CN201447229U - 一种生物质分料装置 - Google Patents

Abstract

一种生物质分料装置，采用变料槽(4)倾角和变振动频率与振幅两种调节手段，通过振动电机(9)产生的激振力，实现生物质的连续、稳定和安全分料。该装置由一个或多个独立的分料机构并列布置组成，每一个分料机构主要包括料槽本体(4)、振动机构(9)、升降机构(8)、弹簧支撑机构(11)和辅助机构；料槽本体(4)由前部的弹簧支撑机构(11)和后部的升降机构(8)支撑，振动机构(9)设置于料槽本体(4)底的中部，料槽本体(4)的后部与仓壁之间通过帆布(3)连接。该装置集存储物料和分配物料于一体，既适合硬质生物质，也适合软质生物质，并且具有横向扩展性，便于和多种形式的用料设备配套使用。

Description

一种生物质分料装置

技术领域

本实用新型涉及一种生物质(含秸秆)的分料装置，属于生物质发电上料输送技术领域。

技术背景

我国生物质资源十分丰富，其中农作物秸秆资源年产量超过7亿吨(热值相当于3.5亿吨标准煤)，此外还有大量林业废弃物和污泥、垃圾等。生物质发电是生物质资源有效利用的重要方式。发展生物质发电，不仅有利于节约能源，优化能源结构，保护生态环境，而且有利于改善农村生活条件，提高农民收入，促进地方经济发展。

目前，直接燃烧发电是生物质发电的主流。截止2007年底，国家和各省发改委已核准生物质发电项目87个，总装机规模220万千瓦，其中，已建成投产的生物质直燃发电项目超过15个，在建项目30多个。根据“十一五”可再生能源规划，到2010年，全国生物质装机容量将达到550万千瓦。

然而，由于我国生物质发电产业刚刚起步，对关键技术的研究明显不足，配套应用的工艺设计还很不完善，生物质直燃电厂在实际运行中暴露出许多问题，尤其是生物质发电的关键环节——上料系统，普遍存在给料不畅、输料困难等问题，已成为困扰生物质发电的首要难题。目前的上料系统通常采用以下方式：经过破碎处理的生物质通过皮带输送机运送到中间料仓，然后经过底部的分料装置分配给炉前料仓，再由炉前给料设备输送进入生物质锅炉。由此可见，作为中间环节的分料装置，不仅起到存储物料的作用，而且具有系统缓冲、均衡作业的作用，分料装置的工作性能对于整个上料系统的连续平稳运行具有极其重要的意义。

现有的生物质分料装置普遍采用螺旋输料方式，就是依靠螺旋轴的旋转带动叶片将物料向前推移来实现物料的输送。这种分料方法的一个很大不足之处在于，徒有大容量料仓却不具备储料能力，进多少料出多少料，没有充分发挥分料装置系统缓冲、均衡作业的作用。一旦分料装置积累一定量物料，就会出现以下一系列问题：由于生物质密度小，尺寸长短不一，形状错综复杂，蓬松度较大，输送过程中容易架空，使螺旋空转，降低出料均匀性；大部分硬质秸秆韧性十足，物料在螺旋叶片与壳体之间易于挤塞，使叶片磨损加剧，严重的时候会发生闷车现象，烧毁电机；部分软质秸秆具有较强的纤维性，易于缠绕在螺旋轴和叶片上，增加设备电耗，并且破坏转动平衡，大大降低螺旋轴强度和刚度，甚至发生疲劳断裂现象。总之，现有的生物质分料装置没有很好的发挥分料设备储料和分料能力，以上问题的出现，极大地降低了设备的使用寿命，时断时续的供料，也严重影响了生物质锅炉的使用效率，无形中增加了企业成本，降低了经济效益。

为了解决生物质储料和分料难问题，保证上料系统的正常运行，实现生物质能的快速高效利用，迫切需要加大开发力度，研制适合我国生物质资源特点的具备连续、稳定和安全分料能力的生物质分料装置。

发明内容

技术问题：本实用新型针对常规生物质分料设备在分料过程中出现的难储料、难分料问题，提供一种生物质分料装置，该装置具有连续、稳定和安全输料的效果。

技术方案：本实用新型提供了一种可改变料槽倾角和振动频率与振幅的生物质分料装置。本实用新型的思路是：采用振动电机作为振动源，通过变料槽倾角和变振动电机振动频率和振幅两种调节手段，实现生物质的连续、稳定和安全分料。下面参照图1～图5，具体说明本发明的技术路线和目标的具体实现。

