2012年12月農(nóng)機(jī)化研究第12期平模生物質(zhì)燃料成型機(jī)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)梁昱,周立迎,黃昊旻,姚固文(貴陽學(xué)院機(jī)電系,貴陽550005)摘要:以玉米秸稈和稻稈為原料,進(jìn)行了平模機(jī)制備生物質(zhì)成型燃料的試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)有設(shè)備的缺點(diǎn)和不足提出了活動(dòng)模具和新型料倉的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。活動(dòng)模具具有可延長平模使用壽命、節(jié)約成本、更換方便、省力省時(shí)以及通用性強(qiáng),還可應(yīng)用于試驗(yàn)研究;新型料倉便于人工控制喂入量和均勻喂料,減少料倉散發(fā)的粉塵量。結(jié)構(gòu)改進(jìn)為關(guān)鍵技術(shù)的進(jìn)一步研究提供了可行的方法。關(guān)鍵詞:生物質(zhì)燃料;成型機(jī);平模中圖分類號:S2162文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1003-188X(2012)12-0206-040引言來了平模機(jī)制備生物質(zhì)成型燃料的試驗(yàn)研究,發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)有設(shè)備的缺點(diǎn)和不足,為結(jié)構(gòu)改進(jìn)和關(guān)鍵技術(shù)的進(jìn)生物質(zhì)成型燃料是將生物質(zhì)原料經(jīng)過粉碎和調(diào)步研究提出了相應(yīng)的措施質(zhì)等處理,在高壓和一定的溫度下壓縮成顆粒狀、棒狀或柱狀,且質(zhì)地堅(jiān)實(shí)的成型物。其特點(diǎn)是密度1設(shè)計(jì)原理及要求大、便于貯存和運(yùn)輸,與煤相比,揮發(fā)分和含氧量高,1.1原型機(jī)數(shù)據(jù)與工作基本原理灰分和含碳量小,熱值略低,但卻容易引燃,且燃燒時(shí)平模生物質(zhì)燃料成型機(jī)結(jié)構(gòu)簡單,便于維護(hù)調(diào)需氧量少,燃燒性能好。生物質(zhì)的含硫量小于0.2%,節(jié)物料靠重力下落喂入,機(jī)器制造成本較低,運(yùn)行費(fèi)燃燒時(shí)對環(huán)境的污染比煤小2用少,適合小規(guī)模生產(chǎn),設(shè)備便于移動(dòng),可用電力或柴生物質(zhì)成型燃料在廣大的農(nóng)村有很好的應(yīng)用前油機(jī)帶動(dòng)。其基本參數(shù)為景。當(dāng)前的主要農(nóng)作物秸稈除還田外主要通過焚燒、外形尺寸/mm:2000×900×1800丟棄、沼氣池利用等方式處理,但多為焚燒和丟棄,因電機(jī)功率/kW:30此對生物質(zhì)能源的能量利用率很低且污染嚴(yán)重。將產(chǎn)量/t·h:0.5-1.2生物質(zhì)能源加工為固體成型燃料,通過農(nóng)戶→物料回質(zhì)量/kg:1500收→加工→運(yùn)輸→民用的方式,加工出的固體成型燃原料長度/mm:0~30料,可替代煤炭成為農(nóng)戶的主要燃料,也可供給城市含水率/%:15~30居民和小商販作為燃料,取代塊煤和蜂窩煤,減少煤成品規(guī)格/mm:Φ33圓柱體炭資源的消耗,改善空氣質(zhì)量。同時(shí)還可與秸稈還成品密度/g·cm3:0.9-1.4田、飼料生產(chǎn)等其他技術(shù)一起應(yīng)用,既可以減少焚燒平模厚度90mm,?？讛?shù)30個(gè),?？字睆?3mm,生物質(zhì)造成的污染,又能夠提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)出,增加農(nóng)民平模固定。輥輪表面有齒形防滑槽,為槽輪型,直徑收入。l70mm,數(shù)量2個(gè),對稱布置,硬度低于平模。輥輪為當(dāng)前市場上出現(xiàn)的小型平模生物質(zhì)燃料成型機(jī),旋轉(zhuǎn)部件,輥輪與平模?？