CN101700698A - 一种复合式生物质压制成型设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种复合式生物质压制成型设备，包括双旋系统、环模系统和入料系统；双旋系统包括主旋系统和副旋系统，主旋系统包括主旋轴和上下至少二组旋转臂，每组旋转臂设有至少三条旋转臂；副旋系统包括至少三个子旋系统，每组子旋系统均包括齿轮、副旋轴、多个滚压轮和若干个挤压塞，齿轮和多个滚压轮固定在副旋轴上；环模系统呈圆桶形状，包括底板、承压壁和内齿圈，在圆桶的承压壁上设有与挤压塞咬合的成型孔，在圆桶的上部内侧设有内齿圈；入料系统包括与环模系统同轴固接的接料斗。该设备解决了产率低和堵塞问题，可有效降低设备能耗与磨损。

Description

一种复合式生物质压制成型设备
技术领域
本发明涉及生物质废物处理技术，尤其是一种复合式生物质压制成型设备。
背景技术
我国是农业大国，每年可产生农作物秸秆达6亿多吨，其中大约0.28亿吨用于造纸，1.13亿吨用作饲料，1.08亿吨还田，3.5亿吨用作燃料或就地荒烧。近年来，季节性秸秆焚烧问题已成为危害城乡生态环境的一大公害，它不仅造成资源浪费和环境污染，而且引发火灾、交通受阻、机场关闭、人员伤亡等重大社会问题，严重影响人民的生活和工农业生产。
秸秆具有产生量大、分布广、可再生且清洁环保等优点，其硫含量(约0.1％)与灰分含量(约9％)均远低于煤炭，可谓一种良好的清洁可再生能源，有望成为未来常规化石能源的替代物之一。但是，由于秸秆具有季节性、密度小、能量低、分布分散等缺点，使得秸秆收集、运输、储存和使用均十分不便，许多秸秆利用企业不仅承受高昂的运输费用、举步维艰，而且面临严重的火灾隐患考验、如履薄冰。在此情况下，秸秆压制成型技术应运而生，其技术原理是：在一定温度和压力作用下，秸秆中的木质素软化粘结力增强，纤维素分子团错位、变形和延展，使得内部相邻的颗粒相互啮接，重新组合成型。该技术可将秸秆压缩到原来体积的1/10，压缩密度达到0.9-1.1吨/立方米。
根据秸秆压制成型方式，可将成型设备分成辊模碾压式、螺旋挤压式和活塞冲压式三类。但现有成型设备普遍存在生产能耗过高、使用寿命短等问题，尤其是辊模碾压式设备易堵塞、螺旋挤压式设备易磨损、活塞冲压式设备生产率低等问题非常突出，使秸秆成型技术的发展受到限制。
我国城市污水处理厂每天产生大量的生物质污泥，其含水率高达97％以上，且难以脱水，目前尚无较好的出路，是许多城市面临的一大难题。污泥实质上是大量微生物通过胞外多聚物粘结而成的絮状物，而胞外多聚物的主要成分为糖类、脂肪和蛋白质等，这些物质具有很好的粘结性。因此，向生物质秸秆中添加合适比例的污泥，改善物料内部结构，增强物料颗粒之间的相互粘结性，可在一定程度上改变生物质秸秆致密成型机制，能够减低致密成型过程中的能量消耗与设备磨损。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种复合式生物质压制成型设备，它融合辊模碾压和活塞冲压设计思想，成功地解决了产率低和堵塞等问题，达到性能优势互补。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种复合式生物质压制成型设备，包括双旋系统、环模系统和入料系统；所述双旋系统包括主旋系统和副旋系统，所述主旋系统包括主旋轴及其驱动电机和上下水平布置的至少两组旋转臂，每组旋转臂设有至少三条旋转臂，每条旋转臂垂直固定在所述主旋轴上；所述副旋系统包括与所述每组旋转臂中的旋转臂数量相同的子旋系统，每个子旋系统包括齿轮、副旋轴、多个滚压轮和若干个挤压塞，所述齿轮和所述多个滚压轮固定在所述副旋轴上，所述副旋轴与所述上下水平布置的至少两组旋转臂中垂直投影位置一致的所有旋转臂垂直转动连接，所述若干挤压塞均匀固定在所述多个滚压轮的外侧环面上；所述环模系统呈圆桶形状，所述环模系统包括底板、承压壁和内齿圈，在所述承压壁上设有与所述挤压塞咬合的成型孔，在所述承压壁内侧设有固定的内齿圈，所述内齿圈与所述子旋系统的齿轮咬合；所述入料系统包括与所述环模系统同轴固接相互连通的接料斗；所述主旋轴垂直安装在所述底板和入料系统的中央。