本实用新型的生物质分料装置由一个或多个独立的分料机构并列布置组成，每一个分料机构主要包括料槽本体、振动机构、升降机构、弹簧支撑机构和辅助机构；料槽本体呈倾斜设置由前部的弹簧支撑机构和后部的升降机构支撑，振动机构设置于料槽本体底的中部，料槽本体的后部与仓壁之间通过帆布连接。

所述的料槽本体槽底为平面形，宽度为W；槽边为圆弧形，半径R为0.1～0.2W，圆弧角β为25～58°，圆弧形槽边与平面形槽底平面相切。

所述的升降机构由外套筒、弹簧、滑块、内筒、螺帽、升降螺杆、圆锥轴承、轴承座、大齿轮、立式变频调速减速器、联轴器、小齿轮和支架组成；其中，立式变频调速减速器固定于支架上，输出端通过联轴器与小齿轮相连，与之匹配的两个大齿轮分别布置在左右两侧，并且夹在置于轴承座内的上下两个圆锥轴承之间；穿过大齿轮中心并与之匹配的升降螺杆，一方面通过固定于内筒的上下两个螺帽定位，另一方面通过滑块支撑弹簧；外套筒套在弹簧和内筒外面。

所述的弹簧支撑机构由外套筒、弹簧、内筒和支架组成；内筒固定于支架上，弹簧置于其中，而外套筒套在弹簧和内筒外面。

所述的振动电机呈偏心布置，偏离料槽本体中心线1/6W～1/4W。

所述呈倾斜设置的料槽本体的倾角变化范围为48～80°。

有益效果：本实用新型的装置具有如下的特色及优点：

1、本实用新型的可改变料槽倾角和振动频率与振幅的生物质分料装置，可以用于生物质物料的连续稳定均匀分料，既适合棉花秆、玉米秆等硬质生物质，也适合麦秸秆、稻秸秆等软质生物质。

2、料槽前部经由圆形螺杆与弹簧支撑结构相连，后部槽底两侧分别安装了定向轨道，与升降结构相连的滚动轴承被卡在定向轨道内，因此，通过调节升降结构，可实现整个料槽绕圆形螺杆的自由转动。

3、平面底圆形边的碗状料槽结构，不仅具有一定的储料能力，而且避免了常规凹形料槽中死区的形成，使料槽边上的物料在振动电机产生的激振力下不断汇合到料槽中间的振动输送区。

4、采用变频调速振动电机作为振动源，既可减少动力消耗，又可通过调节电机转速，实现槽体的变频变幅振动，从而达到调节分料速率的目的。

5、偏心布置的振动电机，有效的破坏了物料之间对称平衡力的形成，使物料具有更强的流动性，防止物料在料槽中形成“结拱”、“架桥”等不良现象。

6、每个料槽都以配备弹簧的升降结构和弹簧支撑结构作为支撑，既减少振动产生的噪音，又降低物料下落过程中对分料机的冲击。

7、升降结构与弹簧支撑结构采用外筒套内筒的连接方式，既避免了升降和振动过程中活动部件的横向摆动，又防止了部分生物质物料和灰尘侵入套筒内部。

8、料槽与仓壁以及料槽与料槽之间通过帆布连接，并且留有充足的膨胀余量，这样，在满足单个料槽独立转动的同时，又起到密封物料和吸收振动的作用。

9、以调电机转速为主，变料槽倾角为辅，两种调节手段联合运用，使调节方式灵活多样，既满足常规性物料的正常分料，也解决顽固性物料的输料难问题。

10、根据中间料仓的容量大小，分料装置可横向扩展多个料槽，以满足不同用料设备的用料需求。

11、对生物质物料的尺寸适应性好，尺寸分布宽，为0～300mm，大大节省了生物质物料破碎的电耗。

附图说明

图1a是本实用新型的可改变料槽倾角和振动频率与振幅的生物质分料装置主视图，其中有：料仓进口1、中间料仓2、帆布3、料槽本体4、定向轨道5、滚动轴承6、人孔门7、升降结构8、振动电机9、圆形螺杆10、弹簧支撑结构11、料仓出口12。图1b是图1a中A处的放大图；图1c是图1a中B处的放大图。

图2是本实用新型的升降机构8的结构示意图，其中包括：外套筒13、弹簧14、滑块15、内筒16、螺帽17、升降螺杆18、圆锥轴承19、轴承座20、大齿轮21、立式变频调速减速器22、联轴器23、小齿轮24、支架25。