椎拈g隙為1~2mm,試驗(yàn)時(shí)適合小規(guī)模生產(chǎn),設(shè)備便于移動(dòng),可用電力或柴油機(jī)調(diào)整為1mm。平模周向圓柱面配置一個(gè)電熱圈,功率帶動(dòng)“,較為適合秸稈資源分散、收集與運(yùn)輸不便的2kW。丘陵和山地地區(qū)采用。但從市場調(diào)查和反饋的情況工作中,在輥輪的作用下,原料被分配到平模和看,其連續(xù)作業(yè)的效果并不太理想。項(xiàng)目組進(jìn)行兩個(gè)輥輪的工作表面上;立軸帶動(dòng)輥輪架和輥輪轉(zhuǎn)動(dòng)收稿日期:2011-12-13時(shí),輥輪中國煤化工轉(zhuǎn),輥輪與平模的基金項(xiàng)目:貴陽市科學(xué)技術(shù)計(jì)劃項(xiàng)目([2009筑科農(nóng)合同字第3-032切點(diǎn)處產(chǎn)CNMHG壓縮并被擠入?？鬃髡吆喗?梁昱(1977-),男,長沙人,副教授,博士,(E-mal)內(nèi),克服模扎壁的阻刀,逐漸麗進(jìn)和壓實(shí);模孔中的物liangyun@163.com。料在轉(zhuǎn)一周的過程中,要被擠壓兩次2012年12月農(nóng)機(jī)化研究第12期12原設(shè)備的不足與改進(jìn)設(shè)計(jì)的要求定,則更換的模具厚度發(fā)生變化,以至于輥輪架的試驗(yàn)以玉米秸稈和稻稈為原料,分析了含水率、安裝高度變化,需相應(yīng)更換主軸,還需考慮料倉空間原料粒度、喂入量對成型率、成型密度、生產(chǎn)率及能耗是否限制,并且拆換主軸耗時(shí)耗力。的影響,設(shè)備結(jié)構(gòu)及加工關(guān)鍵技術(shù)有待改進(jìn)和進(jìn)一步?？撞捎貌煌L度和角度的入口錐度,也需要更研究(具體試驗(yàn)過程和研究將另文討論)。設(shè)備的不換模具。由于平模機(jī)最優(yōu)加工工況受生物質(zhì)原料的足及有待改進(jìn)和深入研究的關(guān)鍵技術(shù)問題如下物性參數(shù)的影響很大,因此在每次更換模具后,很可1)該設(shè)備的可靠性不高,加工過程不穩(wěn)定;未清能由于生物質(zhì)原料物性參數(shù)變動(dòng)的影響,而無法真實(shí)理的余料易造成下次加工時(shí)堵模;電機(jī)與減速器聯(lián)接反映出結(jié)構(gòu)改進(jìn)的優(yōu)劣。螺栓、成型機(jī)座與料倉的聯(lián)接螺栓、調(diào)隙螺栓常有松2.1.3活動(dòng)模具動(dòng);電熱圈貼附不嚴(yán);輥輪架與平模之間密封易損壞,活動(dòng)模具一般采用的整體式平模分為固定支撐若大量粉料陷入,將卡死運(yùn)動(dòng)副,使得無法啟動(dòng)。模和活動(dòng)孔模:固定支撐模上設(shè)有若干支撐孔,活動(dòng)2)適合加工的含水率范圍很窄,控制含水率是掌孔?？汕度酥慰字泻椭文Ｒ黄饦?gòu)成整個(gè)模具,如握平模機(jī)使用的關(guān)鍵,而生產(chǎn)過程中含水率范圍與均圖1所示;活動(dòng)模具支撐模周向上設(shè)有若干臺階狀支勻程度很難控制。撐孔,如圖2所示;活動(dòng)模具的活動(dòng)孔模示意圖如圖33)?？组L徑比的研究,包括模孔直徑、入口錐度所示;活動(dòng)模具結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。的長度和角度。4)平模與輥輪之間間隙的研究。5)喂人量控制及均勻喂料的方法。6)原料預(yù)處理工藝。7)傳動(dòng)件受力分析與結(jié)構(gòu)改進(jìn)。8)操縱、維修的簡便性措施與工作環(huán)境的改善。2主要結(jié)構(gòu)改進(jìn)2.1將平模改進(jìn)為活動(dòng)模具foOd活動(dòng)模具可用于?？组L徑比、平模與輥輪間隙的研究,且維修簡便,可延長模具壽命。2.1.1?？组L徑比應(yīng)擇優(yōu)選取?？组L徑比是指?？椎挠行чL度和?？椎淖钚?.平模2.平模?？字睆降谋戎?它是反映成型顆粒擠壓強(qiáng)度的一個(gè)指圖1原整體式平模示意圖Fig 1 Sketch map of the original integral flat mold標(biāo)。?？