引言 生物质颗粒燃料作为一种优质的可再生能源，既能作为农村炊事炉具、采暖炉或工业锅炉等的良好燃料，又可为电厂提供清洁燃料；不仅有效解决了农村用能问题，而且也有利于改善农村环境，目前在我国正全面推广。生物质成型主要分为模辊式、螺旋式、柱塞式等方式。由于生物质模辊式成型米乐·（中国）手机网页版具有生产率高、成型好（成型率大于95%），可连续生产等优点，与螺旋式、柱塞式成型米乐·（中国）手机网页版相比，工作状态更加稳定，对物料的适应性好，并且其加工方法满足燃煤电厂对生物质成型燃料均匀要求，可实现工业的自动上料，是目前发展的重点。但该类米乐·（中国）手机网页版具还存在着能耗高等问题。 木屑颗粒米乐·（中国）手机网页版、秸秆压块米乐·（中国）手机网页版专业压制生物质颗粒燃料，同时我们还有大量的杨木木屑颗粒燃料。 目前，国内外模辊式成型米乐·（中国）手机网页版研究仅针对原料的种类、粒度及含水率等工艺参数。对于以玉米秸秆为原料的模辊式成型米乐·（中国）手机网页版的主要参数对成型的影响等研究较少。米乐·（中国）手机网页版具参数的研究主要集中在螺旋式或柱塞式成型米乐·（中国）手机网页版原理上，模辊式成型米乐·（中国）手机网页版的成型原理与螺旋式、柱塞式差别较大，结构参数设计不同，上述研究并不适用于模辊式成型米乐·（中国）手机网页版。 本文以玉米秸秆为原料，对生物质模辊式成型米乐·（中国）手机网页版的t要参数（模孔直径、主轴转速、模辊间隙等）进行试验，研究其对成型米乐·（中国）手机网页版的生产率、吨燃料能耗、颗粒燃料的成型率、米乐·（中国）手机网页版械耐久性和颗粒密度等指标的影响规律，为模辊式成型米乐·（中国）手机网页版的设计提供科学依据。 1、材料与方法 1.1试验设备与原料 北方地区玉米秸秆原料极为丰富，因此本试验选择北京市大兴区礼贤镇生产的玉米秸秆为原料。采用模辊式生物质颗粒燃料成型米乐·（中国）手机网页版，其主要工作部件是水平圆盘压模和与其相配的压辊，如图l所示（D为模孔直径，x为模辊间隙）。工作时电动米乐·（中国）手机网页版带动压模转动，通过模辊与物料间的摩擦力使压辊自转，将物料钳人、挤压，最后成圆柱状从模孔中被连续挤出，再由安装在出料口处的固定切刀切成一定长度的颗粒燃料。在该米乐·（中国）手机网页版工作过程中，由于压辊与压模之间存在相对滑动，可起到磨碎原料的作用，所以允许使用粒径稍大些的原料。其中，模辊间隙、主轴转速等可调，且可更换不同孔径的压模板。试验用颗粒燃料成型米乐·（中国）手机网页版额定生产率80 kg/h；主轴电动米乐·（中国）手机网页版功率11kW；主轴最大转速200 r/min；调频器50Hz。 其他试验设备与仪器有粉碎米乐·（中国）手机网页版（筛孔径8mm）、秒表、台秤（精度5g）、二分器、101 -IA型电热鼓风干燥箱、PL2002/01型电子天平（精度0.01 g）、BSA223S - CW型分析天平（精度0.1 mg）、KER -2400型转鼓试验米乐·（中国）手机网页版、SZII -4型标准自动振筛米乐·（中国）手机网页版、MH - 200E型电子比重计（精度0.001g／cIT13）等。 1.2试验方法 1. 2.1试验准备 首先将玉米秸秆粉碎，粒度小于8 mm的放入振动筛进行筛选，振动30 s后，测其粒度。试验原料分三批粉碎，分别用于6、8、10mm模孔直径试验使用，如表l所示。可以得出：不同批次原料粒度基本一致。