图3是本实用新型的弹簧支撑机构11的结构示意图，其中包括：外套筒26、弹簧27、内筒28、支架29。

图4是本实用新型的可改变料槽倾角和振动频率与振幅的生物质分料装置的俯视图，其中有：帆布3、料槽4、定向轨道5、滚动轴承6、振动电机9、弹簧支撑结构11、料仓出口12。

图5是本实用新型的可改变料槽倾角和振动频率与振幅的生物质分料装置的料槽结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的一种可改变料槽倾角和振动频率与振幅的生物质分料装置主要由料槽本体、振动机构、升降机构、弹簧支撑机构和辅助机构组成，其中，料槽本体包括料槽本体4、定向轨道5、滚动轴承6；振动机构包括振动电机11；升降机构包括外套筒13、弹簧14、滑块15、内筒16、螺帽17、升降螺杆18、圆锥轴承19、轴承座20、大齿轮21、立式变频调速减速器22、联轴器23、小齿轮24、支架25；弹簧支撑机构包括外套筒26、弹簧27、内筒28、支架29；辅助机构包括料仓进口1、中间料仓2、帆布3、圆形螺杆10、料仓出口12。

分料机工作前，根据生物质物料特性，调整料槽4的倾角α.料槽本体4前部1/6处经由圆形螺杆10与弹簧支撑机构11相连，后部槽底1/6处两侧分别安装了定向轨道5，与升降机构8相连的滚动轴承6被卡在定向轨道5内，这样，通过调节升降机构8可以实现料槽本体4绕弹簧支撑结构11的自由转动，倾角α可在48～80°之间变化.升降机构8的调整主要通过以下方式实现：立式变频调速减速器22固定于支架25上，输出端通过联轴器23与小齿轮24相连，与之匹配的两个大齿轮21分别布置在左右两侧，并且夹在置于轴承座19内的上下两个圆锥轴承20之间，这样，电机的转动通过小齿轮24减速传递给了大齿轮21；穿过大齿轮21中心并与之匹配的升降螺杆18，一方面通过固定于内筒16的上下两个螺帽17定位，另一方面通过滑块15支撑弹簧14和外套筒13，这样，大齿轮21的转动带动了升降螺杆18及其以上部件的上下滑动.同时，外套筒13与内筒16的紧密结合，不仅避免了升降过程中外套筒13及其连接部件的左右摆动，而且防止了部分生物质物料和尘土的侵入.采用相同的设计方式，弹簧支撑结构11也具有同样的功效.料槽本体4槽底为平面形，宽度为W；槽边为圆弧形，半径R为0.1～0.2W，圆弧角β为25～58°，圆弧形槽边与平面形槽底平面相切.

经过切碎处理的0～300mm的生物质物料从中间料仓2顶部的料仓入口1送入，呈自由落体运动至底部分料机的料槽本体4后部上。物料在堆积过程中，当堆积角大于安息角时，顶部物料依靠自身重力自由散落至料槽本体4的前部，堆得越高，散得越远。此时，开启振动电机9，调节其转速，使槽体产生低频低幅振动，由此所引起的物料颗粒的惯性力在垂直于槽底方向的分力小于物料颗粒在垂直于槽底方向的重力分力，此时槽中的物料滑行向前运动，获得较小的分料速率；当槽体产生高频高幅振动，由此所引起的物料颗粒的惯性力在垂直于槽底方向的分力大于物料颗粒在垂直于槽底方向的重力分力时，槽中物料被抛起，并按照抛物线的轨迹向前跳跃运动，此时获得较大的分料速率。生物质物料在输送过程中，常常会因为颗粒相互啮合达到力平衡而形成楔形拱，中断物料的输送，此时，持续的激振力可以很好的破坏物料之间的啮合力，消除“结拱”现象。这样，物料在垂直于槽体的激振力和竖直向下自身重力的双重作用下，均匀连续地被送出料仓出口12。

软质秸秆体积蓬松、韧性大，导致流动性较差。当分料物料为软质秸秆时，若调节振动电机转速无法获得满意的出料速率，可以及时调高升降螺杆18的高度，以此增大料槽本体4的倾角，充分利用物料自身的重力来增强物料流动性，从而获得满意的出料速率。

