利與亦工設(shè)研究設(shè)計(jì)線粉崮我塑帝嘟餅龕(中南林學(xué)院工業(yè)學(xué)院,湖南株洲412006)摘要:通過對(duì)生物質(zhì)固化成型技術(shù)的成型原理和工藝過程的分析,介紹了目前生物質(zhì)固化成型裝備的現(xiàn)狀及其優(yōu)缺點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上對(duì)現(xiàn)有設(shè)備的關(guān)鍵零件進(jìn)行了分析,提出了改進(jìn)方案,并結(jié)合我國(guó)的具體情況對(duì)該設(shè)備的應(yīng)用前景進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞:生物質(zhì)資源;成型原理;螺旋擠壓杋中圖分類號(hào):S216文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1001-4462(2003)12-001903人類賴以生存的地球上可利用的資源大致有兩由苯基丙烷單元構(gòu)成的三維空間聚合物。在闊葉木、針類:一是不可再生資源包括煤、石油、天然氣等;二是葉木中木素含量為27%-32%(干基),禾草類中木素含可再生的資源像木質(zhì)材料以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的剩余物。量為14%-2%雖然在各種植物中都含有木素但木素隨著生產(chǎn)力的高速發(fā)展,人們對(duì)資源的消耗也越來越的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜,各種植物的木素結(jié)構(gòu)均不相同,即使大。我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)和人民生活用的資源大多采用不在同一植物中,木素的結(jié)構(gòu)因存在的部位不同而大不可再生的資源,造成這種資源越來越少,能源緊缺的現(xiàn)相同。木素屬非晶體,沒有熔點(diǎn)但有軟化點(diǎn)。木素在適象也越來越嚴(yán)重。生物質(zhì)是一種可再生的物質(zhì)資源在當(dāng)溫度下(130-200℃)會(huì)軟化此時(shí)加以一定的壓力使我國(guó),它作為能源物質(zhì)利用基本上還是直接燃燒來獲其與纖維素緊密粘接并與相鄰顆?；ハ嗄z接,冷卻后取熱能。隨著我國(guó)農(nóng)村生活水平的日益提高煤、電氣即可固化成型。因此采用加熱擠壓法成型木屑或農(nóng)作的使用代替了傳統(tǒng)的直接燃燒生物質(zhì),這一方面加快物秸稈燃料可不用任何添加劑和粘接劑,大大降低了了不可再生能源的消耗,另一方面造成大量的生物質(zhì)加工成本也符合環(huán)保的要求,而且利用木素加熱軟化未能得到有效充分的利用。另外,我國(guó)的林產(chǎn)區(qū)、木材的特點(diǎn),適當(dāng)提高熱壓成型時(shí)的溫度有利于減小擠壓加工企業(yè)每年因制材、林產(chǎn)品加工產(chǎn)生的木材加工剩動(dòng)力。生物質(zhì)成型燃料就是利用這一原理擠壓制成的。余物數(shù)量也十分巨大,其中絕大部分被廢棄。如能將這些寶貴的生物質(zhì)能資源轉(zhuǎn)化為方便清潔的能源形式1.2成型設(shè)備及特點(diǎn)則其經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益將是十分顯著的。作為生物質(zhì)能轉(zhuǎn)根據(jù)成型的基本原理,生物質(zhì)在成型過程中對(duì)原化途徑之一的固化成型技術(shù)已引起人們的興趣和政府料的種類粒度和含水率都有一定的要求。不同的擠壓的關(guān)注。目前,我國(guó)的生物質(zhì)固化成型裝備在設(shè)備的實(shí)方式對(duì)原料的要求也不同,擠壓成型是生物質(zhì)固化技用性、系列化上還有很多不足之處,有待于在實(shí)踐的基術(shù)的核心成型有間歇式擠壓和連續(xù)式擠壓等方式。但礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)和工藝參數(shù)的優(yōu)化在生物質(zhì)固化成型過程中使用最多的還是單螺旋擠壓式擠壓機(jī),其特點(diǎn)是成型燃料的密度大表面質(zhì)量好效1生物質(zhì)固化成型的過程率高。