CN208340668U - 一种秸秆生物质颗粒机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种秸秆生物质颗粒机，包括进料口、翻料板和环模组件，所述的翻料板位于压轮组件下方，与底撑板机械连接，压轮组件通过主轴设置在模具组件的圆周之内，主轴与模具组件轴心重合，且压轮组件下方设有刮刀；环模组件上方和或/下方设有加热元件，环模组件上部设置凹槽，凹槽、压紧法兰和环形模具底板一起，防止加热元件与干料直接接触引起火灾等安全隐患，加热元件可采用电加热棒或PTC。本实用新型颗粒机还设有动力系统，包括电机及与其通过联轴器键连接的减速机，所述的主轴连接于减速机。本实用新型的颗粒机与市场同功率产品相比产量约提高30％；压制水分的范围至25％，经实验测试，本实用新型55kW颗粒机，性能已经优于市场90kW颗粒机。

Description

一种秸秆生物质颗粒机

技术领域

本实用新型涉及一种农用机械设备，具体来说，是一种秸秆生物质颗粒机。

背景技术

国外20世纪90年代，欧洲、美洲，亚洲的一些国家在生活领域较大量地应用生物质致密成型燃料。20世纪90年代后期至今为第三阶段，以丹麦为首的国家开展了规模化利用的研究工作，丹麦著名的能源投资公司BWE率先研制成功了第一座生物质致密成型燃料发电厂。美国将秸秆作为一种重要资源加工、出口，而且实现了全程机械化加工，有些已实现了工厂化生产。但美国秸秆利用的方向不是作为燃料使用，而是饲料或其他工业原料，其中秸秆收集的方式是从田间开始的，主要技术为“秸秆打捆”技术。日本从20世纪30年代就开始研究应用机械活塞式成型技术处理木材废弃物，并于1954年研制出棒状燃料成型机及相关的燃烧设备，1983年又从美国引进颗粒成型燃料生产技术。亚洲一些国家(泰国、印度、韩国、菲律宾等)在20世纪80年代已建了不少生物质成型、碳化专业生产厂，并研制出相关的燃烧设备。日本、美国及欧洲一些国家生物质成型燃料燃烧设备已经定型，并形成了产业化，在加热、供暖、干燥、发电等领域已普遍推广应用；该类成型机在大幅度提高成型部件使用寿命的同时，也显著降低了单位产品能耗。国外生物质成型燃料技术发展有如下几个特点： (1)生产技术大部分已经成熟，并达到规模化和商品化：(2)成型燃料的用途已经由壁炉燃烧等生活用能为主转向了生产应用；(3)设备制造比较规范，但能耗高，价格高。

我国生物质成型燃料技术发展较晚，从20世纪80年代开始引进螺旋推进式秸秆成型机， 1990年后，机械螺杆式、柱塞式成型技术得到发展。目前，国内主要设备类型有：螺杆挤压式成型机、活塞式成型机和压辊式成型机。其中，压辊式成型机一般配合环模使用，环模成型机又可分为卧式和立式两种。卧式环模成型机是现有秸秆成型燃料成型机中的主流机型，近几年，河北、山东、河南、江苏、辽宁、安徽等地开始将成型设备进行示范推广。生物质成型燃料产业呈现出企业积极参与、国家导向逐步加强的特点，但仍存在企业生产规模小、盲目上马等问题。究其原因，主要是对秸秆类的生物质物化特性了解不足，轻视秸秆成型燃料的产业化难度，存在秸秆成型燃料生产中设备稳定运行能力不高，且功耗大，产能低，实用范围低的问题。具体表现为：秸秆经过粉碎之后需要进行颗粒化，才能方便后期的包装和使用。现有的颗粒机不设置加热系统，开机启动的时候，需要润滑料，给机器润滑预热，关机的时候积聚在出料口的废料容易导致原料浪费，并且预热的时间比较久要20min，开机后产能也比较低。如果物料潮湿度比较重，就容易导致堵机，难以压制成型，因此，对物料的水份要求比较高。

实用新型内容

实用新型解决的技术问题

本实用新型提供了一种提高产能、节约开机时间的秸秆生物质颗粒机。

技术方案

一种秸秆生物质颗粒机，所述的颗粒机包括进料口1、翻料板2和环模(环形模具的简称) 组件3，所述的翻料板2位于压轮4和11的下方，与底撑板25机械连接，所述环模组件3外周为圆形，压轮4和11通过主轴5设置在所述环模组件3的圆周之内，主轴5与环模组件 3轴心重合，所述环模组件3上方和/或下方分别设有加热元件7和/或17，其外侧设有刮刀6，还设有动力系统，所述的动力系统为电机8及与其通过联轴器9键连接的减速机10，所述的主轴5连接于减速机10。