组L徑比大,其形成的顆粒密度大,表面光潔,擠出的成型顆粒結(jié)實(shí),物理品質(zhì)高,但生產(chǎn)效率會有所下降,能耗增加。反之,會造成產(chǎn)品不夠結(jié)實(shí),外觀松散,成型率低。但?？组L徑比過大,會使得環(huán)模出料困難,甚至造成塞機(jī)。另外,選用稍低的?？组L徑比,對于增加產(chǎn)量降低能耗和減輕磨損等有利?？组L徑比的選擇與生物質(zhì)原料、目標(biāo)成型率原料粒度、含水率、生產(chǎn)率和目標(biāo)成型密度等有關(guān),需進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)才能擇優(yōu)選取。2.1.2長徑比大量試驗(yàn)研究存在的問題在模孔直徑確定的情況下,改變長徑比需改變?？椎拈L度,也就是平模的厚度;在平模厚度確定的情中國煤化工況下,改變長徑比是改變?？椎闹睆?。CNMHG選用不同的長徑比,需更換模具。若是平模厚度2沽動(dòng)模具支揮模示意圖一定,則需更換不同?？字睆降钠侥?若是模孔直徑Fig. 2 Sketch map of the support part of the movable flat mold2072012年12月農(nóng)機(jī)化研究第12期活動(dòng)孔模是設(shè)有臺階的圓柱體,外形直徑固定中不能保證合適的喂入量,過少則降低了生產(chǎn)率,過多間可設(shè)置1個(gè)或若干個(gè)模孔,可采用不同的孔截面形則有可能造成堵機(jī)。狀和尺寸;可采用不同的長度,其總長可小于支撐模高221.2空間上的不均勻度,也可大于支撐模高度;可以采用不同角度和長度的喂入的料在模輥的作用下不斷被壓人?？壮尚?錐角;臺階以上的長度尺寸也可以不同,見圖3和圖4但喂入的物料不一定均分分配到模盤的各個(gè)位置,原所料落下的?？椎玫降奈锪隙?造成各個(gè)?？椎墓ぷ鳡顟B(tài)不一致,這也影響了成型質(zhì)量。22.2改進(jìn)料倉圖5為新型料倉結(jié)構(gòu)示意圖,圖6為分料盤結(jié)構(gòu)示意圖。1.?？?.活動(dòng)孔模圖3活動(dòng)模具活動(dòng)孔模示意Fig 3 Sketch map of the movable part of the movable flat mold15161718191.連接螺栓孔2.加工倉下壁面3.加工倉上錐面4.加工倉上柱面5.加工倉固定孔6.添料倉敞口7.添料倉固定孔8.添料倉柱面9.減震墊10.添料倉下錐面11.添料倉入料口12.分料盤盤面13.條形磁鐵14.下緊固螺母15.輥輪架16.分料盤連接桿17.上緊固螺母18.輥輪連桿19.輥輪1.活動(dòng)孔模2.?？?.支撐模孔4.支撐模圖5改進(jìn)后的料倉結(jié)構(gòu)示意圖圖4活動(dòng)模具結(jié)構(gòu)示意圖Fig 5 Sketch map of the improved hoppFig 4 Sketch map of the movable flat mo根據(jù)物料的性質(zhì)或生產(chǎn)要求,采用不同?？捉孛嫘螤?、直徑、個(gè)數(shù)和總長等不同結(jié)構(gòu)尺寸的活動(dòng)孔模。22改進(jìn)料倉設(shè)計(jì),控制喂入量和均勻喂料22.1喂料在時(shí)間和空間上的不均勻?qū)τ谛⌒蜕镔|(zhì)成型設(shè)備而言,采用人工喂料可以節(jié)省傳輸帶能耗,即便采用傳輸帶自動(dòng)喂料,也是1.分料盤盤面2.條形磁鐵3.下緊固螺母由加工人員將物料添加到傳輸帶上,再由傳輸帶送入4.分料盤連接桿5.上緊固螺母料倉,兩種喂料方式都很難避免兩個(gè)問題。圖6分料盤結(jié)構(gòu)圖22.1.1時(shí)間上的不均勻Fig 6 Sketch map of material sharing plate上料時(shí)斷時(shí)續(xù)不均勻,特別是人工喂料,如用鏟針對料倉進(jìn)行改進(jìn),將料倉分為加工倉和添料其的喂料如是傳輸帶上料人員往伶輸帶上制成中國煤化工接添料倉采用數(shù)料子則是一鏟子、一鏟子的喂料,用簸箕,則是一簸箕、倉,加工CNMHG通過螺栓聯(lián)接。