原料粉碎后，大于6 mm原料占总量不到10%，粒度在3~6 mm之间的约占20%，小于3 mm粒度大于70%，能够满足成型要求。将粉碎后的秸秆原料自然风干或调湿处理，达到适宜成型的含水率，装入密封袋备用。试验原料含水率控制在20%左右。而6 mm孔径在原料含水率20%试验时，极易堵模，因此原料含水率略高。 采用模辊式生物质颗粒燃料成型米乐·（中国）手机网页版进行压缩试验，按照CEN/TS 14778-1 2005固体生物质颗粒燃料取样方法取样，测量并记录相关试验数据。 1.2.2试验指标及测定方法 (1)生产率。正常生产过程中，在成型米乐·（中国）手机网页版出口处每隔5 min接取颗粒一次，然后称量。考虑到原料含水率不同，计算中增加含水率系数。计算式为 (2)颗粒密度。一般要求成型燃料颗粒密度大于1.0 g/cm3。根据阿基米德排水法原理，利用电子比重计直接测量得出数值。 生产出的颗粒燃料在实验室平铺放置2～3h，待完全冷却后取样：测量成型率、含水率、米乐·（中国）手机网页版械耐久性和颗粒密度等。 1.2.3试验设计 生物质颗粒燃料成型米乐·（中国）手机网页版的性能参数主要包括主轴转速、模孔直径与模辊间隙等。为考核成型米乐·（中国）手机网页版性能和颗粒燃料质量，将主轴转速、模孔直径、模辊间隙作为试验因素，考察其对生产率、吨燃料能耗、成型率、颗粒燃料的米乐·（中国）手机网页版械耐久性及颗粒密度的影响规律。选择主轴转速0—200 r/min，间隔20 r/min；模辊间隙0～1.5 mm，间隔0.1 mm；选择6、8、10 mm模孔直径的压模分别进行单因素试验。首先进行模辊间隙试验，分析模辊间隙对所选指标的影响规律，然后选用最佳值进行不同主轴转速与模孔直径试验。 2、结果与讨论 2.1模辊间隙的影响 模孔直径8 mm、主轴转速160 r/min时，模辊间隙对生产率、吨燃料能耗、米乐·（中国）手机网页版械耐久性、成型率的影响如图2所示。随着模辊间隙的增加，生产率下降，吨燃料能耗增加，当模辊间隙大于1.5mm时，模孔已不出料，无法成型。其中，模辊问隙为0.2 mm时，生产率最高，吨燃料能耗最低，为72 kW - h/t。间隙过大时，压辊对秸秆原料的挤压力变小，使攫取能力变小，压辊无法将料压进模孔内，使原料在成型室内越积越多，最终导致堵模死米乐·（中国）手机网页版。间隙过小时，喂入原料量少，生产率低，摩擦力大，导致吨燃料能耗高。若安装不当，模辊之间可能有直接接触表面，将加速模辊磨损，降低寿命。成型率均大于95%，压缩成型的生物质颗粒燃料表面光滑，不易松散；在0.4～1.Omm之间，成型率逐渐下降，生物质颗粒燃料表面偶有裂纹，成型率在90%～95%之间；大于l mm时，成型燃料表面变粗糙，裂纹增多，且压缩后成型率小于90%．已不符合成型率要求。 模辊间隙对米乐·（中国）手机网页版械耐久性和颗粒密度影响不大，均能满足米乐·（中国）手机网页版械耐久性大于95%和颗粒密度大于等于1.0g/cm3的标准要求。 综上所述，模辊间隙的最佳范围为0～0.4 mm，其中0.2 mm时最优。 2.2主轴转速和模孔直径的影响试验 2.2.1生产率 模辊间隙为0.2 mm时，生产率与主轴转速的关系如图3所示。在模孔直径相同时，随主轴转速的增加，生产率增大。低转速时，生产率增加较快；大于160r/min后生产率增加变得缓慢，其值为80～100kg;/h。这是由于转速过快时，压辊对原料的挤压力一定，一些原料无法快速挤入相应模孔内，而从压辊齿两侧挤出，使生产率增加缓慢。 