CN205364615U - 生物质燃料生产系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了生物质燃料生产系统，按顺序为秸秆切断机、秸秆挤搓机、生物质燃料成型机。将秸秆切成块，秸秆挤搓机挤搓，在一定温度下生物质燃料活模成型机挤压填充活动模具，保温仓中定型，脱模。秸秆挤搓机采用绞龙和挤搓头相互配合，使秸秆纤维结构压缩，体积缩小、密度增加，增加成型机的物料喂入量。生物质燃料活模成型机采用活动模具，增加活模轨道和保温仓，省略挤压机中的喉管，缩短保型区的定型管道，减小物料与模具之间的摩擦力和模具的损耗；一个模具装填完毕后自动转入保温装置中，挤压设备继续工作，缩短单个燃料块的生产时间，增加保型时间，生产的生物质燃料块成型好、密度大，质地均匀、规格统一，可用于工业化生产。

Description

生物质燃料生产系统

技术领域

本实用新型属于生物质燃料技术领域，具体涉及生物质燃料生产系统。

背景技术

近年来由于农村生活水平提高，农民对秸秆作物燃料的依赖性降低，致使每年都有大量农作物秸秆留存，给秸秆处理和来年的春耕生产带来了不小的麻烦。由于耕地的土壤层薄和耕作投入大等原因，对于秸秆的深耕还田处理实施难度大，丢弃堆放又占用大量耕地资源,因此农民对于秸秆的处理方式多还是采用直接焚烧。然而焚烧秸秆不仅存在引发火灾的风险，还会导致空气污染，这既危害环境，又浪费资源。近年来，政府就禁止秸秆焚烧问题出台了很多办法和意见，但都没有收到显著的成效，究其根本原因，是秸秆作为一种生物质能源未被有效开发与利用，也未能体现其应有的社会与商业价值。

与此同时我国经济的迅速发展消耗了大量的能源，这不仅导致矿物能源的逐年减少，随着能源消耗的增多环境污染问题也日趋严重。因此要想在保护环境的前提下加速我国新型工业化道路和全面实现小康社会的进程，就必须利用可再生能源来代替和补充传统能源。农作物秸秆就是很好的生物质能源，秸秆经过成型设备挤压成质地致密、形状规则的固体燃料后，具有体积小、密度大、储运方便；品位较高、燃料特性优良；绿色无污染、干净卫生、使用方便等优点，可以替代矿物能源广泛用于人们生产和生活的各个领域。从而缓解煤炭等资源的消耗速度，降低污染气体的排放量，改善我国的能源结构，对于保障国家能源安全、改善生态环境、促进节能减排、实现低碳经济、为新农村建设提供清洁能源均具有重大意义。

生物质燃料块固化成型技术主要分为热压缩成型技术、冷压缩成型技术和碳化成型技术。热压缩成型技术是指；将生物质原料加热至170℃-220℃之间，通过施加一定的压力，将生物质原料压缩至具有一定密度的成型燃料。其成型机理是通过加热的方式，使生物质原料中的木质素软化。木质素在常温下不溶于任何有机溶剂，但当温度在200-300℃时，木质素会因温度的变化而软化。在木质素软化的过程中通过对其施加一定压力，可使其与生物质原料中的纤维素等物质紧密粘接并发生机械变形和塑性流变，在垂直于最大应力方向上，粒子主要以相互啮合，而在垂直于最小应力方向上，粒子主要以相互靠紧的方式结合，冷却后即可固化成型。

目前国内外的生物质成型燃料生产设备主要有压辊式挤压成型机、螺杆连续挤压成型机、机械驱动冲压式成型机和液压驱动冲压式成型机。这些成型设备都广泛存在着工作能耗高、生产效率低、模具磨损严重、成型后的生物质燃料品质特性差异较大等诸多技术问题。

活塞式热压成型机，包括：压紧区（预挤压）、压变区（致密挤压）、保型区（模具）以及加热装置，从物料保型区挤出后，生物质燃料挤出块自然冷却定型。为了保证挤出块不产生型变，不得不加长模具，摩擦行程长；有的在压变区和保型区之间加装喉管，加大了摩擦力，模具摩损也增大，消耗模具，浪费能源。

