CN105128392A - 一种生物质燃料成型模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物质燃料成型模具，模具设计成圆盘形状，一个模具中含有6个模孔，这样在生物质成型过程中一次可同时成型6个，每个模孔的直径为150mm，并且每个模孔有3°的拔模斜度，使得生物质成型后比较容易的从模孔中脱落，模孔残留物较易清理，每个模孔中的顶部设有顶针，顶针上面连有导轨，模具中心上部有丝杠装置，并且丝杠和每个顶针的导轨相连。通过这样安装完成后，这种模具具有一次可同时生产多个生物质燃料的功能，且具有运行平稳，模具模孔易于清理的特点，提高生物质燃料生产效率。

Description

一种生物质燃料成型模具

技术领域

本发明涉及生物质模具制造与清洁能源利用领域，特别涉及一种生物质燃料成型模具。

背景技术

化石能源作为现代人类发展的支柱能源在为人类的发展作出巨大贡献的同时，也在对人类的生存带来严重的威胁。由其利用带来的“温室效应”、“酸雨现象”、“粉尘污染”等问题一直在困扰着人类，同时也在一定程度上阻碍了社会的发展。而且化石能源的储量毕竟是有限的，所以考虑到环境保护和人类社会未来发展的需要，寻求开发新的能源资源。

实现社会的可持续发展便受到世界各国的日益重视。生物质能作为一种可再生的清洁能源，有着良好的发展前景。美国国家科学院在《1985--2010的能源转换》的报告中明确指出，到2010年，大规模“生物量转化”所获得的能量将是1985年能源总需求量的20倍。这标志着世界能源的发展将朝着更广泛地利用和开发一系列可再生能源的方向发生变化。然而，目前人类对生物质能的开发利用仍然停留在比较低的水平，其利用方式主要是原始的直接燃烧。这种利用方式主要存在以下问题。能量转换效率极低(一般只有15％左右)，燃烧不完全产生的大量烟尘污染了环境，不能满足人类对高品位能源的需求。所以生物质高品位转换技术的研究便成为人们开发生物质能的重点。生物质压缩成型技术则是生物质能转换技术研究的一个重要分支。

生物质压缩成型技术的研究始于本世纪40年代。其较大规模的开发利用是在80年代以后。80年代由于出现石油危机，石油价格上涨，西欧、美国的木材加工厂提出用木材实现能源自给，因此，生物质压缩燃料发展很快，在西欧及日本等国已成为一种产业。印度对这项技术的研究应用也相当重视。在我国，这项研究也得到了政府的关注和支持。在由国家科委、国家经贸委、国家计委共同组织编写的“中国新能源和可再生能源发展纲要(1996--2010)”中提出要将“发展高效的直接燃烧技术、致密固化成型技术、气化液化技术。”作为今后工作的一个主要方面来抓。近年来，一些国家还在这方面开展了国际合作，如由荷兰政府资助的“生物质致密化研究项目”便是由荷兰、印度、泰国、菲律宾、马来西亚、尼泊尔、斯里兰卡等7个国家共同参与的一个国际合作项目。该项目已完成了第一和第二阶段的研究工作，第三阶段将着重进行工程示范和技术推广工作。

生物质压缩成型技术发展至今，已开发了许多种成型工艺和成型机械。根据主要工艺特征的差别，可将这些工艺从广义上分为：湿压成型、热压成型、炭化成型和捆扎成型。其中，热压成型上目前普遍采用的生物质压缩成型工艺。这种工艺采用的是在一定的温赏条件下将生物质压缩成型，根据原料被加热的部位的不同，可将这一工艺划分为二类：一类是原料只在成型部位被加热，称为非预热热压成型工艺；另一类是原料在进入压缩机构之前和在成型部位被分别加热，称为预热热压成型工艺。

非预热热压成型工艺。这种成型工艺的应用在生物质压缩成型技术领域内目前仍占据着主导地位。已研制成功的成型设备主要有螺旋挤压式成型机、活塞冲压式成型机和压辊式颗粒成型机。

