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大型螺旋固化成型机及其性能评价

发布时间：2013-10-29 20:41    来源：未知

0、引言
    20世纪30年代，美国开始研究压缩燃料成型技术，并研制了螺旋式挤压成型机，在温度为250～350℃和压力为10 MPa的条件下，能把木屑和刨花等生物质压缩成固体成型燃料。20世纪50年代，日本从国外引进了成型技术，并进行了改进，发展成本国的压缩成型燃料工业体系：从80年代开始，日本对生物质压缩成型燃料进行了探讨，对压缩过程中的动力消耗、压模的结构与尺寸、原料的含水率、压缩成型温度、压力以及原料颗粒大小等进行了试验研究，进一步改进了压缩成型燃料技术，使其更加实用化。
    三门峡富通新能源生产销售环模式颗粒机、饲料颗粒机、秸秆压块机、木屑颗粒机等生物质燃料饲料成型机械设备，同时也有大量的生物质成型燃料出售。
    我国生物质固化成型技术研发始于20世纪80年代末期，起步较晚，已研制成功的螺旋挤压成型机存在着单位产品能耗高，生产率相对较低（一般为100～200 kg/h）等问题，不适应大规模工业化生产。为使这项技术能够广泛应用于工业化生产中，在小型生物质固化成型机的基础上进行改进工作，成功地研制了大型螺旋挤压成型机，并应用到生产实践中。
1、基本结构和参数
    大型螺旋挤压成型机的基本结构：电机、传动部件、进料机构、螺杆、成型套筒和电热控制等部分（图1）。
颗粒机
    该成型机主要参数如下：电机功率37 kW;电热功率8 kW;主轴转数740 r/min；外形尺寸（长×宽×高）为2200 mmx550 mmx1300 mm。
2、性能和试验
2.1产量试验
    提高主轴转速和增加挤出直径是提高设备生产能力的主要措施。
经过计算与试验，将成型机的主轴转速由小型机的285 r/min提高到740 r/min；螺杆的外径由62 mm增加到90 mm，螺杆的内径也相应由30mm增加到55 mm，成型套简的内径由50mm增加到66 mm。经过改进后，设备的生产能力大大提高，其产量是小型机产量的4.31倍。经过生产试验表明，设备生产能力达到485～620 kg/h。表1是以锯末为原料的产能数据。
表1 设备的生产能力试验
试验时间/h 1 2 3 4 5 6 7 8
生产能力/KG·h-1 538 572 582 576 574 575 574 576
2.2单位产量能耗试验
影响单位产量能耗的因素有2个：一个是电机功率大小，另一个是电加热功率的大小。电机功率是由生物质成型压力及主轴转速决定的，生物质热成型压力一般在10～20 MPa。在设计中，通过适当地调整螺杆与成型套筒的间隙及成型套筒的锥角，既能使生物质机制棒密度达到要求，又降低能耗，即选择了一个最佳区域。表2是设备能耗的测试结果，生产原料为锯末，原料含水率为5%。8%。
表2大型生物质成型机生产耗能试验数据
时间min 相电流 功率KW 功率因数
IA IB IC
1 51.61 53.50 52.34 22.19 0.62
3 54.26 56.23 57.18 31.23 0.82
5 58.36 58.89 59.29 32.36 0.83
7 61.63 62.24 61.93 34.32 0.84
9 62.11 62.63 93.56 34.86 0.84
12 62.25 62.67 93.46 35.28 0.85
15 62.12 62.93 63.97 35.69 0.85
    表3是大小机型的单位产量能耗的比较。从表中数据可知，大型设备的单产能耗比小型设备低得多，大型机比小型机的单位产量能耗减少了52%。
表3大小生物质成型机机型单产能耗比较
机型 电机功率KW 电热功率KW 总功率KW 产量KG/h 单产能耗kwh/kg
小机型 15 4 22 135 0.163
大机型 37 8 45 570 0.079
2.3对原料适应能力的试验
    一般的小型机只适应于木屑、稻壳等堆比重相对较大的原料，而对于粉碎的玉米秸秆之类的堆比重很小的原料，其产量就很难达到设计要求。这是因为在进料时这类原料容易出现“架桥”现象，使进入成型套筒的原料数量大大减少，导致设备的产量大大降低。为解决这一问题，在大型机的进料区域增加了一个搅拌装置，这样可以有效地解决原料“架桥”问题，使其对多种生物质原料都是适应的，产量都是比较稳定的。
表4不同生产原料的生产能力试验
原料种类 生产时间/h
1 2 3 4 5 6 7 8
锯末 538 572 582 576 574 575 574 576
玉米秸秆 461 482 487 491 493 488 490 492
稻壳 542 571 563 564 566 565 566 566
3 、2种机型在规模化生产线中的应用比较
    一条年产3 000t（日产量10 t）机制木炭的生产线，需小型机14台（2台备用）或大型机4台(1台备用)。表5是应用2种机型的设备投资及用能情况的比较。由表5数据可知，应用大型机的生产线的投资略高于小型机生产线的投资。但是，生产线运行后，大型机节能效果明显，大型机的运行费用大大低于小型机的运行费用，按年运行300 d计算，年节省电费77.4万元。
表5  2种机型在规模化生产线中的应用比较
机型 数量/台 单价/万元 投资/万元 日耗电量/kwh/d 日节电量/kwh/d 日接电费元/d
小机型 14 1.98 27.72 5280 - -
大机型 4 7.2 28.8 2700 2580 2580
4、结论
    大型螺旋式生物质固化成型机具有产量大、能耗低、原料种类适应能力强、运行费用低的优点，特别适于在大规模工业化生产中应用。在能源日益紧缺的当前，大型螺旋固化成型机的研制成功，为生物质成型燃料的规模化生产提供了设备保障，对于生物质固化成型燃料技术的推广应用具有重大作用。
    三门峡富通新能源生产销售颗粒机、秸秆压块机、饲料颗粒机等生物质燃料饲料成型机械设备。

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