用這種成型方式,原料的含水率對(duì)成型有著重要1.成型原理的影響含水率過低,木素軟化溫度高溫度太高,原料在擠壓過程中容易起火燃燒;隨含水率的增加軟化溫植物細(xì)胞中除含有纖維素、半纖維素外,還含有木度降低,但含水率過高擠壓過程中水分汽化后會(huì)質(zhì)素(木素)。木素是具有芳香族特性的結(jié)構(gòu)單體,是成型,輕則使棒狀料表面產(chǎn)生裂紋,重則產(chǎn)生俗稱“放收稿日期:2003-09-11中國(guó)煤化工19第31卷CNMHG期研究設(shè)計(jì)機(jī)郵與永設(shè)蜀炮”的現(xiàn)線破壞正常的成型。另外,生物質(zhì)的組成部分重,只要解決∫這部分的磨損,整個(gè)螺旋軸的磨損也就木素需加熱達(dá)到其軟化點(diǎn)才能和纖維素等物質(zhì)互相膠解決了。因此,頭部最后的一圈螺旋葉片應(yīng)向軸根部逐結(jié)。因此,在擠壓成型的過程中必須對(duì)其進(jìn)行加熱。生漸收縮以使這種壓力由后部的葉片承擔(dān)一些。另外,物質(zhì)固化成型的工藝過程如下:原料→預(yù)處理(削片或后部的螺旋槽內(nèi)應(yīng)堆焊耐磨材料,使葉片與螺旋軸間粉碎)→干燥→加熱→成呈較大圓角過渡,以增強(qiáng)這部分葉片的強(qiáng)度和耐磨性下面就成型的主要設(shè)備螺旋擠壓機(jī)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)減少磨損。螺旋軸對(duì)于擠壓機(jī)來說,是一個(gè)重要且難以做一簡(jiǎn)要介紹。螺旋擠壓機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示,其加工的價(jià)格較高的易損件,直接關(guān)系到成型產(chǎn)品的質(zhì)主要由調(diào)速電動(dòng)機(jī)9經(jīng)三角皮帶減速將動(dòng)力傳至大帶量和成本。現(xiàn)在有的廠家將壓縮區(qū)的螺旋頭部與軸體輪8大帶輪具有飛輪作用,以使螺旋軸工作時(shí)轉(zhuǎn)速均分開,設(shè)計(jì)了一種帶活動(dòng)螺旋頭的螺旋軸螺旋頭用價(jià)勻,大帶輪再帶動(dòng)螺旋軸6旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)的螺旋軸將物料格較高的耐磨材料制作,使螺旋軸的使用壽命大幅度壓進(jìn)內(nèi)部具有一定錐度的螺旋管3。為防止物料隨螺旋提高。螺旋軸長(zhǎng)度不必太長(zhǎng),但也不能太短,一般以軸一同旋轉(zhuǎn),工作過程中應(yīng)盡量減少物料的軸向摩擦阻350mm左右為宜(直徑為76mm)。進(jìn)料螺旋頭部沒有力,而增加切向摩擦阻力,使得物料得以順利向前輸送。螺旋的圓頭光軸的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)原料的種類來確定,通為此,除了保持螺旋葉片和螺旋管間適當(dāng)?shù)拈g隙外,在常木質(zhì)原料選短些,植物秸稈等選長(zhǎng)些螺旋管的內(nèi)壁還應(yīng)開幾條縱向溝槽。為了加熱木素,使②螺旋管。螺旋管與進(jìn)料螺旋間應(yīng)有很好的尺寸配其達(dá)到軟化點(diǎn),在螺旋管外壁套上設(shè)加熱電阻絲2。另合由于進(jìn)料螺旋的安裝是采用懸臂軸的形式因此這外,為了適應(yīng)不同原料的要求在螺旋管的前部接有外種尺寸配合應(yīng)保證螺旋在旋轉(zhuǎn)時(shí)不和螺旋管內(nèi)壁相碰塞管1,以改變螺旋管的長(zhǎng)徑比。長(zhǎng)徑比大適應(yīng)于原料為宜。固體物料在擠壓機(jī)中擠壓時(shí),存在著料塞和進(jìn)料較疏松的草本植物;而長(zhǎng)徑比小,則適應(yīng)于木質(zhì)材料。螺旋間以及料塞和螺旋管內(nèi)壁的摩擦,這兩種摩擦所產(chǎn)生的摩擦力都可以分解為軸向摩擦力和切向摩擦力。為防止料塞在螺旋管內(nèi)隨螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)而不進(jìn)料,要增加物料與螺旋管內(nèi)壁的切向摩擦阻力和減少軸向摩擦阻力,因此,應(yīng)在螺旋管內(nèi)壁開若干縱向溝槽?？