CN104673423B - 一种成型燃料的平模成型模具 - Google Patents

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Abstract

本发明属于生物质能源化利用领域，涉及一种成型燃料的平模成型模具。所述成型模具呈管状，上端为进料口，下端为出料口，进料口呈圆台状，其内径由上至下缩小并与成型模具内壁平滑过渡。本发明成型燃料的平模成型模具结构新颖、加工方便、生产效率高、耗能低、磨损小、运行稳定，适合生物质成型燃料平模生产设备使用，在成型燃料生产过程中能够产生良好的经济和社会效益。

Description

一种成型燃料的平模成型模具
技术领域
本发明属于生物质能源化利用领域，涉及一种成型燃料的平模成型模具，尤其是一种可将农业废弃物(如小麦秸秆、玉米秸秆等)合理地压缩为成型燃料的模具。
背景技术
随着经济的发展和人民收入的增加，在较为接近商品能源产区的农村地区，商品能源(如煤、液化石油气等)已成为其主要的炊事用能，从而使传统方式利用的生物质能首先成为被替代的对象，致使被弃于田间地头而随意焚烧的秸秆量逐渐增加，不仅浪费了资源，还严重污染了大气，危害了人类的生存环境，同时也浪费了宝贵的可再生能源。我国又是一个燃煤污染排放很严重的国家，改善能源结构，减少环境污染是亟需解决的问题。生物质成型燃料技术可以在获得优质能源的同时，实现对生物质能源化处理和资源化利用，改善和提高能源的综合效益。
目前，我国年产农作物秸秆量十分丰富，约为8亿吨，除部分用于造纸和畜牧饲料外，大约3.5亿吨可作为能源使用，折合约1.8亿吨标准煤。根据《可再生能源法》，研究制定支持生物质能发展的配套法规和政策措施，出台财政补贴、投资政策、税收优惠、用户补助等经济激励政策。加大对农业生物质能产业的补贴力度，对从事生物质能技术研发和设备制造等企业给与所得税优惠。对使用生物质固化成型燃料炉具的农户给予一次性补贴。我国《可再生能源中长期发展规划》中要求2020年生物质成型燃料年利用量达到5000万吨，成型燃料技术推广发展前景良好。
农业废弃物成型燃料生产技术是生物质成型燃料成型技术的一种，可将农作物秸秆等农业废弃物从分散、没有一定形状的原料压缩为形状固定、密度较大的成型燃料，从而节约运输和储存费用，改善燃烧状况，扩大应用范围。对于农作物秸秆为原料的生物质成型燃料生产系统，利用平模成型设备，相比环模、螺杆等成型设备，其能耗较低、稳定性较好。我国是农业大国，主要的生物质原料为农业剩余物，因此，进行平模成型设备模具发明创造具有重要意义。
成型模具是成型设备的重要部件，成型模具的寿命、成型过程的能耗和稳定性是成型设备选择模具的主要参考。目前，将农作物秸秆等生物质粉碎后压缩成型的模具已有不少种类，但这些模具存在着以下问题：模具运行后磨损严重，从模具材料上改进不能满足要求；成型模具和平模为一体，需要带平模一起更换；燃料模具压缩成型过程易于堵塞成型孔，压缩能耗较高；原料进料不稳定、不顺畅，能耗高，易磨损。
总体上，我国农作物秸秆资源比较丰富，也面临着能源短缺和生物质随意焚烧带来的污染问题，同时成型燃料核心技术还发展不完善。因此，进行农作物秸秆成型燃料成型模具的研究，开发能耗低、成型稳定的成型模具，进而满足成型燃料的经济生产，为成型燃料示范推广和应用提供保障，最终达到减少化石燃料消耗、改善能源结构、减少温室气体排放、减轻环境污染、增加农民收入、促进新农村建设和发展低碳经济的目的。
发明内容
本发明的目的是提供一种成型燃料的平模成型模具，可以克服目前成型模具易磨损、压缩能耗高、原料进料不稳定以及成型模具和平模需要一起更换等问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种成型燃料的平模成型模具，所述成型模具呈管状，上端为进料口，下端为出料口，进料口呈圆台状，进料口内径由上至下缩小并与成型模具内壁平滑过渡。
优选的，所述成型模具长度与其内径(下简称长径比)的比值为4.0～5.0。
优选的，所述模具的进料口的开口锥度为45～50°。
优选的，所述模具的进料口的底圆直径与母线长度的比(下简称径斜比)为5.0～6.0。
优选的，所述成型模具长度与其内径的比值为4.5，进料口的开口锥度为46°，进料口的底圆直径与母线长度的比为5.5。
优选的，所述的模具均匀嵌设在平模中。
此设置改变了模具与平模一体设置的现状，成型模具更换方便，运行一定时间后容易拆卸和安装，不需要更换整个平模，提高了经济性。
