CN110699147A - 一种固态生物质能燃料及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种固态生物质能燃料及其制造方法，属于固态生物质能燃料领域，一种固态生物质能燃料及其制造方法，本方案在固态生物质能燃料柱体制作的过程中，通过对原料进行球磨，使原料尺寸大致相近，同时通过向球磨罐中添入植物油作为助磨剂，减小球磨过程的阻力，使固态生物质能燃料原料之间混合均匀，同时添加的植物油在球磨过程中会因为表面张力的作用下小部分存储在通孔内，在后需的压制成型的过程中，残存在通孔内的少量植物油会在压模和模孔挤压的作用下渗出，在模孔内起到润滑的作用，不易出现材料成型后崩溃或在成型过程中原料自身黏着而影响正常出料的现象，降低固态生物质能燃料成型的难度。
Description
技术领域
本发明涉及固态生物质能燃料领域，更具体地说，涉及一种固态生物质能燃料及其制造方法。
背景技术
生物质能是指利用自然界的植物、粪便以及城乡有机废物转化成的能源，生物质通过光合作用将CO2和水结合形成碳氢化合物(糖)以构件生物质的骨架，并在此过程中将太阳能储存在生物体内结构化合物的化学键中。而当它们被利用时，构成生物的基本元素(C、O、H、N等)又为新生生物所用，而储存在其化学键中的能量被释放出来或转化成其他形式的能量，而固态生物质能燃料：是指将生物质材料燃烧作为燃料，一般主要是农林废弃物(如秸秆、锯末、甘蔗渣、稻糠等)。
由于固态生物质能燃料中包含的碳元素从根本上说就是植物通过光合作用固定的二氧化碳，因此在固态生物质能燃料燃烧的过程中排放的二氧化碳和生物圈内的植物固定的二氧化碳形成碳平衡，不会造成额外的碳排放，因此固态生物质能燃料被认为是清洁能源，是太阳能的一种表现形式。
然而随着生物质能的研究的发展，人们逐渐发现原始状态或经过粗加工的生物质能燃料难以满足现实生活中的生产需要，其运输和存储都存在严重的问题，这也就造成了固态生物质能燃料的利用具有一定的地域制约性，因此在实际生产过程中，人们通常会将固态生物质能燃料压缩成固体颗粒，方便固态生物质能燃料的运输和存储，打破了固态生物质能燃料利用的地域制约性，同时经过压缩的固态生物质能燃料由于自身的密度提高，自身的热值也会获得相应的提升，提高了固态生物质能燃料的性能，一举多得。
然而在现实生产过程中，在固态生物质能燃料在压缩成型的阶段中，多为小颗粒原料，如木屑等材料压制成型，在压制过程中易出现因为过分干燥而难以成型的问题，而在向原料中填入合适的水或其他润滑剂又会造成原料颗粒黏着成团，影响压模正常出料。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种固态生物质能燃料及其制造方法，它可以实现在固态生物质能燃料成型的过程中，可以轻易成型，不易出现材料成型后崩溃或在成型过程中原料自身黏着而影响正常出料的现象，降低固态生物质能燃料成型的难度。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种固态生物质能燃料，包括生物燃料颗粒，所述生物燃料颗粒包括柱体部和翼片部，所述翼片部均匀固定连接在柱体部的外壁上，所述生物燃料颗粒内掺有强化纤维，所述强化纤维的外壁上固定连接有多个毛细纤维，所述强化纤维内开凿有通孔，且通孔沿强化纤维轴线的方向贯穿强化纤维，所述通孔内填充有菜籽油。
进一步的，一种固态生物质能燃料的制造方法，其主要步骤为：
S1、原料预处理，将固态生物质能燃料原料进行预处理，将木屑进行粗粉碎至个体粒径在2-3cm，将麦秆纤维截断至5-8cm，之后将预先准备的毛细纤维粘附在强化纤维的表面；
S2、球磨混合，将经过粗粉碎和预处理的麦秆投入球磨罐中，并加入多个磨球，启动球磨罐，进行球磨，经过3小时球磨混合后制得混合均匀的固态生物质能燃料原料，其中生物燃料颗粒和强化纤维的质量比为100:1；
S3、压制成型，利用固态生物质能燃料成型装置将固态生物质能燃料压制成直径为10cm的柱体，并将柱体截断为15-20cm长的固态生物质能燃料的颗粒；