v向溝槽的數(shù)量與寬度影響進(jìn)料量,實(shí)驗(yàn)中我們采用如圖2所示的溝槽形式和尺寸,但最佳的溝槽形式數(shù)量以及尺寸由于實(shí)驗(yàn)條件的關(guān)系目前尚難確定。圖1螺旋擠壓機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1外塞管;2加熱電阻絲;3螺旋管;4機(jī)體;5耐磨襯套;6螺旋軸;7軸承;8.飛輪;9電動(dòng)機(jī)螺旋擠壓機(jī)的結(jié)構(gòu)雖然不是很復(fù)雜,但有幾個(gè)關(guān)鍵部件對(duì)成型質(zhì)量有較大影響現(xiàn)歸納如下①進(jìn)料螺旋。物料的輸送和壓縮是由進(jìn)料螺旋和螺旋管配合完成的,進(jìn)料螺旋的形式與幾何尺寸對(duì)物料的成型,以及形成較大密度的成型燃料有很大的影響。螺旋在整個(gè)長(zhǎng)度方向上分為進(jìn)料區(qū)和壓縮區(qū),進(jìn)料區(qū)通常采用圓柱形等螺距螺旋;壓縮區(qū)采用具有一定錐圖2螺旋管斷面形式度的等螺距或變螺距的螺旋。螺旋軸的壓縮區(qū)是在較③外塞管。外塞管緊接于螺旋管的末端(見圖1)高溫度和壓力下工作的,螺旋軸與物料始終處于干摩用于控制成型產(chǎn)品的緊密度,其管孔的形狀不僅與產(chǎn)擦狀態(tài),導(dǎo)致螺旋軸的磨損非?？臁．?dāng)螺旋軸磨損到一品的緊密度關(guān)系密切,而且關(guān)系到設(shè)備的動(dòng)力消耗?？啥ǔ潭葧r(shí)蝶旋軸與螺旋管失去尺寸配合,成型效果變做幾個(gè)長(zhǎng)短不一的外塞管,相互間通過螺紋聯(lián)接,視不差,有時(shí)物料還會(huì)從進(jìn)料口反噴出來。壓縮區(qū)螺旋軸頭同的原料以及成型產(chǎn)品的緊密度來增減。外塞管過短部最后一圈螺旋葉片承受了較大的壓力,磨損也最嚴(yán)產(chǎn)品的緊密度不足,容易松散;過長(zhǎng),則會(huì)出現(xiàn)過大的中國(guó)煤化工<202003年第12期CNMHG凹與永工設(shè)研究設(shè)計(jì)摩擦阻力進(jìn)而增加動(dòng)力消耗,有時(shí)甚至卡死能使這一技術(shù)迅速發(fā)展和推廣的原因,這就要求我們1.3設(shè)備的缺陷及改進(jìn)措施研究在原理上更趨合理,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用,性價(jià)比較高易維修、易操作的設(shè)備。就我國(guó)的國(guó)情而言,設(shè)備應(yīng)以生物質(zhì)棒狀物成型不僅與成型設(shè)備有關(guān),而且與中小型為主,自動(dòng)化程度不必太高使用費(fèi)用要低原料成型工藝具有密切的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)過程中,我們以松木就地取材降低原材料成本。相信隨著人們觀念的改變屑、棉稈、麻稈、碎竹屑以及稻草等為原料進(jìn)行成型實(shí)和該設(shè)備技術(shù)的改進(jìn)與成熟,市場(chǎng)前景將十分廣闊驗(yàn)基本確定了正常成型所需的原料含水率、加熱溫度和螺旋軸的轉(zhuǎn)速。但這些工藝因素稍有不妥就會(huì)出現(xiàn)如業(yè)業(yè)不能正常成型甚至卡死的現(xiàn)象。究其原因,可能是:①螺旋的擠壓力不夠。此時(shí),在飛輪和螺旋軸之間增加齒輪信息短波減速機(jī)構(gòu)可以在相同功率條件下增大螺旋軸的扭矩,擠壓相中乙支的圖過大物的合以輝上海板機(jī)國(guó)肉首創(chuàng)MDF反哦出案近成成止使料在管中化生產(chǎn)線現(xiàn)場(chǎng)總線和監(jiān)控糸統(tǒng)配合,應(yīng)在此處套裝一耐磨套,如圖1所示,以避免磨損,即使磨損,也可以隨時(shí)更換,以保證設(shè)備所必需的目前,現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在國(guó)內(nèi)人造板設(shè)備制造業(yè)中尚屬起配合尺寸。