进一步，所述的环模组件3上部和/或下部设有凹槽，用于放置加热元件7、17。

进一步，所述的加热元件为电加热棒和/或PTC，加热元件为圆形，其与环模组件3轴心重合。

进一步，所述的翻料板2与底撑板25机械连接的方式为铰接。

进一步，所述的环模组件3下方设有环模底板12，所述的环模底板12通过螺栓连接于轴承座组件13上，所述的轴承座组件13同轴连接主轴5。

进一步，所述的底板12与轴承座组件13为一体化铸造而成。

进一步，还设有外壳14，所述的翻料板2和环模组件3均设置在外壳14中，所述的外壳14上部敞开，用于上料。

进一步，还设有机架15，所述的机架15设置在轴承座组件13的下方，用于支撑。

有益效果

本实用新型和现有的颗粒机相比：

1.设有加热系统，不需要拌料给机器润滑预热，节约了开机时间。

2.加热系统设置模具上/下方，不会直接与干料接触，防止起火。

3.可以将潮湿的秸秆碎屑进行压制，即使秸秆含水量为25％都不影响产能。

4.采用电机加减速机，和传统的皮带传动相比，不会打滑，并且动力损失降低30％，因为是硬连接，所以遇到通孔附近料多，堵料时电机反转后再正转即可，或者直接用冲击钻对准通孔吸就可以解决问题，不需要像传统的机器需要拆卸维修。

5.本实用新型各部件配合精准，工作效率高，产能高，并且节能效果好。

附图说明

图1为本实用新型颗粒机的主视图。

图2为本实用新型颗粒机的轴测装配示意图。

图3本实用新型颗粒机的俯视图。

图4为本实用新型颗粒机的压轮组件轴测装配示意图。

图5为本实用新型颗粒机的加热系统结构示意图。

图6为本实用新型颗粒机的模具结构示意图。

图7为本实用新型颗粒机的通孔结构示意图。

附图标记：1-进料口，2-翻料板，3-环模组件，3-1通孔，4-压轮，5-主轴，6-刮刀，7-加热元件，8-电机，9-联轴器，10-减速机，11-压轮，12-环模底板，13-轴承座组件，14-外壳，15- 机架，16-环形模具上方加热元件压紧法兰，17-加热元件，18-出料口，19-刮刀电机，20-除尘接口，21-连接板花键，22-偏心轴调节环，23-偏心轴，24-连接板，25-底撑板。

具体实施方式

生物质成型燃料是利用新技术及专用设备将各种农作物秸秆、林业废弃物等压缩固化成型的新型清洁原料。本实用新型所依据的技术原理如下：

(1)生物质压缩成型过程中粒子状态变化

生物质压缩成型分为两个阶段。第一阶段，在压缩初期，较低的压力传递至生物质颗粒中，使原先松散堆积的固体颗粒排列结构开始改变，生物质内部空隙率减少。第二阶段，当压力逐渐增大时，生物质大颗粒在压力作用下破裂，变成更加细小的粒子，并发生变形或塑性流动，粒子开始充填空隙，粒子间更加紧密地接触而互相啮合，一部分残余应力贮存于成型块内部，使粒子间结合更牢固。

(2)压缩成型时生物质的化学成分变化

农作物秸秆的主要成分是纤维素和木质素，林业废弃物的主要成分是木质素。木质素是生物质固有的最好的内在粘接剂，它属于非晶体，无固定熔点，在温度达110℃左右才开始软化，160℃开始熔融形成胶体物质。在压缩成型过程中，木质素在温度与压力的共同作用下发挥粘结剂功能，使纤维素与之紧密粘接并与相邻颗粒互相胶合，经过保型、冷却后即可固化成型。

(3)生物质燃料压缩成型技术

生物质燃料成型方式有4种，即压辊环模和平模式、螺旋挤压、机械活塞及液压活塞式。目前国内市场的颗粒机进料方式主要采用环模式，优点是生产能力较高(但不超过700kg/h)，产品质量高，但能耗高，模具易磨损。本实用新型采用自主研发的压辊平模连动式，同时改进进料方式，大大提高生产效率，同时研发新型环模，降低维修成本，同时设备采用模块化的方式连接，方便机器拆卸维修，大大节约了维修时间，提高劳动生产率。