S4、风干成型，将完成成型的固态生物质能燃料柱体送入风干室烘干，使固态生物质能燃料柱体干燥，便于存储和运输。
进一步的，所述S1、原料预处理中，可以通过将毛细纤维的一端粘附粘合剂，再利用风吹使毛细纤维随机粘附到强化纤维的表面，大幅节约将毛细纤维粘附到强化纤维表面的时间，使上述工作大批量生产成为可能。
进一步的，所述S2、球磨混合中，磨球选用多棱角的硬质橡胶球，增加球磨的破碎的效果。
进一步的，在启动球磨罐前，向球磨罐中加入菜籽油作为助磨剂，少量菜籽油可以减小球磨过程的阻力，使生物燃料颗粒和强化纤维混合的更加均匀。
进一步的，所述S4、风干成型中，风干室需保持通风状态，使风干过程中固态生物质能燃料柱体自身挥发的油雾不易在风干室沉积，不易诱发火灾等安全事故。
进一步的，一种固态生物质能燃料成型装置，包括压模，所述压模上开凿有多个与生物燃料颗粒相匹配的模孔，所述压模的上侧设有一对压辊，所述压模的下侧设有切刀，且压模和切刀可以在不同的电机的作用下同向差速转动，特别的，在固态生物质能燃料成型装置正常工作时，压模与压辊之间填满固态生物质能燃料原料，在压模转动的过程中，通过固态生物质能燃料原料带动压辊一起转动，转动的压辊将固态生物质能燃料原料压入模孔内，直至固态生物质能燃料原料穿过模孔并形成柱体，此时切刀的转动速度稍快于压模，使得切刀可以定时切断由模孔挤压出来的固态生物质能燃料柱体。
进一步的，所述模孔的侧壁上开凿有多个与生物燃料颗粒翼片部相匹配的翼片槽，所述翼片槽的槽底板上开凿有活动槽，所述活动槽内活动连接有与自身相匹配的活动块，所述活动块的侧壁上固定连接有一对侧边剃刀，两个所述侧边剃刀均与翼片槽的相接触，所述活动槽的槽底板上开凿有预留槽，所述预留槽的槽底板与活动槽之间固定连接有压缩弹簧，侧边剃刀在压模正常工作的状态下，可以自动清理翼片槽槽壁上的残留物，使残留不易在翼片槽上残留，不易对后续成型工作造成影响。
进一步的，所述预留槽槽底板与活动块之间固定连接有伸缩杆，且伸缩杆插接在压缩弹簧内侧，伸缩杆可以保护压缩弹簧，使压缩弹簧在受到外力作用时不易发生非工作向形变，不易造成压缩弹簧损坏。
进一步的，所述活动块的上端开凿有缺口槽，在固态生物质能燃料原料挤压成型的过程中，可以快速将活动块挤向活动槽内，不易造成固态生物质能燃料原料堵塞。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
本方案在固态生物质能燃料柱体制作的过程中，通过对原料进行球磨，使原料尺寸大致相近，同时通过向球磨罐中添入植物油作为助磨剂，减小球磨过程的阻力，使固态生物质能燃料原料之间混合均匀，同时添加的植物油在球磨过程中会因为表面张力的作用下小部分存储在通孔内，在后需的压制成型的过程中，残存在通孔内的少量植物油会在压模和模孔挤压的作用下渗出，在固态生物质能燃料柱体通过模孔成型的过程中起到润滑的作用，不易出现堵塞现象，而在生物燃料颗粒内部，强化纤维和毛细纤维的犹如植物根系，可以对生物燃料颗粒进行有效的加固，在经过压制成型后，可以实现在固态生物质能燃料成型的过程中，可以轻易成型，不易出现材料成型后崩溃或在成型过程中原料自身黏着而影响正常出料的现象，降低固态生物质能燃料成型的难度。
附图说明
图1为本发明的固态生物质能燃料成型装置的简要结构示意图；
图2为本发明的固态生物质能燃料柱体的结构示意图；
图3为本发明的固态生物质能燃料柱体的正面剖视图；
图4为本发明的强化纤维结构示意图；
图5为本发明的压模上膜孔处的俯视图；
图6为本发明的压模处于待机状态时的侧面剖视图；
图7为本发明的压模处于工作状态时的侧面剖视图。
图中标号说明：
1压模、2模孔、3压辊、4切刀、5生物燃料颗粒、6强化纤维、7毛细纤维、8通孔、9活动块、10侧边剃刀、11活动槽、12预留槽、13伸缩杆、14压缩弹簧。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
