模輥式顆粒機(jī)在草木灰生產(chǎn)領(lǐng)域中的比較分析

郭墅++李玲玲

摘 要：該文通過對(duì)草木灰成型顆粒機(jī)對(duì)比分析，著重說明平模顆粒機(jī)與環(huán)模顆粒機(jī)的工作原理，以及在應(yīng)用領(lǐng)域的優(yōu)缺點(diǎn)，和使用上的不足。

關(guān)鍵詞：草木灰 顆粒成型 平模 環(huán)模

中圖分類號(hào)：TK6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）12（b）-0107-02

生物質(zhì)熱電廠能大量的回收農(nóng)作物秸稈，大大減少焚燒秸稈造成的空氣污染，在某種程度上為城市電力緊缺緩解了一定的壓力，也為城鄉(xiāng)生活取暖提供了有效的能源，但是生物質(zhì)熱電廠副產(chǎn)物草木灰，成為了一個(gè)亟待解決的新問題。一個(gè)生物質(zhì)電廠，年產(chǎn)草木灰7 000 t，若不加以科學(xué)利用，既浪費(fèi)了資源，又污染了環(huán)境。

1 草木灰的制粒方式

草木灰的主要成分為碳酸鉀，一般含有5%～15%的有效鉀，還含有鈣、鎂、硫、磷、鐵等元素，草木灰屬于質(zhì)地疏松的灰分性物質(zhì)，在田間作業(yè)時(shí)，需將其制成顆粒，否則在施灑時(shí)會(huì)造成局部揚(yáng)塵等污染。由于草木灰礦物質(zhì)含量較高，所以要求成型設(shè)備有較好的耐磨性，且應(yīng)運(yùn)行穩(wěn)定，可連續(xù)生產(chǎn)，成型顆粒質(zhì)量好等要求。我國在20世紀(jì)80年代就對(duì)生物質(zhì)燃料的制粒工藝進(jìn)行研究，曾經(jīng)使用的燃料固體成型形式有螺旋擠壓式、活塞沖壓式及模輥碾壓式3種[1]。在顆粒成型工藝中，普遍使用的是模輥式碾壓成型工藝。模輥式成型工藝又分為動(dòng)輥平模形式和定輥環(huán)模形式兩種[2]。

2 平模與環(huán)模顆粒機(jī)成型工藝比較

2.1 平模顆粒機(jī)

動(dòng)輥平模式制粒成型機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2 草木灰平模顆粒機(jī)成型原理

電動(dòng)機(jī)經(jīng)過減速箱減速后驅(qū)動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸帶動(dòng)壓輥公轉(zhuǎn)，同時(shí)壓輥在摩擦阻力的作用下繞壓滾軸自轉(zhuǎn)，草木灰通過料斗送入喂料室后，由分料器和刮板將其均勻的分布在平模上，壓輥將平模上的草木灰不斷擠壓后進(jìn)入?？?，進(jìn)入?？缀蟮牟菽净矣捎趬狠伒臄D壓和與?？椎哪Σ粒芏群蜏囟炔粩嗌?，定型后被擠出平模，下方旋轉(zhuǎn)切刀將其切斷，形成草木灰顆粒，最后再由掃料板將成型的草木灰顆粒排出，如圖2所示。

平模成型顆粒機(jī)對(duì)草木灰水分要求較高，其水分高低對(duì)固化成型過程有重大影響，一般含水率在11%～16%之間，成型密度較低，在成型過程中，適當(dāng)加入草炭土作為粘結(jié)劑。機(jī)器結(jié)構(gòu)簡單，易于維護(hù)保養(yǎng)，投資成本低，適用于小批量生產(chǎn)，一般不超過0.3 t/h。

2.3 環(huán)模顆粒機(jī)

