CN101712209B - 两步式生物质压制成型设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种两步式生物质压制成型设备，包括外壳系统、设置在所述外壳系统内的内旋系统和设置在所述外壳系统出料口正下方的对辊系统。本发明将生物质压制成型过程分作两步实施，第一步是将粗粉碎秸秆与半干化污泥按一定比例混合后进行碾磨，使物料充分混匀、颗粒变小、生热发粘；第二步是在螺旋挤压和对辊滚压作用下，利用对辊上的凹槽使物料成型；利用污泥改善生物质成型过程，污泥的粘结性可改进秸秆成型机制，污泥的润滑性则可降低秸秆粗糙度，不仅有效解决了成型孔堵塞、生产率低以及设备磨损等问题，而且还起到以废制废的作用。

Description

两步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，尤其是一种两步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两步式生物质压制成型设备，它能够将生物质分两步压制成型，并且不易堵塞，设备磨损率低，生产效率高。
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：一种两步式生物质压制成型设备，包括外壳系统、设置在所述外壳系统内的内旋系统和设置在所述外壳系统出料口正下方的对辊系统；所述外壳系统包括进料斗、圆柱筒、承压板、导料筒和蒙板，在所述圆柱筒的上口端设有若干根支撑杆，所述若干根支撑杆上面固接相互连接的所述料斗和所述蒙板，所述圆柱筒的下口端固接带中央出料孔的承压板，所述承压板的纵剖面呈“倒八字”形状，所述承压板下方固接导料筒；所述内旋系统包括由电机驱动的旋转轴、导料伞、滚压轮、多根旋转臂和螺旋桨叶，所述旋转轴安装在所述若干根支撑杆的交汇中心处，所述旋转轴上固接有导料伞，在所述导料伞的下方均匀水平布置的所述多根旋转臂固接在所述旋转轴上，每根旋转臂的外端均与一个滚压轮相连，所述滚压轮与所述承压板碾压连接，在所述多根旋转臂的下方设有固定在所述旋转轴上的螺旋桨叶；所述对辊系统包括一对相互咬合的滚压筒，每个滚压筒表面设有成型槽，其中一个滚压筒由电机驱动。
所述承压板的板面上设有若干细凹槽。
所述导料伞位于圆柱筒的中部且垂直投影略小于圆柱筒内径的2/3，所述滚压轮呈圆台形状、小头朝外且圆台高度略小于圆柱筒内径的1/4。
所述滚压轮的侧面设有若干细凹槽。
所述多根旋转臂为5-7根，所述5-7根旋转臂之间设挡料板。
所述滚压筒成型槽的横截面为半椭球形。
本发明具有的优点和积极效果是：将生物质压制成型过程分作两步实施，第一步是将粗粉碎秸秆与半干化污泥按一定比例混合后进行碾磨，使物料充分混匀、颗粒变小、生热发粘；第二步是在螺旋挤压和对辊滚压作用下，利用对辊上的凹槽使物料成型；利用污泥改善生物质成型过程，污泥的粘结性可改进秸秆成型机制，污泥的润滑性则可降低秸秆粗糙度，不仅有效解决了成型孔堵塞、生产率低以及设备磨损等问题，而且还起到以废制废的作用。
附图说明
图1为本发明的正视图；
图2为本发明的内旋系统；
图3为本发明的俯视图；
图4为图2的A-A剖视图。
图中：1.进料斗，2.圆柱筒，3.旋转轴，4.支撑杆，5.小蒙板，6.导料伞，7.螺栓螺母，8.承压板，9.导料筒，10.滚压轮，11.旋转臂，12.下轴套，13.上轴承，14.滚压筒，15.成型槽，16.滚筒支杆，17.横轴套，18.横转轴，19.挡料板，20.大蒙板，21.螺旋桨叶。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1～图4，本发明一种两步式生物质压制成型设备，由外壳系统、内旋系统和对辊系统组成；外壳系统由进料斗1、圆柱筒2、承压板8、导料筒9、小蒙板5、大蒙板20、支撑杆4、上轴承13和螺栓螺母7构成，在圆柱筒2的上口端设有三根呈120°夹角分布的支撑杆4，三根支撑杆4向内汇聚于上轴承13向外则固定于圆柱筒2壁，在三根支撑杆4形成的三块夹区设有两块大蒙板20和一块小蒙板5，在小蒙板5未占据的夹区部分焊接着进料斗1，进料斗1由两块曲面和两块平面合围而成并向外侧倾斜，圆柱筒2通过法兰与位于其正下方的承压板8相连，承压板8的纵剖面呈“倒八字”形状且中央带有出料圆孔，圆孔的直径为圆柱筒2内径的一半，在承压板8的板面上设有若干细槽以增加摩擦力，在承压板8的下方焊接导料筒9，导料筒9的上半部分呈正四棱柱形状且底边长度与圆孔直径相等，导料筒9的下半部分呈两个等大圆筒相切时形成的“夹谷”形状；内旋系统由旋转轴3、导料伞6、滚压轮10、旋转臂11、挡料板19、下轴套和螺旋桨叶21构成，旋转轴3的上端伸出上轴承13与减速机I和电动机I相连，在旋转轴3上设有导料伞6，导料伞6位于圆柱筒2的中部且垂直投影略小于圆柱筒2内径的2/3，在导料伞6的下方均匀布置5-7根旋转臂11，旋转臂11垂直于旋转轴3并汇集于下轴套12，下轴套12通过键合作用与旋转轴3连为一体，每根旋转臂11均与一个滚压轮10相连，滚压轮10呈圆台形状、小头朝外且圆台高度略小于圆柱筒2内径的1/4，在滚压轮10的侧面设有若干细槽以增加摩擦力，为使物料得以充分碾磨通常要设5-7个滚压轮10且在旋转臂11之间设挡料板19，同时合理调整滚压轮10与承压板8之间以及滚压轮10与导料伞6之间的缝隙，在下轴套12的下方设有螺旋桨叶21，螺旋桨叶21固定于旋转轴3且直径略小于导料筒9内径；对辊系统由滚压筒14(成型槽15)、滚筒支杆16、横轴承和横转轴18构成，滚压筒14设两个且二者通过齿轮咬合作用实现逆向转动，其中的一个滚压筒14与减速器II、电动机II相连，滚压筒14的直径略大于导料筒9的底边长度，滚压筒14的宽度略小于导料筒9的底边长度，在滚压筒14的环面上设有紧密布置的许多半椭球形成型槽15，滚压筒14由若干根滚筒支杆16支撑着，这些滚筒支杆16汇集于横轴套17，横轴套17则安装在横转轴18上。
旋转臂11和支撑杆4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I启动以后，经过减速器I的调节作用，旋转轴3以适当转速转动起来并带动导料伞6、旋转臂11、滚压轮10和螺旋桨叶21一起转动；电动机II启动以后，经过减速器II的调节作用，横转轴18以适当转速转动起来并带动两个滚压筒14一起转动起来；将粗粉碎秸秆和半干化污泥通过进料斗1送入圆柱筒2，物料在导料伞6离心力的作用下移向圆柱筒2侧壁，并依靠重力作用向下落，然后被滚压轮10碾压磨细并使其变热发粘，这些物料在后续物料和滚压轮10的共同作用下逐渐向圆孔方向移动，移到圆孔处的物料被螺旋桨叶21紧紧地推到两个滚压筒14的“夹谷”中，再依靠滚压筒14上的成型槽15压力、物质粘性和热粘性使物料形成致密的椭球形产品。
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 (6)