当输送物料中掺入部分尺寸超过300mm的物料时，长时间运行容易使这些物料在局部地区架空，形成死穴，阻碍其他物料的前进，并且调节振动电机至最大转速增大激振力也无法消除这种情况，也可以调高升降螺杆18的高度来增大料槽本体4的倾角，使架空区域由于受到后部物料的挤压和扰动而变形，从而破坏受力平衡，达到消除“架桥”现象的目的。

以下参照图1～5来详细说明本发明的可改变料槽倾角和振动频率与振幅的生物质(含秸秆)分料装置的最佳实施例。

该实施例处理的物料为软质秸秆-稻秸秆，预处理后尺寸为0～300mm。秸秆物料从中间料仓2顶部的料仓进口1输入，然后自由下落至料仓底部的分料机上。分料机由4个料槽本体4并列组成，每个料槽长4.5m，宽1.2m，圆形边半径0.4m，圆弧角38°，同时都配备独立的振动、升降和弹簧支撑机构。料槽本体4与仓壁以及料槽与料槽之间通过帆布3连接，这样可以起到密封物料和吸收部分振动的作用；同时，帆布留有充足的膨胀余量，由此又可以满足每个料槽的独立转动。

升降机构采用立式变频调速摆线针轮减速器(如BL型)，额定输出转速为0～136r/min，通过变频调速可准确定位至指定转速，小齿轮23与大齿轮21的直径比为1∶5，升降螺杆18直径为50mm，螺距为20mm，这样，在电机间接带动下，升降螺杆18可上下移动0～545mm，从而带动料槽本体4绕弹簧支撑结构11的自由转动，倾角α可在48～80°之间变化.

分料前，调节升降机构8，使料槽本体4的倾角为55°，这样，当物料堆积至2.4m高度时，整个分料装置大约可容纳2.5吨物料。分料时，开启振动电机9，此时，物料在振动电机9产生的激振力下，沿着料槽长度方向向料仓出口12运动。振动电机采用变频调速振动电机(如JZO振动电机)，速度可在0～1440r/min变化。低速时，槽体产生低频低幅振动，分料速率低；高速时，槽体产生高频高幅振动，分料速率高。

Claims (6)

1.一种生物质分料装置，其特征在于该装置由一个或多个独立的分料机构并列布置组成，每一个分料机构主要包括料槽本体(4)、振动机构(9)、升降机构(8)、弹簧支撑机构(11)和辅助机构；料槽本体(4)呈倾斜设置由前部的弹簧支撑机构(11)和后部的升降机构(8)支撑，振动机构(9)设置于料槽本体(4)底的中部，料槽本体(4)的前部与仓壁之间通过帆布(3)连接。

2.根据权利要求1所述的一种生物质分料装置，其特征在于所述的料槽本体(4)槽底为平面形，宽度为W；槽边为圆弧形，半径R为0.1～0.2W，圆弧角β为25～58°，圆弧形槽边与平面形槽底平面相切。

3.根据权利要求1所述的一种生物质分料装置，其特征在于所述的升降机构(8)由外套筒(13)、弹簧(14)、滑块(15)、内筒(16)、螺帽(17)、升降螺杆(18)、圆锥轴承(19)、轴承座(20)、大齿轮(21)、立式变频调速减速器(22)、联轴器(23)、小齿轮(24)和支架(25)组成；其中，立式变频调速减速器(22)固定于支架(25)上，输出端通过联轴器(23)与小齿轮(24)相连，与之匹配的两个大齿轮(21)分别布置在左右两侧，并且夹在置于轴承座(19)内的上下两个圆锥轴承(20)之间；穿过大齿轮(21)中心并与之匹配的升降螺杆(18)，一方面通过固定于内筒(16)的上下两个螺帽(17)定位，另一方面通过滑块(15)支撑弹簧(14)；外套筒(13)套在弹簧(14)和内筒(16)外面。

4.根据权利要求1所述的一种生物质分料装置，其特征在于所述的弹簧支撑机构(11)由外套筒(26)、弹簧(27)、内筒(28)和支架(29)组成；内筒(28)固定于支架(29)上，弹簧(27)置于其中，而外套筒(26)套在弹簧(27)和内筒(28)外面。

5.根据权利要求1所述的一种生物质分料装置，其特征在于所述的振动电机(9)呈偏心布置，偏离料槽本体(4)中心线1/6W～1/4W。

6.根据权利要求1所述的一种生物质分料装置，其特征在于所述呈倾斜设置的料槽本体(4)的倾角变化范围为48～80°。

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