所述内齿圈固接在所述承压壁的上部，所述上下水平布置的至少两组旋转臂中垂直投影位置一致的所有旋转臂对称地连接在所述每个子旋系统的多个滚压轮之间。
所述挤压塞呈圆台形状且小头朝外。
所述挤压塞与所述承压壁上的成型孔咬正时，所述挤压塞进入所述成型孔的深度为5-8mm，二者之间的缝隙为2-3mm。
所述齿轮的厚度比所述内齿圈的厚度要薄1.5-2mm。
所述入料系统包括顶盖、圆筒、所述接料斗和支撑杆，所述顶盖固接在所述承压壁上面，所述圆筒固接在所述顶盖的中央，所述圆筒下端比所述齿轮底面低10-20mm，所述圆筒上端与所述接料斗固接，所述圆筒中部设有至少三根水平支撑杆，所述主旋轴支撑在所述至少三根水平支撑杆的交汇处。
所述旋转臂的厚度一致宽度由内向外逐渐缩小，所述旋转臂的横截面呈椭圆形，所述椭圆形的水平轴为长轴、竖直轴为短轴。
本发明具有的优点和积极效果是：1)融合辊模碾压和活塞冲压设计思想，成功地解决产率低和堵塞等问题，达到性能优势互补。2)将污泥作为辅料与秸秆混合，利用污泥的粘性改善物料成型效果，使物料能够在较低的温度和压力下成型，可降低设备能耗和磨损；另外，污泥还可降低秸秆碎料的粗糙度，同样有利于降低设备能耗与磨损。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的A-A剖视图；
图3为图1的B-B剖视图；
图中：1.滚压轮，2.成型孔，3.挤压塞，4.主旋轴，5.承压壁，6.副旋轴，7.旋转臂，8.底板，9.齿轮，10.内齿圈，11.圆筒，12.支撑杆，13.接料斗，14.固定螺丝，15.顶盖，16.上轴承套，17.下轴承套。
具体实施方式
本发明通过以下实施例并结合附图进一步详述，但本实施例所叙述的技术内容是说明性的，而不是限定性的，不应依此来局限本发明的保护范围。
一种复合式生物质压制成型设备，由双旋系统、环模系统和入料系统组成；双旋系统由主旋系统和副旋系统组成，主旋系统由主旋轴4和上下两组旋转臂7构成，每组旋转臂7各设有三条旋转臂7，每条旋转臂7均固定在主旋轴4上，旋转臂7随着主旋轴4的转动而转动，三条旋转臂7共面且两两呈120°分布，两组旋转臂7的垂直投影恰好相互重合，六条旋转臂7的形状与尺寸均相同，旋转臂7的厚度一致但宽度由内向外逐渐缩小，以增大旋转臂7对物料产生的外推力，旋转臂7的横截面呈椭圆形，椭圆形的水平轴为长轴、竖直轴为短轴，以减小旋转臂7的旋转阻力，在旋转臂7的另一端沿厚度方向设有旋转孔；副旋系统由三组子旋系统组成，每组子旋系统均由齿轮9、副旋轴6、四个滚压轮1和若干个挤压塞3构成，齿轮9和四个滚压轮1从上到下固定在副旋轴6上，便于安装，有利于设备运行，副旋轴6穿过上下两条旋转臂7的旋转孔，其中一条旋转臂7位于第一个和第二个滚压轮1之间，另一条旋转臂7则位于第三个和第四个滚压轮1之间，挤压塞3呈圆台形状，若干挤压塞3均匀固定在滚压轮1的侧环面且小头朝外，便于挤压塞3与成型孔2咬合；环模系统呈圆桶形状，由底板8、承压壁5和内齿圈10组成，在圆桶底板8的正中央设有下轴承套17，下轴承套17用于支撑主旋轴4，主旋轴4的下端穿过下轴承套17后连接减速器和电动机，在圆桶的承压壁5上设有四圈均匀布置的成型孔2，成型孔2贯穿承压壁5且呈外小内大的圆台形状，四圈成型孔2在高度上分别与子旋系统的四个滚压轮1一致，同圈相邻两个成型孔2恰好能够与滚压轮1上两个相邻挤压塞3咬合，当挤压塞3与成型孔2咬正时，挤压塞3进入成型孔2的深度为5-8mm且二者之间的缝隙为2-3mm，上述咬合结构可有效杜绝成型孔2的堵塞。在圆桶的上部内侧设有固定的内齿圈10，内齿圈10在高度上与子旋系统的齿轮9一致且二者正好相互咬合，但齿轮9厚度比内齿圈10厚度要薄1.5-2mm，传动平稳；入料系统由顶盖15、圆筒11、接料斗13和支撑杆12组成，顶盖15是一个带有同心圆孔的圆盘，圆盘外径与圆桶外径相等且二者通过若干颗固定螺丝14相连，圆筒11穿过圆盘的同心圆孔且二者固定在一起，圆筒11下端比齿轮9底面低10-20mm，可减少物料进入内齿圈10和齿轮9的咬合处，使传动更加平稳，圆筒11上端通过焊接方式与接料斗13下端相连，接料斗13呈倒圆台形状，上端口大于下端口，在圆筒11内壁设有四根共面且相邻夹角为90°的支撑杆12，支撑杆12与圆盘处于同一高度，在四根支撑杆12的交汇处设有上轴承套16，上轴承套16与下轴承套17共同支撑主旋轴4。