(1)螺旋挤压式成型机。螺旋挤压式成型机是最早研制生产的生物质热压成型机。这类成型机以其运行平稳、生产连续、所产成型棒易燃(由于其空心结构以及表面的炭化层)等特性在成型机市场中一直占据着主导地位，尤其是在印度、泰国、马来西亚等东南亚国家和我国。

螺旋挤压式成型根据螺杆的多少可分为单螺杆式和双螺杆式。单螺杆式是最常用的。双螺杆式成型机采用的是2个相互啮合的变螺距螺杆，成型套为“8”字型结构，这种成型机对原料的预处理要求不高，原料粒度可在30～80mm之间变化，水分含量可高达25％，可省去干燥装置。根据螺杆螺距的变化可分为等螺距螺杆式和变螺距螺杆式。应用变螺距螺杆，可以缩短压缩套筒的长度。但是这种螺杆制造工艺复杂，制造成本高。

目前，制约螺旋式成型机商业化利用的主要技术问题一个是成型部件，尤其是螺杆磨损严重，使用寿命短；另一个问题是单位产品能耗高。为了解决螺杆首端承磨面磨损严重，这一问题，现在大多采用表面硬化方法对螺杆成型部位进行处理。如采用喷焊钨钴合金；采用堆焊或碳化钨焊条堆焊：或是采用局部渗硼处理和振动堆焊等方法。通过这些方法进行处理后可使螺杆的使用寿命提高到100h左右。另一种方法就是彻底改变这种成型工艺。活塞式成型机的研制成功在较大程度上解决了该成型方式所存在的成型件磨损严重、能耗高的问题。

(2)活塞冲压式成型机。这类成型机由于改变了成型部件与原料的作用方式，在大幅度提高成型部件使用寿命的同时，也显著降低单位产品能耗。根据动力来源的不同，该类成型机可分为机械驱动活塞式成型机和液压驱动活塞式成型机。机械驱动活塞式成型机采用的是通过曲柄连杆机构带动冲杆做高速往返运动，产生冲压力将生物质压缩成型。这种成型机以北欧和美国生产的大型压块机为代表，我国也开展了这方面的研究，如中国农业机械化科学研究院研制丁CYJ一35型冲压式成型机，河南农业大学研制了PB-I型冲压式成型机等。与国外的成型机相比，国内生产的该类成型机的生产率普遍偏低。国内研究表明：与螺旋挤压式成型机相比，这种成型机明显改善了成型部件磨损严重的现象，其使用寿命在200h以上，而且单位产品能耗也有较大幅度的下降，但这种成型机由于存在较大的振动负荷，所以一方面造成机器运行稳定性差，另一方面导致噪音较大。另外还存在润滑油污染较严重等问题。

一般农作物秸秆都具有堆秸疏松、密度小、单位体积大，以及热值低等缺点，直接作为燃料用于发电，需要专门的运输、储存、切碎、输送设备，成本很高，现有燃煤发电锅炉也用不上。这也是目前国内已建或在建的多家秸秆发电厂都需要引进国外专用设备的原因，一次性投资大成为发展的制约因素。秸秆成型技术是指在一定条件下，将松散细碎的秸秆挤压成质地致密、形状规则的成型燃料。原料挤压成型后，能量密度与中质煤相当；而且燃烧特性也明显改善，在锅炉中燃烧时挥发少、黑烟少、火力持久、炉膛温度高，排放的废气和二氧化硫都远比煤低。秸秆压缩型燃料可直接利用电厂输煤、给煤设备，无需双燃料供应系统，耐储存，运输、使用方便。

目前，成型燃料有颗粒状和棒状两大类；生物质压缩燃料的工艺大致可划分为湿压(冷压)成型和热压成型、碳化成型等3种；技术较为成熟、应用较多的成型燃料加工机，有辊模挤压式(包括环模式和平模式)、活塞冲压式(包括机械式、液压式)和螺旋挤压式等，其中辊模挤压式机械适用于湿压(冷压)成型工艺，而活塞冲压式、螺旋挤压式成型机适用于热压成型工艺。