生物质成型设备是农作物秸秆生物质成型燃料生产的关键，其生产效率决定着生物质成型燃料的产量，技术指标决定着生物质成型燃料的质量，能耗决定着生物质成型燃料的生产成本。因此，开发新型的高效、节能生物质成型生产设备是生物质成型燃料行业发展的首要课题。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决现有生物质成型燃料压块生产系统存在的工作能耗高、生产效率低、模具磨损严重、成型后的生物质燃料品质特性差异较大等问题，而设计的生物质燃料生产系统。

生物质燃料生产系统，它包括：按顺序为秸秆切断机、秸秆挤搓机、生物质燃料成型机；

所述的秸秆挤搓机，它包括机架16、机筒12、绞龙13、进料斗11、动力机构，其特征在于：还包括挤搓头，挤搓头包括定挤搓头21、动挤搓头22，定挤搓头21固定在机筒12上，动挤搓头22固定在绞龙13上，定挤搓头21、动挤搓头22，它们呈锥筒状或锥碗状；定挤搓头21内表面设有定挤搓齿211；动挤搓头22外表面设有动挤搓齿221，定挤搓齿211和动挤搓齿221为螺旋状或波浪状，相互配合。

所述的生物质燃料成型机，它包括本体5、生物质燃料挤压机、模具固定封堵装置、脱模机构、活动模具8、轨道9、保温定型仓3；

生物质燃料挤压机，包括机座6、料斗61、成型仓63、成型液压缸72、致密挤压液压缸73、加热装置；所述的成型仓63上部设有成型挤压通道，成型液压缸72带动半模具压头721在成型挤压通道竖直运动，半模具压头721下部设有半圆柱状凹槽；成型仓63下部设有致密挤压仓64，致密挤压仓64一侧设有致密挤压通道，致密挤压液压缸73带动致密挤压压头731在致密挤压通道中水平运动，致密挤压仓64底部设有半模模具641；半模具压头721与半模模具641可组成圆柱形致密挤压腔，致密挤压压头731与该圆柱形致密挤压腔相匹配；致密挤压仓64的另一侧设有出料口642；

轨道9设置在生物质燃料挤压机的出料口642一侧，与致密挤压液压缸73垂直设置；

模具固定封堵装置设置在轨道9的另一侧，模具固定封堵装置与生物质燃料挤压机的出料口642相对设置，活动模具8在轨道9上，保温定型仓3中运行；活动模具8一端与出料口642相匹配，另一端与模具固定封堵装置的模具封堵塞741相匹配；

脱模机与模具固定封堵装置设置在轨道9的同一侧。

所述的活动模具8的模腔82为圆筒形，两侧设有与轨道9相匹配的卡口81。

所述的生物质燃料活模成型机还设有预挤压装置，它是由喂料仓62和喂料液压缸71组成。

所述的定挤搓头21为锥筒状，所述的动挤搓头22锥碗状。

所述的动挤搓头22是通过动挤搓头连接部与绞龙13连接，动挤搓头连接部包括：固定螺栓232、弹簧4、固定螺母233；弹簧4限制挤搓力，拧动固定螺母233可调解弹簧4，改变挤搓力度；所述的动挤搓头连接部还包括限位柱231。