分料的時(shí)候也會有這種現(xiàn)象。如此料倉中一會料多,料盤傳動(dòng)桿與輥輪架聯(lián)接,隨輥輪架一起轉(zhuǎn)動(dòng)從而會料少設(shè)備工況不穩(wěn)定,對成型質(zhì)量也有影響,如帶動(dòng)分料盤轉(zhuǎn)動(dòng)。分料盤上布置有條形磁鐵。2012年12月農(nóng)機(jī)化研究第12期加工過程中,將物料加入添料倉,在重力作用下,性參數(shù)的影響很大因此只要在支撐模上安裝不同直物料經(jīng)入料口落入加工倉內(nèi)的分料盤上。隨著分料徑、不同長徑比以及不同錐度的活動(dòng)模,一次加工過盤的轉(zhuǎn)動(dòng)及條形磁鐵的帶動(dòng),同時(shí)在離心力的作用下程中,在生物質(zhì)原料物性參數(shù)相同的情況下就可對比原料被均勻分布到周向,從分料盤上落入到模具上不同結(jié)構(gòu)對成型效果的影響研究分析出結(jié)構(gòu)改進(jìn)的由輥輪攫取加工為成型燃料。優(yōu)劣。3結(jié)構(gòu)改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)與進(jìn)一步試驗(yàn)設(shè)想3.4模輥間隙研究輥輪與平模?？字g的間隙對各成型指標(biāo)也有3.1維修簡便,延長模具壽命定的影響。一般認(rèn)為:在一定范圍內(nèi)增大平模壓輥1)由于采用了活動(dòng)孔模,當(dāng)某個(gè)孔模磨損嚴(yán)重需的間隙,能夠增大成型燃料密度,提升物理品質(zhì)和成要更換時(shí),只需從支撐孔底端向上推出或輕輕敲打出型率,但會使生產(chǎn)率下降,能耗上升;較小的間隙物料活動(dòng)孔模,從支撐模的上端取出后更換即可,不需更容易被攫入,生產(chǎn)率高能耗低6。換整個(gè)平模。對于不同物性參數(shù)的生物質(zhì)原料,應(yīng)有一個(gè)較優(yōu)2)在堵機(jī)時(shí),可將堵死的孔模取出換上可用的孔的模輥間隙。通常采用調(diào)隙螺栓或更換輥輪架安裝模,不耽誤生產(chǎn),再將取出的孔模利用臺鉆輕松的將墊片的方法,這種方法仍然存在拆裝不便,調(diào)整不易堵塞的物料清除后備用。測量73.2新料倉的作用1)采用活動(dòng)模具,可將活動(dòng)孔模的上表面到支撐1)由入料口長度、截面尺寸及形狀控制喂入量。模的上表面設(shè)置為不同的高度差,不用調(diào)整支撐模加工過程中只需工作人員不斷地往添料倉內(nèi)補(bǔ)充物輥輪架的裝配關(guān)系。料,保證添料倉內(nèi)的物料處于一定的高度范圍,在重2)只需采用活動(dòng)孔模與支撐模上表面各種高度力及振動(dòng)的作用下,添料倉內(nèi)的物料會落入加工倉差的活動(dòng)孔模,在一次加工中就能對比出不同模輥間中,而落入的流量則由入料口長度、截面尺寸及形狀隙對成型燃料物理品質(zhì)及成型率的影響?？刂?。具體尺寸設(shè)計(jì),需根據(jù)不同原料物性參數(shù),經(jīng)3)先后采用同一種表面高度差的活動(dòng)孔模,可對試驗(yàn)測定。比不同間隙對能耗及生產(chǎn)率的影響2)由分料盤實(shí)現(xiàn)周向均勻喂料。分料盤通過分料盤傳動(dòng)桿由輥輪架帶動(dòng)一起旋轉(zhuǎn),隨著分料盤的轉(zhuǎn)4結(jié)論動(dòng)及條形磁鐵的帶動(dòng),同時(shí)在離心力的作用下原料被通過試驗(yàn)研究,發(fā)現(xiàn)了原設(shè)備存在的缺點(diǎn)和不均勻分布到周向,實(shí)現(xiàn)均勻喂料。足,提出了結(jié)構(gòu)改進(jìn)和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)一步研究的措施。3)分料盤上布置的條形磁鐵還能將之前未清除1)原設(shè)備的可靠性不高,加工過程不穩(wěn)定,適合的含有原磁體的金屬材料吸住,避免硬度較高的鐵及加工的含水率范圍很窄。其合金進(jìn)人加工倉。2)采用活動(dòng)模具,可解決模具磨損較快和更換整4)由于添料倉內(nèi)物料的阻擋,加工倉內(nèi)的粉塵不個(gè)平模成本高的問題,可解決堵模后停機(jī)清理模孔耗會從料倉中散發(fā)出來減小了加工環(huán)境中的粉塵量。