徐磊，楊小軍，王佳東，胡蝶

（浙江省衢州學院，浙江衢州324000）

　　摘要：生物質能是一種環保且可再生的資源。對于我國這樣農業發達的國家來說，合理開發利用生物質能，不僅僅是充分利用廢棄物，變廢為寶，同時也響應了國家節能減排、綠色能源的號召。現主要針對生物質燃料顆粒的形狀，對生物質燃料顆粒擠壓成型機構進行了改進，使最終的顆粒成中空型顆粒，方便燃燒充分。

　　0引言

　　生物質能的開發利用，對我國經濟建設起到了非常大的作用，特別是對于農村地區來說，因為生物質能的利用基本都是通過使用生物質燃料提供能量，而生物質燃料一般主要是農林廢棄物，如秸稈、鋸末、甘蔗渣等。對于我國這樣的農業大國來說，高效利用生物質能的意義十分深遠，特別體現在帶動農村發展上面，能減小我國的貧富差距。然而直接燃燒農林廢棄物是不可取的，由于原料成分含水率過高，利用率很低，且成本較高，所以需要對其進行加工處理才能投入市場使用。

　　生物質燃料致密成型技術研究始于20世紀初，目前世界上對其已有幾十年的研究歷史，具備了相應的理論技術和實踐操作的基礎。目前市場上針對生物質燃料顆粒的成型機構有很多種，不過由于這些加工設備存在成本較高、體積較大、不利于轉移等問題，大多應用于規模相對較大、大批量處理的企業，并不符合家庭規模加工的要求。最重要的是成型后的燃料燃燒不夠徹底，這主要是因為成型過程使生物質燃料顆粒內部緊密堅固，導致無法燃燒到內部，利用率不夠高，不易燒盡。

　　針對上述問題，本文對生物質燃料粉碎顆粒成型機的成型機構進行了改進，使最終顆粒形成空心圓柱，方便燃燒充分，提高利用率，減少剩余殘渣。

　　1成型系統工作原理

　　本文設計的擠壓成型機構中，通過壓輥與成型碾盤的相對運動，使原本松散雜亂的粉碎顆粒在摩擦力的作用下，逐漸被擠壓成密度較大、形狀規則的條狀生物質燃料，由于在壓模孔中固定小型螺柱，使燃料顆粒在成型過程中形成中空狀態，得到顆粒呈空心的圓柱體，最后在成型碾盤下方的小口處被擠壓入下方的出料室中。在出料室內達到一定長度后，通過刮料片的自動作用，對加工處理完成后的條狀生物質燃料進行切削，最終成為規格統一的每段長4～6mm的生物質燃料顆粒。圖1為生物質燃料顆粒圖。

　　下面對壓輥擠壓物料進行力學模型分析。

　　壓輥壓力P和平模內表面反作用力R作用于原料，攫取物料需滿足以下條件：

　　2改進后的成型機構工作原理

　　圖2為生物質燃料顆粒粉碎成型機的成型機構明細圖。

　　成型系統采用的方法是輥模碾壓式成型，基本的工作部件由壓輥和壓模兩部分組成，其中壓輥繞輥軸轉動，并且在壓輥的外周加工有槽，用于壓緊原料而不致打滑。經過粉碎后的原料通過輸送機構被輸送到成型系統，在成型機構工作的過程中，四個壓輥同時進行工作，提高效率。在擠壓成型的過程中，生物質中含有的木質素、糖分、蛋白質和淀粉受熱變形，最后生物質物料被擠壓成具有一定強度和密度的燃料顆粒。壓輥與成型碾盤的旋轉速度在擠壓成型過程中起到至關重要的作用，因此需要使其轉動速度維持在合適的范圍內，確保最終擠壓成型出來的顆粒符合要求。

　　同時，我們在傳統的直孔型成型孔基礎上，在壓模孔中固定了T字架，并利用螺栓固定。這樣使得物料在經過擠壓成型機構后，形成的最終的圓柱狀生物質燃料顆粒呈中空形式。由該成型孔加工出的生物質燃料顆粒與空氣的接觸面積增大了，雖然總體積減小，但利用率被提升了，含水量也更低，更加容易被點燃并燃盡，更深一層地促進了對生物質資源的利用，提高了生物質能利用率，擁有巨大的生產空間價值，實現高效低耗。中空生物質燃料顆粒具有目前市場上其他生物質燃料顆粒所沒有的特點。該成型機構的改進設計使得加工成型碾盤的加工工藝變得相對簡單，工作時的能耗也相對降低了。

　　3結語

　　擠壓成型作為生物質燃料顆粒成型工藝過程中的最后一步工序，在很大程度上決定了最后所加工出的生物質燃料顆粒是否滿足要求，在整機設備中占據著極為重要的地位。本文的設計是將目前市場上應用最廣泛的成型機構，即平模成型機與環模成型機有效結合起來，使得生物質燃料顆粒的加工率得到較大程度的提高，最后所得的生物質燃料顆粒質量也有了明顯改善。同時，我國對生物質燃料顆粒的成型機研究還在不斷深入，向簡潔方便、性價比高、適應性強的方向進一步發展。

　　參考文獻

　　[1]俞國勝，侯孟.生物質成型燃料加工裝備發展現狀及趨勢[J].林業機械與土木設備，2009，37（2）：4-8.

　　[2]袁驚柱，朱彤.生物質能利用技術與政策研究綜述[J].中國能源，2018，40（6）：16-20.

　　[3]崔金磊.秸稈拾取—粉碎—成型聯合機關鍵技術的研究[D].哈爾濱：東北林業大學，2015.

　　[4]張正鈞.新型生物質平模成型機的研究與設計[D].西安：陜西科技大學，2017.

　　[5]賈鳳伶.我國能源農業循環經濟產業體系研究[J].江蘇農業科學，2018，46（13）：359-362.

　　[6]陳曉紅，王智勇，毛天宇.生物質成型燃料產業現狀與發展前景[J].中國資源綜合利用，2018（6）：24-26.

　　[7]張彥民.復合式環模生物質燃料顆粒成型機的研究[J].農業開發與裝備，2017（4）：66-67.

　　[8]李銳.基于創新設計模型的秸稈粉碎成型一體機設計研究[D].哈爾濱：東北林業大學，2013.

　　[9]白陽，閆文剛，劉志剛.生物質燃料致密成型方式的發展現狀與展望[J].林業機械與木工設備，2018（9）：37-38.

　　[10]何繼龍.生物質塊狀燃料成型機的研究設計[D].南京：南京林業大學，2010.