1.一种两步式生物质压制成型设备，其特征在于，包括外壳系统、设置在所述外壳系统内的内旋系统和设置在所述外壳系统出料口正下方的对辊系统；所述外壳系统包括进料斗(1)、圆柱筒(2)、承压板(8)、导料筒(9)和蒙板，在所述圆柱筒(2)的上口端设有若干根支撑杆(4)，所述若干根支撑杆(4)上面固接相互连接的所述料斗(1)和所述蒙板，所述圆柱筒(2)的下口端固接带中央出料孔的承压板(8)，所述承压板(8)的纵剖面呈“倒八字”形状，所述承压板(8)下方固接导料筒(9)；所述内旋系统包括由电机驱动的旋转轴(3)、导料伞(6)、滚压轮(10)、多根旋转臂(11)和螺旋桨叶(21)，所述旋转轴(3)安装在所述若干根支撑杆(4)的交汇中心处，所述旋转轴(3)上固接有导料伞(6)，在所述导料伞(6)的下方均匀水平布置的所述多根旋转臂(11)固接在所述旋转轴(3)上，每根旋转臂(11)的外端均与一个滚压轮(10)相连，所述滚压轮(10)与所述承压板(8)碾压连接，在所述多根旋转臂(11)的下方设有固定在所述旋转轴(3)上的螺旋桨叶(21)；所述对辊系统包括一对相互咬合的滚压筒(14)，每个滚压筒(14)表面设有成型槽(15)，其中一个滚压筒由电机驱动。
2.根据权利要求1所述的两步式生物质压制成型设备，其特征在于，所述承压板(8)的板面上设有若干细凹槽。
3.根据权利要求1所述的两步式生物质压制成型设备，其特征在于，所述导料伞(6)位于圆柱筒(2)的中部且垂直投影略小于圆柱筒(2)内径的2/3，所述滚压轮(10)呈圆台形状、小头朝外且圆台高度略小于圆柱筒内径的1/4。
4.根据权利要求1所述的两步式生物质压制成型设备，其特征在于，所述滚压轮(10)的侧面设有若干细凹槽。
5.根据权利要求1所述的两步式生物质压制成型设备，其特征在于，所述多根旋转臂(11)为5-7根，所述5-7根旋转臂(11)之间设挡料板(19)。
6.根据权利要求1所述的两步式生物质压制成型设备，其特征在于，所述滚压筒(10)成型槽的横截面为半椭球形。
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