请参阅图2-4，一种固态生物质能燃料，包括生物燃料颗粒5，生物燃料颗粒5包括柱体部和翼片部，翼片部均匀固定连接在柱体部的外壁上，生物燃料颗粒5内掺有强化纤维6，强化纤维6的外壁上固定连接有多个毛细纤维7，强化纤维6内开凿有通孔8，且通孔8沿强化纤维6轴线的方向贯穿强化纤维6，通孔8内填充有菜籽油。
特别的，生物燃料颗粒5由碎木屑组成，强化纤维6为植物秸秆，毛细纤维7为动物体表纤维体毛，其中生物燃料颗粒5个体的粒径在5-8mm，强化纤维6宜选用成熟后的麦秆纤维，并截断呈6-7cm的短段，毛细纤维7选用哺乳类动物体毛，质轻，柔软且韧性好，其中毛细纤维7的最适宜长度为2-4cm。
一种固态生物质能燃料的制造方法，其主要步骤为：
S1、原料预处理，将固态生物质能燃料原料进行预处理，将木屑进行粗粉碎至个体粒径在2-3cm，将麦秆纤维截断至7cm，之后将预先准备的毛细纤维7粘附在强化纤维6的表面；
S2、球磨混合，将经过粗粉碎和预处理的麦秆投入球磨罐中，并加入多个磨球，启动球磨罐，进行球磨，经过3小时球磨混合后制得混合均匀的固态生物质能燃料原料，其中生物燃料颗粒5和强化纤维6的质量比为100:1；
S3、压制成型，利用固态生物质能燃料成型装置将固态生物质能燃料压制成直径为10cm的柱体，并将柱体截断为15-20cm长的固态生物质能燃料的颗粒；
S4、风干成型，将完成成型的固态生物质能燃料柱体送入风干室烘干，使固态生物质能燃料柱体干燥，便于存储和运输。
S1、原料预处理中，可以通过将毛细纤维7的一端粘附粘合剂，再利用风吹使毛细纤维7随机粘附到强化纤维6的表面，大幅节约将毛细纤维7粘附到强化纤维6表面的时间，使上述工作大批量生产成为可能，S2、球磨混合中，磨球选用多棱角的硬质橡胶球，增加球磨的破碎的效果，在启动球磨罐前，向球磨罐中加入菜籽油作为助磨剂，其中菜籽油的总质量为生物燃料颗粒5和强化纤维6质量总和的千分之一，少量菜籽油可以减小球磨过程的阻力，使生物燃料颗粒5和强化纤维6混合的更加均匀，S4、风干成型中，风干室需保持通风状态，使风干过程中固态生物质能燃料柱体自身挥发的油雾不易在风干室沉积，不易诱发火灾等安全事故。
请参阅图1，一种固态生物质能燃料成型装置，包括压模1，压模1上开凿有多个与生物燃料颗粒5相匹配的模孔2，压模1的上侧设有一对压辊3，压模1的下侧设有切刀4，且压模1和切刀4可以在不同的电机的作用下同向差速转动，特别的，在固态生物质能燃料成型装置正常工作时，压模1与压辊3之间填满固态生物质能燃料原料，在压模1转动的过程中，通过固态生物质能燃料原料带动压辊3一起转动，转动的压辊3将固态生物质能燃料原料压入模孔2内，直至固态生物质能燃料原料穿过模孔2并形成柱体，此时切刀4的转动速度稍快于压模1，使得切刀4可以定时切断由模孔2挤压出来的固态生物质能燃料柱体。
请参阅图5-7，模孔2的侧壁上开凿有多个与生物燃料颗粒5翼片部相匹配的翼片槽，翼片槽的槽底板上开凿有活动槽11，活动槽11内活动连接有与自身相匹配的活动块9，活动块9的侧壁上固定连接有一对侧边剃刀10，两个侧边剃刀10均与翼片槽的相接触，活动槽11的槽底板上开凿有预留槽12，预留槽12的槽底板与活动槽11之间固定连接有压缩弹簧14，在固态生物质能燃料柱体生产过程中，固态生物质能燃料原料在压模1的挤压作用下，会将活动块9由图6所示的状态压缩至图7所示状态，活动块9不易影响固态生物质能燃料柱体的正常生产，而在固态生物质能燃料柱体生产结束后，在处于压缩状态的压缩弹簧14的作用下，活动块9会被回顶至图6所示的状态，在上述过程中，侧边剃刀10会清理翼片槽槽壁上的残留物，使残留不易在翼片槽上残留，不易对后续成型工作造成影响，预留槽12槽底板与活动块9之间固定连接有伸缩杆13，且伸缩杆13插接在压缩弹簧14内侧，伸缩杆13可以保护压缩弹簧14，使压缩弹簧14在受到外力作用时不易发生非工作向形变，不易造成压缩弹簧14损坏，活动块9的上端开凿有缺口槽，在固态生物质能燃料原料挤压成型的过程中，可以快速将活动块9挤向活动槽11内，不易造成固态生物质能燃料原料堵塞。
