关键词：生物质：平模成型颗粒机：成型颗粒燃料：关键部件0、引言
近年来，随着世界经济快速发展和交通工具数量的剧增，石油、煤、天然气等能源急剧消耗，由此引发的能源紧缺及生态环境破坏，已成为世界关注的热点：积极开发和利用可循环的再生清洁能源，减少对石化能源的依赖和消耗，降低温室气体排放，已经成为世界各国缓解能源危机和有效解决生态环境破坏问题的共识。生物质能是一种既清洁又可再生的能源，是继石油、煤、天然气之后的第4大能源，生物质能源的开发和利用是全球缓解能源危机、减少温室气体排放、解决生态环境问题和实现可持续发展的战略选择，已经日益引起世界各国的重视。
1、生物质能的开发、应用具有广阔前景
生物质是直接或间接利用绿色植物光合作用形成的有机物质，包括除化石燃料外的植物、动物和微生物及其排泄与代谢物等。生物质能是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量。生物质具有储量丰富和可再生性，陆地每年生产1000多亿t生物质，海洋每年生产500亿t。生物质来源具有普遍性，可分为林业废弃物、农业废弃物、城市和工业有机废弃物和动物粪便等。生物质作为可再生的清洁能源，具有低污染性，一方面生物质的硫、氮含量低，在利用转化过程中还可以减少硫化物、氮化物和粉尘等排放；此外，在生物质植物再生过程中需要吸收C02气体，可有效地减轻温室效应；由于光合作用能释放出大量氧气，还可改善生态环境。
目前，国内外开展了种类繁多的生物质利用技术，通过将生物质转换为固态、液态和气态燃料加以高效利用，如固态燃料中直接燃烧技术（炉灶燃烧、锅炉燃烧、生物质与煤的混合燃烧等）；液态燃料中液化技术（提炼植物油、制取乙醇、甲醇等）；气态燃料中生物转化技术（小型户用沼气池、大中型厌氧消化等）；热化学转化技术（生物质气化、干馏、快速热解液化等）。生物质能源的开发及应用技术，越来越引起广大科研工作者的关注。
2、秸秆生物质固体成型颗粒燃料在农村具有现实开发意义
秸秆生物质属于农业废弃物，是生物质的重要组成部分。我国秸秆生物质数量大，每年产量约为7亿t，除一部分作为畜牧饲料、肥料还田、造纸原料等，大约有4亿t秸秆可以作为生物质能源使用。但由于秸秆生物质分布广，体积密度小(40～60kg/m3)、物理形态不规则等特征，使得收集、运输、贮藏等成本较高；每到秋收季节，大量秸秆被丢弃或在田间焚烧，不仅造成资源浪费和环境污染，而且对航空安全和路面交通安全等造成一定影响；此外，未经加工处理的秸秆生物质热值低，进行直接燃烧利用，一方面因秸秆燃烧能量不集中、不能充分燃烧而降低生物质的燃烧效率，间接造成资源浪费，同时会对环境造成污染，危害人们身心健康。
生物质固体成型颗粒燃料技术是生物质能源转化与利用的主要发展方向之一，也是解决秸秆生物质资源浪费及污染问题的重要技术手段。生物质致密成型技术是利用机械力将生物质压缩或挤压成为容积密度较大(>600kg/m3)、热效率较高、便于运输和储藏的固体成型颗粒燃料。由于处理后的生物质成型颗粒燃料容积密度增大，燃烧热值提高、形状和尺寸统一，使用方便，易于燃烧，所以容易被用户所接收，是煤和薪柴优秀的替代燃料。生物质秸秆固体成型颗粒燃料包括颗粒燃料、块状燃料和棒状燃料，其中颗粒燃料因其自身特性，具有流动性强、燃烧效率高等优点，从而得到广泛应用。
3、秸秆生物质平模成型机的工作原理及总体结构设计