同一转速下，模孔直径越大，生产率越高，在转速160r/min时，模孔直径10mm的生产率比直径6 mm的提高了25%，这是由于孔径大，被压进模孔的原料多，生产率相对较高。 但模孔直径不易过大或过小，高速转动下，孔径过小则原料难挤入模孔内，在成型室被摩擦的时间过长而产生热量，原料水分蒸发较快，压辊无法将原料顺利压出，导致模孔堵塞，严重时会产生放炮、颗粒炭化等现象。孔径过大，在压模厚度不改变情况下，成型率难以保证，且压出的颗粒燃料易松散。 2.2.2吨燃料能耗 试验测得吨燃料能耗与主轴转速和模孔直径的关系如图4所示，吨燃料能耗随转速增大而减小。转速大于等于160 r/min，生产率增加趋于缓慢，吨燃料能耗变化不大，同一模孔直径下，吨燃料能耗变化量不超过10 kW·h/t。低转速时，单位时间挤出颗粒燃料质量少，所需的电能较多，随着转速增大，生产率提高，燃料的出料速度加快，克服弹性变形的能量减小，吨燃料能耗逐渐减小。当孔径为10 mm，主轴转速为180 r/min时，吨燃料能耗达最低值为71.4 kW．h/t。 同一转速下，模孔直径越大，吨燃料能耗越低。转速在160 r/min时，模孔直径10 mm的吨燃料能耗比直径6 mm的减小了42 kW．h/t。这是由于模孔直径小，单位时问内的进料量少，挤压困难，克服秸秆原料弹性变形所需吨燃料能耗较大。 2.2.3颗粒燃料成型率 模孔直径和主轴转速对成型率的影响如图5所示。可以看出，主轴转速和模孔直径对成型率影响不大，成型率在95%～99%之间，满足大于95%的要求。 2.2.4颗粒燃料米乐·（中国）手机网页版械耐久性 主轴转速、模孔直径对颗粒燃料的米乐·（中国）手机网页版械耐久性影响如图6所示。主轴转速和模孔直径对颗粒耐久性影响并不显著，颗粒燃料米乐·（中国）手机网页版械耐久性较好，均大于96%，符合颗粒燃料要求。主轴转速180 r/min，模孔直径8 mm时，颗粒燃料米乐·（中国）手机网页版械耐久性最好，最佳值为98. 3%。 2.2.5颗粒密度 主轴转速、模孔直径对颗粒燃料密度的影响如图7所示。颗粒密度变化范围为1.1～1.2g/cm3，均符合颗粒燃料的要求。随着主轴转速的增加，颗粒密度略有下降。模孔直径小，则颗粒密度大。这是由于转速增大，模孔直径大时，出料速度快，原料在模孔内的挤压时间短，挤出颗粒较松散，致使颗粒密度小。反之，主轴转速小，模孔直径小，出料慢，被挤压时间久，压辊与原料间摩擦作用加剧而产生大量热量，导致原料中所含木质素软化，粘合力增大，粒子易被压缩成型，颗粒较密实。 3、结论 (1)模辊间隙对成型率有显著影响，对其他指标的影响不显著。间隙越大，成型率越低。间隙最佳取值范围0～0.4 mm，最优值为0.2mm。 (2)主轴转速和模孔直径对生产率、吨燃料能耗影响较大。随着转速增大，生产率增大，吨燃料能耗减小；模孔直径大，生产率高，吨燃料能耗低。为保证生产率，转速取值应大于等于160r/min。为使吨燃料能耗较低，模孔直径应取较大值10 mm。 (3)各因素对颗粒燃料米乐·（中国）手机网页版械耐久性影响不显著，均符合颗粒燃料的标准要求。 (4)主轴转速和模孔直径对颗粒密度均有一定影响，但影响不大，颗粒密度均大于1.1g/cm3。若对颗粒密度要求较高，则主轴转速值应取较小值，选模孔直径较小的压模。若对颗粒燃料仅为一般要求，则尽可能增加主轴转速，选取模孔直径较大的压模。 同创新能源生产销售的木屑颗粒米乐·（中国）手机网页版秸秆压块米乐·（中国）手机网页版专业压制生物质颗粒燃料。