時(shí)費(fèi)力和耽誤生產(chǎn)的問題。3.3長徑比研究3)采用活動(dòng)模具,為開展長徑比的研究、不同孔1)在?？字睆酱_定的情況下,改變長徑比需改變徑的研究、不同?？兹肟阱F度和模輥間隙等問題提供?？椎拈L度,采用不同長度的活動(dòng)孔模即可;在平模較好的試驗(yàn)方法。厚度確定的情況下,改變長徑比是改變?？椎闹睆?4)采用新型料倉可便于人工喂料控制喂入量和采用孔徑不同的活動(dòng)孔模即可均勻喂料,且減少料倉向環(huán)境散發(fā)的粉塵量。2)選用不同的長徑比,無需更換支撐模,只需更5)經(jīng)過試驗(yàn),結(jié)合設(shè)備結(jié)構(gòu)的改進(jìn),今后可繼續(xù)換活動(dòng)孔模,每個(gè)孔模可很方便地從支撐模的支撐孔在以下方面進(jìn)行深入研究:針對長徑比、入口錐度的底面向上推出,更換省時(shí)且方便,無需拆卸成型設(shè)備長度和角度及模輥間隙對各成型指標(biāo)的影響;研究堆任何其他構(gòu)件。腐發(fā)酵或中國煤化工稷入量的調(diào)節(jié)和控3)?？撞捎貌煌L度和角度的入口錐度,只需更制傳動(dòng)系CNMHG優(yōu)化設(shè)計(jì);外觀結(jié)換活動(dòng)孔模。構(gòu)的人性化設(shè)計(jì)等。4)由于平模機(jī)最優(yōu)加工工況受生物質(zhì)原料的物下轉(zhuǎn)第213頁)2012年12月農(nóng)機(jī)化研究第12期Study on Distribution Characteristics of Temperature and Humidity andAmmonia inside Henhouse in WinterCheng Xiuhua, Mao Hanping, Zhao Guoqi, Zhao Jinlong(l Collage of Animal Science Techonology, Yangzhou University, Yangzhou 225009, China; 2. Key Laboratory ofModern Agricultural Equipment and Technology, Ministry of Education Jiangsu Province, Jiangsu University, Zhen-iang 212013, China)Abstract: The main goal of the trail was to investigate the change of the temperature and relative humidity and ammoniaconcentration with the time and space inside closed henhouse in winter. Meanwhile, the correlativity was analysed.Themultimetering method was used to monitor the temperature and relative humidity and the ammonia concentration was de-termined by nessler's reagent colorimetric method. The results showed that the temperature and ammonia concentrationwere higher in-mid than other volume. The similar trend was found between the temperature and ammonia concentrationhowever it was inverse for the relative humidity and the ammonia concentration. The strong line correlativity was obtainedbetween the temperature and ammonia concentration and R=0. 