(4)压缩后的加热技术

生物质燃料的压缩成型分为热压缩成型技术、冷压缩成型技术。本项目在压制成型环节后采取加热手段，该环节着力于减小设备磨损，消耗的是外部热源的热能，因此，生产中可以不使用任何添加剂和粘接剂，加工成本低，符合环保要求。

秸秆经过粉碎之后需要进行颗粒化，才能方便后期的包装和使用。现有的颗粒机不设置加热系统，开机启动的时候，需要用润滑料搅拌生物质物料，给机器润滑，关机的时候积聚在出料口的废料容易导致好料也无法使用，带来物料的浪费，并且预热的时间比较久要 20min，开机后产能也比较低。如果物料潮湿度比较重，就难以压成型，因此，对物料水份要求比较高。

实施例1

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，一种生物质颗粒机，包括进料口1、翻料板2，环模组件3，压轮4和压轮11通过偏心轴、偏心轴调节环、连接板花键和连接板与动力系统相连接，设置在环模组件3的圆周之内，主轴5与环模组件3轴心重合，环模组件 3外侧设有刮刀6，物料进入进料口后，主电机8通过减速机10与主轴5来带动压轮4、11 转动，将物料“吃”进压轮与环模组件的间隙，通过刮刀6将环模孔中成型的颗粒刮断，通过出料口出料，同时灰尘通过除尘接口20被清除。

环模组件3上部设置凹槽，用于放置加热元件，凹槽与环形模具上方加热元件压紧法兰 16一起防止发热元件与干料接触从而引起安全隐患。

环模组件3上方设有加热元件7，加热元件7采用电加热棒,电加热棒环绕为圆形，与环模组件3轴心重合。常采用功率为0.5kW-20kW的电加热棒，潮湿的物料通过加热系统加热到140℃成为软化状态，便于压制成型。

动力系统为电机8和减速机10，两者之间通过联轴器连接，联轴器外设有联轴器罩，压轮4、压轮11旋转轨迹与模具组件3的圆周适配，主轴5连接于减速机10，减速机转动从而带动主轴转动，从而带动压轮旋转，压轮将物料从环模组件压制出来，成为成品颗粒。

翻料板2的个数与压轮的个数相对应，通过铰接或焊接的方式固定在底撑板上方、压轮的下方，将物料翻起方便“吃”进压轮与环模的间隙。环模组件3下方设有环模底板12，环模底板12通过螺栓连接或一体铸造于轴承座组件13上，轴承座组件13同轴连接主轴5。

翻料板2和环模组件3均设置在外壳14中，外壳14上部敞开，用于上料。机架15设置在轴承座组件13的下方，用于支撑。

实施例2

和实施例1类似，不同之处在于没有环形模具上方加热元件压紧法兰16，在环模组件3下方则设有加热元件17，对应环模组件3下部设置凹槽，用于放置加热元件17，凹槽与环形模具底板12一起防止加热元件与干料接触从而引起安全隐患。

加热元件17采用电加热棒。

实施例3

和实施例1类似，不同之处在于在环模组件3上方设有加热元件7，下方设有加热元件17，对应环模组件3上部和下部都设置凹槽，用于放置加热元件7和17，凹槽、压紧法兰16和环形模具底板12一起，防止电热元件与干料接触从而引起安全隐患。

加热元件7和17均采用电加热棒。

实施例4

和实施例1类似，不同之处在于加热元件7为环形PTC。

实施例5

和实施例2类似，不同之处在于加热元件17为环形PTC。

实施例6

和实施例3类似，不同之处在于加热元件7和17均为环形PTC。

实施例7

和实施例3和实施例6类似，不同之处在于加热元件7为电加热棒，17为环形PTC。

实施例8

和实施例3和实施例6类似，不同之处在于加热元件7为环形PTC，17为电加热棒。

实施例9

同实施例1-8类似，不同之处在于底板和轴承座组件为一体化铸造而成。

实施例10

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的参数简单地列举，显而易见地，下面描述中的参数是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些参数获得其他的参数。