所述的机筒12、绞龙13为锥形；与挤搓头连接处设有狭窄部。

所述的动挤搓齿221和定挤搓齿211齿高1.8-3.2cm，螺旋角度60-70度，长度25-30cm。

本实用新型提供了生物质燃料生产系统，它包括：按顺序为秸秆切断机、秸秆挤搓机、生物质燃料成型机。将秸秆切成块，秸秆挤搓机挤搓，在温度170℃-230℃下生物质燃料活模成型机挤压填充活动模具，保温仓中保持温度190℃以上2-5min定型，脱模。秸秆挤搓机采用绞龙和挤搓头相互配合挤搓，由原来的蓬松状态变为质地紧密的细丝或薄片状，使秸秆纤维结构压缩，体积缩小、密度增加，由此增加成型机的物料喂入量。生物质燃料活模成型机采用活动模具，充填了生物质燃料的活动模具，在保温仓中190℃以上保存2-5min，生物质燃料直接在保温仓中模具内保型并定型后，脱模，增加了活模轨道和保温仓，省略了挤压机中的喉管，缩短了保型区的定型管道，减小了物料与模具之间的摩擦力和模具的损耗，降低成本，节约能耗；一个模具装填完毕后自动转入保温装置中，挤压设备继续工作，缩短单个燃料块的生产时间，增加了保型时间，生产的生物质燃料块成型好、密度大，质地均匀、规格统一，可用于工业化生产。

附图说明

图1秸秆挤搓机主视图；

图2秸秆挤搓机挤搓头侧视图；

图3秸秆挤搓机挤搓头局部剖视图；

图4生物质燃料活模成型机的结构图；

图5生物质燃料活模成型机主视图；

图6生物质燃料活模成型机俯视图；

图7生物质燃料活模成型机的活动模具剖视图。

具体实施方式

实施例1秸秆挤搓机

请参见图1-3，秸秆挤搓机，包括机架16、机筒12、绞龙13、挤搓头、进料斗11、动力机构；

绞龙13设在机筒12内，挤搓头包括定挤搓头21、动挤搓头22，定挤搓头21固定在机筒12上，动挤搓头22固定在绞龙13，

定挤搓头21、动挤搓头22，它们呈锥筒状，或呈锥碗状；

定挤搓头21内表面设有定挤搓齿211；动挤搓头22外表面动挤搓头22设有动挤搓齿221，定挤搓齿211和动挤搓齿221为螺旋状或波浪状，相互配合；

所述的动挤搓齿221和定挤搓齿211齿高1.8-3.2cm，螺旋角度60-70度，长度25-30cm；

所述的动挤搓头22是通过动挤搓头连接部与绞龙13连接，动挤搓头连接部包括：固定螺栓232、弹簧4、固定螺母233；弹簧4限制挤搓力，拧动固定螺母233可调解弹簧4，改变挤搓力度；

所述的动挤搓头连接部还包括限位柱231；

所述的机筒12、绞龙13为锥形；与挤搓头连接处为狭窄部；

动力机构包括：电机31、传动带32、带轮33；

带轮33安装在绞龙13上；

带轮33通过传动带32与电机31相连。

使用时，首先将秸秆切碎，切碎长度2.5cm-3.5cm；将切碎的秸秆由进料斗11放入，启动，绞龙13带动切碎的秸秆运动至挤搓头；在绞龙13的推动下，秸秆被预挤压后，进入挤搓头，被动挤搓齿221和定挤搓齿211挤压、揉搓；挤压后的秸秆由挤搓头排出；在动挤搓齿221和定挤搓齿211的挤压、揉搓下，改变秸秆原有结构，变成片状或丝状，弹簧4限制挤搓力，防止进料过多，堵塞，拧动固定螺母233可调解动挤搓齿221和定挤搓齿211之间的间隙，改变挤搓力度，挤搓头连接处设有狭窄部可增加预挤压强度。

实施例2生物质燃料活模成型机

请参见图4-7，生物质燃料活模成型机，包括本体5、生物质燃料挤压机、模具固定封堵装置、脱模机构、活动模具8、轨道9、保温定型仓3；

生物质燃料挤压机，包括机座6、料斗61、喂料仓62、喂料液压缸71、成型仓63、成型液压缸72、致密挤压液压缸73、加热装置；

所述喂料仓62固定在机座6上，料斗61在喂料仓62的上面与喂料仓62相通；

喂料仓62一侧设有喂料挤压通道，喂料液压缸71带动喂料压头711在喂料挤压通道中水平运动，喂料压头711呈矩形；

成型仓63在喂料仓62另一侧，成型仓63上部设有成型挤压通道，成型液压缸72带动半模具压头721在成型挤压通道竖直运动，半模具压头721下部设有半圆柱状凹槽；

成型仓63下部设有致密挤压仓64，致密挤压仓64一侧设有致密挤压通道，致密挤压液压缸73带动致密挤压压头731在致密挤压通道中水平运动，致密挤压仓64底部设有半模模具641；