971 8. Not any correlativity was found between the relative humidity and the ammonia concentration. In winter, the inside ammonia concentration was affected by the temperature. The relative humidity has almost influence on ammonia concentration in closed henheKey words: henhouse; temperature; relative humidity ammonia concentration(上接第209頁)參考文獻(xiàn)[4]卞麗娜,李繼偉,何增富.平模機(jī)麥秸稈制塊的試驗(yàn)研究[1]趙立欣,孟海波,姚宗路,等.中國生物質(zhì)固體成型燃料技[J].農(nóng)業(yè)裝備技術(shù),2010,36(5):16-19術(shù)和產(chǎn)業(yè)[].中國工程科學(xué),2011,13(2):78-82[5]梁浩,吳德勝,崔巍,等.生物質(zhì)燃料平模制粒成型技術(shù)試[2]孔雪輝,王述洋,黎粵華.生物質(zhì)燃料固化成型設(shè)備發(fā)展驗(yàn)研究[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械,20(4):78-80現(xiàn)狀及趨勢[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新,2010,23(2):12[6]陳義厚三錐輥式平模制粒機(jī)模輥間隙的探討[J].長江大學(xué)學(xué)報(bào),2009,6(4):77-79[3]回彩娟生物質(zhì)燃料常溫高壓致密成型技術(shù)及成型機(jī)理7]陳進(jìn)福沈振青,俞德忠輥輪與平模間隙的調(diào)隙新機(jī)構(gòu)研究[D].北京:北京林業(yè)大學(xué),2006[J].漁業(yè)機(jī)械儀器,1994,21(108):8-9Abstract id:1003-188X(2012)12-0206-EAStructure Improvement of Plat Mold Biomass Forming MachineLiang Yu, Zhou Liying, Huang Haomin, Yao GuwenDepartment of Mechanical of Electronic Engineering, Guiyang University, Guiyang 550005, China)Abstract: The producing of biomass forming fuel is tested by a flat mold forming machine as the material of corn stalksand straw. The shortcomings and deficiencies of the equipment are founded. The movable flat mold and the improvedhopper are proposed. Using the movable flat mold can extend the life of mold, save cost and time, be easy to replace, beversatility, and be suited for experiment study. The advantage of using the improved hopper is what can easy to controlthe feed rate, distribute biomass material even and reduce the raising dust. The feasible ways to further research of keyproduction technology are proposed by improving the structure.Key words biomass fuel; forming machine; flat mold中國煤化工CNMHG213