本方案在固态生物质能燃料柱体制作的过程中，通过对原料进行球磨，使原料尺寸大致相近，同时通过向球磨罐中添入植物油作为助磨剂，减小球磨过程的阻力，使固态生物质能燃料原料之间混合均匀，同时添加的植物油在球磨过程中会因为表面张力的作用下小部分存储在通孔8内，在后需的压制成型的过程中，残存在通孔8内的少量植物油会在压模1和模孔2挤压的作用下渗出，在固态生物质能燃料柱体通过模孔2成型的过程中起到润滑的作用，不易出现堵塞现象，而在生物燃料颗粒5内部，强化纤维6和毛细纤维7的犹如植物根系，可以对生物燃料颗粒5进行有效的加固，在经过压制成型后，可以实现在固态生物质能燃料成型的过程中，可以轻易成型，不易出现材料成型后崩溃或在成型过程中原料自身黏着而影响正常出料的现象，降低固态生物质能燃料成型的难度。
以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种固态生物质能燃料，包括生物燃料颗粒（5），其特征在于：述生物燃料颗粒（5）包括柱体部和翼片部，所述翼片部均匀固定连接在柱体部的外壁上，所述生物燃料颗粒（5）内掺有强化纤维（6），所述强化纤维（6）的外壁上固定连接有多个毛细纤维（7），所述强化纤维（6）内开凿有通孔（8），且通孔（8）沿强化纤维（6）轴线的方向贯穿强化纤维（6），所述通孔（8）内填充有菜籽油。
2.根据权利要求1所述的一种固态生物质能燃料的制造方法，其特征在于：其主要步骤为：
S1、原料预处理，将固态生物质能燃料原料进行预处理，将木屑进行粗粉碎至个体粒径在2-3cm，将麦秆纤维截断至5-8cm，之后将预先准备的毛细纤维（7）粘附在强化纤维（6）的表面；
S2、球磨混合，将经过粗粉碎和预处理的麦秆投入球磨罐中，并加入多个磨球，启动球磨罐，进行球磨，经过3小时球磨混合后制得混合均匀的固态生物质能燃料原料，其中生物燃料颗粒（5）和强化纤维（6）的质量比为100:1；
S3、压制成型，利用固态生物质能燃料成型装置将固态生物质能燃料压制成直径为10cm的柱体，并将柱体截断为15-20cm长的固态生物质能燃料的颗粒；
S4、风干成型，将完成成型的固态生物质能燃料柱体送入风干室烘干，使固态生物质能燃料柱体干燥，便于存储和运输。
3.根据权利要求2所述的一种固态生物质能燃料的制造方法，其特征在于：所述S1、原料预处理中，可以通过将毛细纤维（7）的一端粘附粘合剂，再利用风吹使毛细纤维（7）随机粘附到强化纤维（6）的表面。
4.根据权利要求2所述的一种固态生物质能燃料的制造方法，其特征在于：所述S2、球磨混合中，磨球选用多棱角的硬质橡胶球。
5.根据权利要求2所述的一种固态生物质能燃料的制造方法，其特征在于：在启动球磨罐前，向球磨罐中加入菜籽油作为助磨剂。
6.根据权利要求2所述的一种固态生物质能燃料的制造方法，其特征在于：所述S4、风干成型中，风干室需保持通风状态。
7.根据权利要求2所述的一种固态生物质能燃料成型装置，其特征在于：包括压模（1），所述压模（1）上开凿有多个与生物燃料颗粒（5）相匹配的模孔（2），所述压模（1）的上侧设有一对压辊（3），所述压模（1）的下侧设有切刀（4），且压模（1）和切刀（4）可以在不同的电机的作用下同向差速转动。
8.根据权利要求7所述的一种固态生物质能燃料成型装置，其特征在于：所述模孔（2）的侧壁上开凿有多个与生物燃料颗粒（5）翼片部相匹配的翼片槽，所述翼片槽的槽底板上开凿有活动槽（11），所述活动槽（11）内活动连接有与自身相匹配的活动块（9），所述活动块（9）的侧壁上固定连接有一对侧边剃刀（10），两个所述侧边剃刀（10）均与翼片槽的相接触，所述活动槽（11）的槽底板上开凿有预留槽（12），所述预留槽（12）的槽底板与活动槽（11）之间固定连接有压缩弹簧（14）。
9.根据权利要求7所述的一种固态生物质能燃料成型装置，其特征在于：所述预留槽（12）槽底板与活动块（9）之间固定连接有伸缩杆（13），且伸缩杆（13）插接在压缩弹簧（14）内侧。
10.根据权利要求7所述的一种固态生物质能燃料成型装置，其特征在于：所述活动块（9）的上端开凿有缺口槽。
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