生物质平模成型机是利用平模与压辊之间的摩擦力与挤压力，在常温下将粉碎后的生物质原料(直径3~5 mm)输送到压缩室内，压模与物料、压辊与物料、物料与物料相互之间进行挤压摩擦，使物料挤压进入成型模孔，挤压成为形状规则、密度较大、燃烧值较高的颗粒状成型颗粒燃料（直径6～12mm）。在挤压成型过程中，生物质颗粒中纤维素和半纤维素一方面因挤压而相互结合在一起，同时挤压摩擦产生热量使木质素软化成为黏结剂，使得纤维素和半纤维素等组分更加牢固地结合在一起，形成致密稳定的生物质成型颗粒燃料。平模成型机结构简单、质量轻、体积小、移动性好、易于操作；在常温下即可进行，转速小，能耗低、成本低；可成型原料广泛。
平模成型机按照其工作时平模和压辊的运动方式可分为两种：一种是平模静止而压辊转动，称为动辊式；另一种为平模转动而压辊静止，称为动模式。平模成型机依据工作时平模和压辊是否运动，分为动辊式（平模静止而压辊转动）、动模式（平模转动而压辊静止）、模辊双动式（平模、压辊均运动），其中动辊式主要应用于较大机型；依据压辊部件的不同，分为直辊式和锥辊式。直辊在工作过程中内侧和外侧存在线速度差，所碾压距离不一样，使得压辊及平模磨损不均匀而降低使用寿命，影响成型品的品质；而锥辊上各处线速度相等，减少了模辊之间因辊的差速运动造成的摩擦，降低了磨损度，提高了使用寿命。图1所示是锥辊式成型机，工作中锥辊运动，平模静止，属于动辊式成型机。工作时，电机l转动，通过联轴器2、小锥齿轮3、大锥齿轮4等传动系统带动主轴5转动，带动连接转盘6及固定转盘7转动，进而带动大锥压辊8绕着主轴轴线进行公转运动；原料从料斗9加入，由于重力和控料刮板10的作用，原料被均匀地铺在平模11上；同时大锥压辊8由于生物质物料摩擦力的作用产生自转，在自转及公转的压辊及静止压模的共同作用下，原料被不断挤入平模成型孔12内固化成型；随着生物质颗粒物流不断挤压到成型孔，通过刮刀13作用，切割下来一定长度的生物质成型品，掉入收集斗14进行收集。
4、秸秆生物质平模机关键部件的改进设计
在生物质平模成型机中，压辊及成型模孔是其关键部件，一方面对产品成型质量起着直接作用，同时，随着工作进程的磨损发生，对模具的寿命及成型产品质量造成影响。依据机器产品运行经验及参考文献资料，对压辊的形状、数量及安装形式，以及成型模型进行改进设计，河南省富通新能源生产销售的木屑颗粒机、秸秆颗粒机是用户门不错的选择，我们的加工车间与颗粒机设备如下：
4.1压辊采取锥辊形式，进行倾斜安装4.2采取大、小双对锥辊，提高加工效率
成型机一般只有一对成型压辊，在本设计中采取大、小两种锥压辊，大、小锥压辊均成对使用。锥压辊安装及布置如图3～图5所示，压模上有内外两圈成型模孔大、小锥压辊成十字交叉布置，大锥压辊工作时对应压模外圈的成型孔，小锥压辊对应压模内圈成型孔。采取双对压辊，减小了压辊与成型孔挤压的间隔时间，提高了生产效率。生产中，可以根据需要再增加成型孔的圈数及压辊数量，提高生产效率，同时需要考虑增加电机功率，确保零部件工作承受强度满足设计使用需求。
4.3设计独立、可拆卸成型模孔
成型模型孔直接取在压模上，成型模孔由于磨损或磨损不均匀，导致压模使用寿命降低。在本设计中，设计独立、可拆卸的成型模孔，如图6所示。成型模孔在压模中进行便利的安装、拆卸，成型模孔在压模中安装如图3及图4所示。依据生产周期，定期对磨损坏的成型模孔进行更换，可以延长成型压模使用寿命，同时也保证产品质量。
5、结语
矿物质能源危机问题，以及温室效应、雾霾恶劣天气等环境污染问题，已经对人类生存发展构成严重威胁，积极开发绿色、环保、可再生的生物质能源具有深远的战略意义。优化设计、改善生物质平模成型机关键部件易磨损等问题，降低磨损、能耗及成本，发挥生物质成型机操作简单等优势，对于有效利用秸秆生物质能源、改善农村环境，建设现代社会主义新农村也具有积极的现实意义。
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