本实用新型秸秆生物质颗粒机的优点：

1、与相同功率市场其他同类产品比，产量高约30％

2、开关机无需打润滑料，节省了工作时间，提高产能

3、压制物料水份可达25％，适用范围广。

4、设备结构科学合理，拆卸维修方便。

表1：本实用新型的秸秆生物质颗粒机自身型号、参数及相关产量

与市场上热销的相同型号颗粒机进行对比。目前国内生物质颗粒机市场还不是非常规范，没有形成完备的国家标准，整个行业还都是以企业自身定制的企业标准来执行，据不完全统计，国内的生物质颗粒机生产厂家约有500多家，集中于江苏，山东，河南和安徽等地。大多数企业以仿制为主，缺少自主知识产权，不同厂家的颗粒机型号也不同，很难找到全部与我方研发的颗粒机型号一一对应的产品。因此，本实用新型对采用市场上使用最为广泛的 90kW颗粒机与我方研发的颗粒机进行比较，数据来源于不同颗粒生产厂家的反馈及我们自身实验比较。全面对比颗粒生产过程和产量。

与相同功率的市场其他机型相比，本实用新型研发的颗粒机产量约提高30％；压制水份的范围至25％，应用范围更广；开关机不需要打润滑料，大大节省了工作时间，同时机器结构设计科学，偏心轴密封性好，打黄油的时间延长至3天才需要补充，极大减少了工人的工作强度。

表2本实用新型的90kW秸秆生物质颗粒机与市场热销90kW颗粒机的生产过程与产能对比

表3本实用新型的55kW秸秆生物质颗粒机与市场热销90kW颗粒机的生产过程与产能对比

从表2和表3记录的数据可以得出结论，本实用新型的55kW颗粒机，性能已经优于市场90kW颗粒机。

机器整体优点：1、机器产量高，功率低，机器搭载55kw电动机，产量可达到1.3吨/h； 2、机器开关机不需要打油料(或者潮湿水料)，大大节省了机器的保养工作时间，提高了机器的工作效率，降低人工成本；3、本机器对物料的适用范围广，最大可压制25％含水量的木屑或者秸秆屑，大大提高了机器的适用范围，减少了生产的能源消耗，降低了生产成本(传统机器在水份超过20％时需要烘干机辅助烘干物料降低物料的水份至20％以下，机器才可以开始工作)。

以上所述，仅为本实用新型优选实施例的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，所有对本实用新型技术方案的简单替换，譬如将本颗粒机加工的物料改为其他农林材料等，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型所要求保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种秸秆生物质颗粒机，其特征在于：所述的颗粒机包括进料口(1)、翻料板(2)和环模组件(3)，所述的翻料板(2)位于压轮(4，11)的下方，与底撑板(25)机械连接，所述环模组件(3)外周为圆形，压轮(4，11)通过主轴(5)设置在所述环模组件(3)的圆周之内，主轴(5)与环模组件(3)轴心重合，所述环模组件(3)上方和/或下方设有加热元件(7、17)，其外侧设有刮刀(6)，还设有动力系统，所述的动力系统为电机(8)及与其通过联轴器(9)键连接的减速机(10)，所述的主轴(5)连接于减速机(10)。

2.如权利要求1所述的一种秸秆生物质颗粒机，其特征在于：所述的环模组件(3)上部和/或下部设有凹槽，用于放置加热元件(7、17)。

3.如权利要求2所述的一种秸秆生物质颗粒机，其特征在于：所述的加热元件为电加热棒和/或PTC，加热元件为圆形，其与环模组件(3)轴心重合。

4.如权利要求3所述的一种秸秆生物质颗粒机，其特征在于：所述的翻料板(2)与底撑板(25)机械连接的方式为铰接或焊接。

5.如权利要求4所述的一种秸秆生物质颗粒机，其特征在于：所述的环模组件(3)下方设有环模底板(12)，所述的环模底板(12)通过螺栓连接于轴承座组件(13)上，所述的轴承座组件(13)同轴连接主轴(5)。

6.如权利要求5所述的一种秸秆生物质颗粒机，其特征在于：所述的环模底板(12)与轴承座组件(13)为一体化铸造而成。

7.如权利要求5所述的一种秸秆生物质颗粒机，其特征在于：还设有外壳(14)，所述的翻料板(2)和环模组件(3)均设置在外壳(14)中，所述的外壳(14)上部敞开，用于上料。

8.如权利要求7所述的一种秸秆生物质颗粒机，其特征在于：还设有机架(15)，所述的机架(15)设置在轴承座组件(13)的下方，用于支撑。