生物质产业是一种新兴的朝阳产业，有很大的发展潜力，但是当前生物质燃料的生产成本与产品价格尚难与常规能源竞争。因此，为了降低成型燃料生产成本，寻求技术上的创新、突破，成为该领域最大的课题；降低颗粒燃料的吨料能耗，降低设备的使用成本，也成为目前追求的最大目标。今后一段时期内生物质固化成型技术装备发展的趋势是装备生产专业化、规模化机型系列化和标准化。我国今后应在设备实用性、系列化上下功夫，不断降低成本并提高技术水平，为21世纪大规模开发利用生物质能提供必要的技术储备。

我国农作物秸秆资源丰富，但分布很散，采用集到固定场地加工的办法。运输成本过高、经济性较差，不利于农作物秸秆成型燃料加工技术的推广和应用。因此，秸秆成型燃料加工设备必须具有可移动性，才能方便各地农村农民的使用。同时，为了适合我国农村的实际情况还要求秸秆成型燃料加工设备应能实现自动化加工，使用者只需完成简单的原料供给工作，就能完成秸秆成型燃料的加工。总之，今后秸秆成型燃料加工设备的发展将以产品规格系列化、产品质量优质化、性能价比合理化、生产加工标准化为方向，实现秸秆成型燃料加工过程的连续化、自动化，为推动我国农作物秸秆资源化利用，商品化生产，提供技术和装备支撑。

发明内容

针对我国生物质能源利用率底，加工转化为可利用的生物质燃料程度不高，以及我国使用化石燃料造成环境污染等一系列问题，本发明的目的在于提出一种生物质燃料成型模具，为解决目前生物质燃料转化程度不高，以及生物质燃料占地空间大，不易储存和运输等问题设计了一种生物质燃料成型模具，并且缓解了我国国民经济的发展对化石能源过分依赖的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种生物质燃料成型模具，包括：模具、丝杠、顶针、导轨等。

模具设计成圆盘形状，一个模具中含有6个模孔，这样在生物质成型过程中一次可同时成型6个，每个模孔的直径为150mm，并且每个模孔有3°的拔模斜度，使得生物质成型后比较容易的从模孔中脱落，模孔残留物较易清理，每个模孔中的顶部设有顶针，顶针上面连有导轨，模具中心上部有丝杠装置，并且丝杠和每个顶针的导轨相连。通过这样安装完成后，这种模具具有一次可同时生产多个生物质燃料的功能，且具有运行平稳，模具模孔易于清理的特点，提高生物质燃料生产效率。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1

模具设计成圆盘形状，一个模具中含有6个模孔，这样在生物质成型过程中一次可同时成型6个，每个模孔的直径为150mm，并且每个模孔有3°的拔模斜度，使得生物质成型后比较容易的从模孔中脱落，模孔残留物较易清理，每个模孔中的顶部设有顶针，顶针上面连有导轨，模具中心上部有丝杠装置，并且丝杠和每个顶针的导轨相连。当模具完成一次冲压生物质燃料成型后，丝杠向下移动，通过丝杠装置带动顶针，顶针在每个模孔的上部，把每个模孔中的生物质型块顶下来，又因为每个模孔设置有3°的拔模斜度，使得生物质型块比较容易的从模孔中脱落下来，通过收集装置，把冲压成型的生物质型块收集起来，这样就完成了一次生物质燃料成型操作。

Claims (4)

1.一种生物质燃料成型模具，包括：模具、丝杠、顶针、导轨，其特征在于，模具中设置有模孔，模孔有3°的拔模斜度。

2.根据权利要求1所述的一种生物质燃料成型模具，其特征在于，模具结构是圆盘形，内置有6个模孔。

3.根据权利要求1所述的一种生物质燃料成型模具，其特征在于，每个模孔顶端有个顶针，顶针上端与导轨相连。

4.根据权利要求1所述的一种生物质燃料成型模具，其特征在于，模具上部中心有丝杠装置，丝杠分别于顶针导轨相连。