？椎氖奔洌佣跋炜帕；牟亢涂帕５闹柿俊５毕咚俣裙呤�，在相同产量条件下，环模每转产出的颗粒少，挤压区内物料层较薄，导致压辊轴向物料层分布不均匀，甚至将挤压区内物料出现断层，制粒过程不连续，制出的颗粒也比较松软，颗粒长度不匀且粉料多；对于含水量高的物料容易打滑，甚至无法制粒；当环模线速度较低时，虽然制出的颗粒质量好，但对生产效率的影响较大。
2.4压辊直径的确定
生物质颗粒成型机的成型原理如图1所示。通过环模和压辊之间的相对运动及所产生的挤压力，克服物料通过模孔的阻力，从而对物料进行压缩，达到制粒的目的。在相同规格环模条件下，压辊与环模之间形成的三角挤压区随着压辊直径的增加而增大，从而越有利于挤压作用。对于采用双压辊结构的颗�；构踔涞募费沽υ谥髦嵬飞掀胶�，环模上产生的反作用力能够相互抵消，从而使颗�；闹髦岷椭岢械攘慵芰闲。到峁刮榷�，是实际中使用最多的机型。根据经验，确定压辊外径与压模内径比为0.475时比较合适。对用于秸秆等生物质作为物料的制�；捎谑芰Σǘ�，压辊及环模上的不平衡力需要通过主轴和主轴轴承来抵消，所以主轴、主轴轴承、环模、压辊和压辊轴的结构都需要加强。
2.5环模�？捉峁�
环模�？字饕兄笨�、外锥形孔、内锥形孔和带减压孔等。根据生物质原料的不同，采用不同种类的�？仔问�。
压缩比是反映颗粒挤压强度的一个指标，即环模有效厚度与模孔直径的比值(l/d)，环模压缩比小，压�？椎挠行Сざ榷蹋锪显谘鼓？字谐尚脱沽π�，容易挤出环模，虽然产量高但是制出的颗粒料松散，外观不光滑；环模压缩比高，�？椎挠行Сざ瘸ぃ锪显谀？字兴艿难沽υ酱�，相应制出来的颗粒密度较高，颗粒光滑且质量好，但颗粒机产量会下降，制料成本也会相应增加。
导料锥孔的作用是便于物料进入�？�，使用过程中导料锥孔容易磨损，必须对导料锥孔进行及时修复。外锥孔环模主要用于秸杆、木屑等生物质原料制粒中。当�？卓拙禿经磨损变大时，�？椎某ざ萳也将变长，从而使压缩比相对稳定，保证颗粒的硬度。环模�？装吹缺呷切闻帕�。环�？茁饰猟2/4(d+6)2。其值越高，出料越多，但会降低环模的强度，容易开裂；其值越低，�？准渚嗬�6越大，则环模强度越大，出料越少。所以，一定要根据强度确定开孔率大小。对于秸秆、木屑等物料，环模的开孔率要比饲料环模小一些，以保证环模拥有良好的强度，防止环模开裂。模孔粗糙度是影响颗粒成型的重要因素。在相同压缩比条件下，�？自酱植诳帕Ｔ侥鸭烦觯诖植谝不嵊跋炜帕１砻嬷柿�，合适的粗糙度值应在0.8～1.6之间。采用表面硬化处理的合金钢环模容易磨掉硬化层，导致使用寿命减少。现在环模生产制作中，一般在热处理后加一精铰工序，增加环模光洁度，以保证环模一次出料。
3、结语
综上所述，在全球能源危机形式下，生物质能源作为一种清洁可再生能源具有广阔的发展前景�？⑿阅苡乓�、机构简单、便于维护的生物质颗粒成型机，提高制粒效率与质量，降低产品吨耗，对于开发生物质能源以及满足国家能源需求都具有积极的作用和意义。
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