半模具压头721与半模模具641可组成圆柱形致密挤压腔，致密挤压压头731与该圆柱形致密挤压腔相匹配；

致密挤压仓64的另一侧设有出料口642；

活动模具8在轨道9上，保温定型仓3中运行；

活动模具8的模腔82为圆柱形，两侧设有与轨道9相匹配的卡口81；

活动模具8与出料口642相匹配；

轨道9设置在生物质燃料挤压机的出料口642一侧，与致密挤压液压缸73垂直设置；

模具固定封堵装置设置在轨道9的另一侧，模具固定封堵装置与生物质燃料挤压机的出料口642相对设置；

模具固定封堵装置包括封堵液压缸74、模具封堵塞741、模具支架75；

模具封堵塞741与活动模具8相匹配，固定在封堵液压缸74的活塞杆上，模具封堵塞741与出料口轴线重合；模具支架75上部设有与活动模具8外形相匹配的凹槽；

脱模机与模具固定封堵装置设置在轨道9的同一侧；

脱模机包括脱模液压缸76、连接部761、脱模压头762；

脱模压头762固定脱模液压缸76活塞杆上，连接部761套在脱模压头762上，连接部761固定在轨道9上，用来固定脱模压头762与活动模具8的位置。

使用时，将活动模具8放入轨道9上,启动，轨道9在保温定型仓3中运行，活动模具8运行至模具固定封堵装置处，轨道9停止运行。模具固定封堵装置开始工作，模具支架75固定活动模具8,封堵液压缸74上的模具封堵塞741封堵活动模具8，并推动活动模具8，使活动模具8与生物质燃料挤压机的出料口642紧密接触，并相连通。生物质燃料挤压机开始工作，加热装置加热；将经过秸秆挤搓机挤搓后的生物质燃料由料斗61倒入生物质燃料挤压机，将生物质燃料挤压机的喂料仓62内部充满；首先，喂料液压缸71带动喂料压头711在喂料挤压通道中水平运动，将喂料仓62内部的料挤压至成型仓63后，喂料液压缸71停止动作，成型仓63内的生物质燃料被挤压成长方体状；然后，成型液压缸72带动半模具压头721运动，移动至半模具压头721与半模模具641合并时，成型液压缸72停止动作，此时，半模具压头721将成型仓63内生物质燃料挤压至半模具压头721与半模模具641内，此时生物质燃料呈圆柱状；致密挤压液压缸73带动致密挤压压头731运动，致密挤压压头731将半模具压头721与半模模具641内的生物质燃料块挤出，经出料口642进入活动模具8内，在模具封堵塞741的阻力作用下完成对生物质原料的致密挤压，活动模具8装填挤压过程中至完毕后，喂料液压缸71、成型液压缸72、致密挤压液压缸73以及模具固定装置按顺序复位，填好的活动模具8在轨道9上运行2-5分钟后，生物质燃料块定型后，至脱模机位置，脱模机开始工作，将活动模具8内部已成型的生物质燃料块推出，完成脱模，脱模后的热活动模具8再次运动至生物质燃料挤压机出料口642处，重复上述动作，如此循环往复。

实施例3生物质燃料生产系统

请参见图7，生物质燃料生产系统，它包括：按顺序为秸秆切断机、秸秆挤搓机、生物质燃料活模成型机。

所述的秸秆挤搓机为实施例1所述的秸秆挤搓机；所述的生物质燃料成型机为实施例2所述的生物质燃料活模成型机。

使用时生物质燃料块生产系统，使用秸秆切断机进行切断，切断长度为0.5-3.5cm；利用秸秆挤搓机对切断的秸秆进行挤压、揉搓，至细丝或薄片状；由生物质燃料活模成型机对秸秆进行压缩成型。