本发明提供了一种农业废弃物成型燃料的平模成型模具，分别对长径比、开口锥度和径斜比进行了优化。农业废弃物通过平模设备进行成型的过程中，本发明长径比范围的模具可提高压缩密度，减少单位质量成型燃料的电耗。如在模具的长径比为4.0～5.0时，农作物秸秆等经过压缩成型后的成型燃料密度在0.9g/cm3以上。本发明开口锥度和径斜比范围的模具有利于进料顺畅，减少进料阻力，提高成型效率，减少单位质量成型燃料的电耗。当控制模具的长径比为4.0～5.0，开口锥度为45～50°时，成型燃料电耗在25kWh/t以下。当控制模具的长径比为4.0～5.0，开口锥度为45～50°，径斜比为5.0～6.0时，成型燃料的成型率为95％以上，且减少了成型燃料的堵塞，成型过程能够连续稳定运行，生产效率高。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
本发明成型燃料的平模成型模具结构新颖、加工方便、生产效率高、耗能低、磨损小、运行稳定，适合生物质成型燃料平模生产设备使用，在成型燃料生产过程中能够产生良好的经济和社会效益。
附图说明
图1为本发明成型燃料的平模成型模具的结构示意图；
图2为本发明成型燃料的平模成型模具的参数标注示意图，图中，L表示成型模具长度，D为成型模具内径(即进料口的底圆直径)，s为模具的圆台状进料口的母线长度，α为进料口的开口锥度；
图3为成型燃料的平模成型模具与平模配合后的示意图。
具体实施方式
以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此：
如图1所示，一种农业废弃物成型燃料的平模成型模具，所述成型模具呈管状，上端为进料口1，下端为出料口2，进料口1呈圆台状，其内径由上至下缩小并与成型模具内壁3平滑过渡。
所述的成型模具长度与其内径的比(长径比，L/D)为4.0～5.0，模具的进料口的开口锥度(α)为45～50°，模具的进料口的底圆直径与母线长度的比(径斜比，即D/s)为5.0～6.0。
工作时，粉碎后的农业废弃物原料，通过压力的作用进入成型模具进料口，物料通过出料口挤出成型燃料，成型燃料的密度在0.90g/cm3以上，生产成型燃料的电力消耗小于25kWh/t，有效成型燃料比率达到95％以上。
实施例1-7
成型燃料模具开口锥度为46°、径斜比为5.5，分别进行长径比为3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0的成型燃料试验，结果如表1所示。
表1
长径比 颗粒成型率/％
3.0 22.3 92.2 0.74
3.5 23.5 95.3 0.80
4.0 24.1 96.0 0.92
4.5 24.3 95.7 0.96
5.0 24.6 95.2 1.01
5.5 25.4 93.6 1.03
6.0 26.3 91.4 1.06
实施例8-17
成型燃料模具长径比为4.5、径斜比为5.5，分别进行开口锥度为43°、44°、45°、46°、47°、48°、49°、50°、51°、52°的成型燃料试验，结果如表2所示。
表2
开口锥度/° 颗粒成型率/％
43 23.5 91.9 0.98
44 23.8 93.2 0.97
45 24.0 94.7 0.96
46 24.3 95.7 0.96
47 25.0 95.9 0.95
48 25.6 96.4 0.92
49 26.5 95.3 0.91
50 27.4 95.1 0.90
51 28.9 94.2 0.84
52 29.7 93.6 0.82
实施例18-24
成型燃料模具长径比为4.5、开口锥度为46°、分别进行径斜比为4.0、4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0的成型燃料试验，结果如表3所示。
表3
径斜比 颗粒成型率/％
4.0 22.1 95.2 1.02
4.5 22.3 95.4 0.99
5.0 23.6 95.6 0.97
5.5 24.3 95.7 0.96
6.0 25.9 95.6 0.94
6.5 27.4 93.4 0.87
7.0 29.5 91.5 0.82

Claims (3)

1.一种成型燃料的平模成型模具，其特征在于，所述成型模具呈管状，上端为进料口，下端为出料口，进料口呈圆台状，进料口内径由上至下缩小并与成型模具内壁平滑过渡，所述成型模具的长度与内径的比值为4.0～5.0，所述成型模具的进料口的开口锥度为45～50°，所述开口锥度为进料口的母线与底圆直径的延长线的夹角，所述成型模具的进料口的底圆直径与母线长度的比值为5.0～6.0。
2.根据权利要求1所述的成型燃料的平模成型模具，其特征在于，所述模具均嵌设在平模中。
3.根据权利要求1或2所述的成型燃料的平模成型模具，其特征在于，所述成型模具的长度与内径的比值为4.5，所述成型模具的进料口的开口锥度为46°，所述成型模具的进料口的底圆直径与母线长度的比值为5.5。
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