步階段。上海板機(jī)首先在MDF生產(chǎn)線上應(yīng)用了現(xiàn)場(chǎng)總線控制式、再配上功能超越的上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng),使整條生產(chǎn)線設(shè)備2成型設(shè)備的前景更具可靠性和可調(diào)整性。任何一種先進(jìn)設(shè)備要使其得到推廣應(yīng)用,必須以上海板杋開發(fā)的MDF設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)總線和監(jiān)控系統(tǒng)硬件由上其技術(shù)的先進(jìn)性和良好的經(jīng)濟(jì)性作為依托。隨著我國(guó)位機(jī)、 Profibus主站、從站及外國(guó)設(shè)備紅成不可再生資源的減少,人們對(duì)保護(hù)自然環(huán)境意識(shí)的日其開發(fā)的人機(jī)界面有以下幾種:①信息顯示畫面:信息顯示當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)信息值,如料倉(cāng)的料位、成型線的速度、板坯益增強(qiáng),可再生資源的利用越來越受到人們的重視,政重量、壓機(jī)壓力、時(shí)間、位重等;②教據(jù)設(shè)置畫面:對(duì)壓機(jī)的時(shí)府也必定會(huì)在政策上予以扶持。在我國(guó),生物質(zhì)成型技間、壓力、位置等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和修改,使該參數(shù)符合生產(chǎn)工術(shù)的發(fā)展有其廣闊的原料基礎(chǔ),其主要來自以下幾個(gè)藝的要求;③實(shí)時(shí)和歷史曲線顯示:監(jiān)視各重要參數(shù)(如鋪裝方面:①林區(qū)采伐剩余物(如小徑木枝椏等),占林區(qū)重量、含水率、壓機(jī)壓力、位置等)的變化趨勢(shì)曲線,從而可以總釆伐量的20%左右,這些大量剩余物或粗放使用或了解設(shè)備在過去和現(xiàn)在的運(yùn)行狀態(tài);④實(shí)時(shí)報(bào)警畫面:對(duì)系統(tǒng)丟棄。②木材加工剩余物,木制品加工廠、家具廠、人造實(shí)時(shí)采集教據(jù)(如皮帶跑偏、轉(zhuǎn)閥堵轉(zhuǎn)、電裰跳閘、壓力超高板廠等廠家在加工過程中所產(chǎn)生的木粉、刨花等放之等)進(jìn)行判斷并發(fā)出報(bào)警信號(hào)無用,棄之可惜。如我校家具廠這種廢棄物長(zhǎng)期以來就海板機(jī)開發(fā)的現(xiàn)場(chǎng)總線和上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的工業(yè)化運(yùn)堆積如山,花錢請(qǐng)人清理,由于木粉裝卸時(shí)粉塵飛揚(yáng)用,總體上減少了控制電纜數(shù)量,使設(shè)備的電氣故障概率大幅無人愿意干,后投資在廠內(nèi)建一焚燒爐就地焚燒而如降低,進(jìn)一步提高了設(shè)各的自動(dòng)化程度,設(shè)備維修更加客易果用一臺(tái)小型的成型設(shè)備就可以做成很好的成型燃設(shè)備鯛整更加方便,更有利于用戶設(shè)置、修改和分析工藝參料,變廢為寶。③我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)各種植物秸稈十分豐數(shù),使設(shè)備的監(jiān)視與控制更加直晛。該系統(tǒng)已在上海板機(jī)制造的十余條MDF生產(chǎn)線上得到成功應(yīng)用富隨著人們生活水平的提高,取暖和做飯都用較為方便的燃料,因此大量的秸稈就廢棄在田間、地頭,春季就地焚燒,嚴(yán)重污染了環(huán)境,升起的煙霧甚至影響民航飛機(jī)的正常起降擠壓成型產(chǎn)品的用途也相當(dāng)廣泛,除作為一般的燃料外,還可將以木材為原料的擠壓成型產(chǎn)品進(jìn)一步加丁成活性炭,用于污水處理等工業(yè)方面。目前,成型燃料的生產(chǎn)成本和使用成本仍比煤高,這也是我國(guó)不2YH中國(guó)煤化工CNMHG第31卷003年第12期