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
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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《秸秆颗粒燃料冷态压缩成型实验研究及数值模拟》;胡建军;《工程科技Ⅱ辑》;20080815(第8期);正文第19页第2段及图2.2,第38页第2段-第48页倒数第1段,136页第3段,第141页第1段及表5.4 * |
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