上述旋转臂的组数，每组旋转臂的条数，子旋系统的滚压轮，每个滚压轮上挤压塞的数量可根据设备的规格具体确定，并不限于上述数量。
本发明的工作原理：
电动机启动以后，经过减速器的调节作用，主旋轴4以适当转速转动起来并带动旋转臂7转动，旋转臂7再推动副旋轴6作圆周运动，副旋轴6会带动滚压轮1作同样的圆周运动，由于滚压轮1上的挤压塞3伸进了成型孔2，使得挤压塞3的圆周运动受阻，进而促成滚压轮1绕着副旋轴6自转，这样挤压塞3便交替进出成型孔2，而齿轮9与内齿圈10的精确咬合作用，使得挤压塞3正好对准成型孔2。半干化污泥和秸秆碎料按照一定比例混合后形成生物质物料，物料通过接料斗13进入圆桶内部，圆筒可防止物料被齿轮9夹带而影响正常运转，进入圆桶内部的物料一方面依靠重力作用向下移动，另一方面依靠旋转臂7的外推力向圆桶壁移动，接着被挤压塞3卷带并挤进成型孔2，被挤进成型孔2的物料受到压缩而产生热量，热量使得物料的化学成分变软、变粘，再加上污泥自身的粘性与挤压塞3的压力，使物料粘结成块并被后续压入的物料推出成型孔2，降温后形成坚硬致密的生物质成型燃料。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种复合式生物质压制成型设备，其特征在于：包括环模系统、安装在所述环模系统内的双旋系统和固装在所述环模系统上部的入料系统；所述双旋系统包括主旋系统和副旋系统，所述主旋系统包括主旋轴(4)及其驱动电机和上下水平布置的至少两组旋转臂，每组旋转臂设有至少三条旋转臂(7)，每条旋转臂(7)垂直固定在所述主旋轴(4)上；所述副旋系统包括与所述每组旋转臂中的旋转臂数量相同的子旋系统，每个子旋系统包括齿轮(9)、副旋轴(6)、多个滚压轮(1)和若干个挤压塞(3)，所述齿轮(9)和所述多个滚压轮(1)固定在所述副旋轴(6)上，所述副旋轴(6)与所述上下水平布置的至少两组旋转臂中垂直投影位置一致的所有旋转臂(7)垂直转动连接，所述若干挤压塞(3)均匀固定在所述多个滚压轮(1)的外侧环面上；所述环模系统呈圆桶形状，所述环模系统包括底板(8)、承压壁(5)和内齿圈(10)，在所述承压壁(5)上设有与所述挤压塞(3)咬合的成型孔(2)，在所述承压壁(5)内侧设有固定的内齿圈(10)，所述内齿圈(10)与所述子旋系统的齿轮(9)咬合；所述入料系统包括与所述环模系统同轴固接相互连通的接料斗(13)；所述主旋轴(4)垂直安装在所述底板(8)和入料系统的中央。
2.根据权利要求1所述的复合式生物质压制成型设备，其特征在于，所述内齿圈(10)固接在所述承压壁(5)的上部，所述上下水平布置的至少两组旋转臂中垂直投影位置一致的所有旋转臂(7)对称地连接在所述每个子旋系统的多个滚压轮(1)之间。
3.根据权利要求1所述的复合式生物质压制成型设备，其特征在于，所述挤压塞(3)呈圆台形状且小头朝外。
4.根据权利要求1所述的复合式生物质压制成型设备，其特征在于，所述挤压塞(3)与所述承压壁(5)上的成型孔(2)咬正时，所述挤压塞(3)进入所述成型孔(2)的深度为5-8mm，二者之间的缝隙为2-3mm。
5.根据权利要求1所述的复合式生物质压制成型设备，其特征在于，所述齿轮(9)的厚度比所述内齿圈(10)的厚度要薄1.5-2mm。
6.根据权利要求2所述的复合式生物质压制成型设备，其特征在于，所述入料系统包括顶盖(15)、圆筒(11)、所述接料斗(13)和支撑杆(12)，所述顶盖(15)固接在所述承压壁(5)上面，所述圆筒(11)固接在所述顶盖(15)的中央，所述圆筒(11)下端比所述齿轮(9)底面低10-20mm，所述圆筒(11)上端与所述接料斗(13)固接，所述圆筒中部设有至少三根水平支撑杆，所述主旋轴(4)支撑在所述至少三根水平支撑杆的交汇处。
7.根据权利要求1所述的复合式生物质压制成型设备，其特征在于，所述旋转臂(7)的厚度一致宽度由内向外逐渐缩小，所述旋转臂(7)的横截面呈椭圆形，所述椭圆形的水平轴为长轴、竖直轴为短轴。
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