動(dòng)輥環(huán)模式制粒成型機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

2.4 草木灰環(huán)模顆粒機(jī)成型原理

環(huán)模顆粒機(jī)一般由1個(gè)環(huán)模，2-3個(gè)壓輥組成。環(huán)模在電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，以一定的速度逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。調(diào)制好的草木灰被送入到壓制室，壓輥與環(huán)模有一定的間隙，草木灰在環(huán)模的推動(dòng)下，進(jìn)入到壓輥與環(huán)模的間隙中，由于摩擦力的作用，壓輥被動(dòng)旋轉(zhuǎn)，在壓輥與環(huán)模之間對(duì)草木灰形成擠壓，不斷地被擠入環(huán)模模孔中，在高溫和高壓下固化成型，并排出模孔，環(huán)模外的切刀及時(shí)將草木灰顆粒切斷，形成長度均勻的草木灰顆粒，如圖4所示。

根據(jù)環(huán)模成型原理圖，壓輥與環(huán)模之間的草木灰攝入角變小，因此草木灰成型時(shí)的含水率偏低，一般在8%～14%之間，密度較高，不加任何添加劑也能夠做出顆粒，顆粒強(qiáng)度較大。機(jī)器結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，維修費(fèi)用較高，投資較高，適用于大、中型生產(chǎn)。

2.5 環(huán)模顆粒機(jī)和平模顆粒機(jī)的對(duì)比

環(huán)模顆粒機(jī)成型的草木灰顆粒長度在8～15 mm之間，密度較大，水分含量低，后期烘干效果好。平模顆粒成型機(jī)草木灰顆粒長度在5～10 mm之間，密度較小，顆粒硬度低，后期烘干顆粒易碎。成型顆粒對(duì)比如圖5、圖6所示。平模機(jī)和環(huán)模機(jī)性能特點(diǎn)的對(duì)比分析見表1所示。

3 結(jié)語

（1）易損件磨損嚴(yán)重。對(duì)于輥式顆粒成型機(jī)，草木灰中礦物質(zhì)無機(jī)物含量較高，以及在喂料時(shí)，草木灰在機(jī)器中分布不均勻等因素，加劇了模輥表面的磨損。環(huán)模與平模相比，平模顆粒機(jī)壓輥內(nèi)外角速度的不等，更加劇了模輥磨損程度。如能減少和改善模輥磨損，不僅有利于降低草木灰成型加工成本，而且還能夠提高生產(chǎn)率及成型產(chǎn)品質(zhì)量。

（2）?？锥氯麌?yán)重。顆粒機(jī)二次生產(chǎn)?？妆欢氯?，不但影響草木灰生產(chǎn)，降低生產(chǎn)率，還會(huì)降低顆粒機(jī)使用壽命，影響成型顆粒質(zhì)量，但是，目前如何很好地預(yù)防和及時(shí)處理?？锥氯麊栴}還未得到解決。

（3）顆粒機(jī)專業(yè)化水平低。目前國內(nèi)外針對(duì)生物質(zhì)顆粒燃料成型技術(shù)雖然已經(jīng)比較成熟，其所針對(duì)的原料多為木屑、秸稈、花生皮等，但對(duì)其他成型原料，則會(huì)出現(xiàn)運(yùn)行不平穩(wěn)，甚至無法運(yùn)行的現(xiàn)象，成型原料單一。

（4） 草木灰顆粒機(jī)選用。草木灰在顆粒成型上選取的是比較常用平模和環(huán)模顆粒機(jī)，課題中并沒有選用其他機(jī)種，如今后的生產(chǎn)加工中，如能找到適合生產(chǎn)草木灰的顆粒機(jī)，必能形成規(guī)?；a(chǎn)，解決好了設(shè)備問題，對(duì)于草木灰事業(yè)的整體發(fā)展，起到關(guān)鍵性的作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 姚宗路，田宜水，孟海波，等.生物質(zhì)固體成型燃料加工生產(chǎn)線及配套設(shè)備[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2010，26（9）：280-285.

[2] 羅斌，羅東飚，等.模輥式顆粒機(jī)在生物質(zhì)燃料生產(chǎn)領(lǐng)域中的應(yīng)用比較[J].農(nóng)業(yè)工程，2014，4（3）：44-46.

[3] 徐德民，陸辛，劉泰岳，等.生物質(zhì)顆粒燃料致密化成形典型設(shè)備的比較[J].塑性工程學(xué)報(bào)，2011，18（1）：119-121.