实施例4一种生产生物质燃料块的方法

1）将秸秆切为0.5-3.5cm的块；

2）用秸秆挤搓机挤搓成丝状或片状；

3）加热至190℃-230℃，液压挤压填充模具；

4）将充填了生物质燃料的活动模具，在保温仓中保持温度170℃以上2-5min定型，脱模；

5）脱模后的热模具，立即进行下一轮填充。

Claims (7)

1.生物质燃料生产系统，其特征在于，它包括：按顺序为秸秆切断机、秸秆挤搓机、生物质燃料成型机；

所述的秸秆挤搓机，它包括机架（16）、机筒（12）、绞龙（13）、进料斗（11）、动力机构，其特征在于：还包括挤搓头，挤搓头包括定挤搓头（21）、动挤搓头（22），定挤搓头（21）固定在机筒（12）上，动挤搓头（22）固定在绞龙（13），定挤搓头（21）、动挤搓头（22），它们呈锥筒状或锥碗状；定挤搓头（21）内表面设有定挤搓齿（211）；动挤搓头（22）外表面动挤搓头（22）设有动挤搓齿（221），定挤搓齿（211）和动挤搓齿（221）为螺旋状或波浪状，相互配合；

所述的生物质燃料成型机，它包括本体（5）、生物质燃料挤压机、模具固定封堵装置、脱模机构、活动模具（8）、轨道（9）、保温定型仓（3）；

所述的生物质燃料挤压机，包括机座（6）、料斗（61）、成型仓（63）、成型液压缸（72）、致密挤压液压缸（73）、加热装置；所述的成型仓（63）上部设有成型挤压通道，成型液压缸（72）带动半模具压头（721）在成型挤压通道竖直运动，半模具压头（721）下部设有半圆柱状凹槽；成型仓（63）下部设有致密挤压仓（64），致密挤压仓（64）一侧设有致密挤压通道，致密挤压液压缸（73）带动致密挤压压头（731）在致密挤压通道中水平运动，致密挤压仓（64）底部设有半模模具（641）；半模具压头（721）与半模模具（641）可组成圆柱形致密挤压腔，致密挤压压头（731）与该圆柱形致密挤压腔相匹配；致密挤压仓（64）的另一侧设有出料口（642）；轨道（9）设置在生物质燃料挤压机的出料口（642）一侧，与致密挤压液压缸（73）垂直设置；模具固定封堵装置设置在轨道（9）的另一侧，模具固定封堵装置与生物质燃料挤压机的出料口（642）相对设置，活动模具（8）在轨道（9）上，保温定型仓（3）中运行；活动模具（8）一端与出料口（642）相匹配，另一端与模具固定封堵装置的模具封堵塞（741）相匹配。

2.根据权利要求1所述的生物质燃料生产系统，其特征在于，所述的生物质燃料活模成型机的活动模具（8）的模腔（82）为圆筒形。

3.根据权利要求1所述的生物质燃料生产系统，其特征在于，所述的生物质燃料活模成型机还设有预挤压装置，它是由喂料仓（62）和喂料液压缸（71）组成。

4.根据权利要求1、2或3所述的生物质燃料生产系统，其特征在于，所述的秸秆挤搓机的定挤搓头（21）为锥筒状，所述的动挤搓头（22）锥碗状。

5.根据权利要求4所述的生物质燃料生产系统，其特征在于，所述的秸秆挤搓机的动挤搓头（22）是通过动挤搓头连接部与绞龙（13）连接，动挤搓头连接部包括：固定螺栓（232）、弹簧（4）、固定螺母（233）；弹簧（4）限制挤搓力，拧动固定螺母（233）可调解弹簧（4），改变挤搓力度。

6.根据权利要求5所述的生物质燃料生产系统，其特征在于：所述的秸秆挤搓机的机筒（12）、绞龙（13）为锥形；与挤搓头连接处为狭窄部。

7.根据权利要求6所述的生物质燃料生产系统，其特征在于：所述的秸秆挤搓机的动挤搓齿（221）和定挤搓齿（211）齿高1.8-3.2cm，螺旋角度60-70度，长度25-30cm。