2012年12月農(nóng)機化研究第12期平模生物質(zhì)燃料成型機的結(jié)構(gòu)改進梁昱,周立迎,黃昊旻,姚固文(貴陽學院機電系,貴陽550005)摘要:以玉米秸稈和稻稈為原料,進行了平模機制備生物質(zhì)成型燃料的試驗,發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)有設備的缺點和不足提出了活動模具和新型料倉的結(jié)構(gòu)設計?；顒幽＞呔哂锌裳娱L平模使用壽命、節(jié)約成本、更換方便、省力省時以及通用性強,還可應用于試驗研究;新型料倉便于人工控制喂入量和均勻喂料,減少料倉散發(fā)的粉塵量。結(jié)構(gòu)改進為關(guān)鍵技術(shù)的進一步研究提供了可行的方法。關(guān)鍵詞:生物質(zhì)燃料;成型機;平模中圖分類號:S2162文獻標識碼:A文章編號:1003-188X(2012)12-0206-040引言來了平模機制備生物質(zhì)成型燃料的試驗研究,發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)有設備的缺點和不足,為結(jié)構(gòu)改進和關(guān)鍵技術(shù)的進生物質(zhì)成型燃料是將生物質(zhì)原料經(jīng)過粉碎和調(diào)步研究提出了相應的措施質(zhì)等處理,在高壓和一定的溫度下壓縮成顆粒狀、棒狀或柱狀,且質(zhì)地堅實的成型物。其特點是密度1設計原理及要求大、便于貯存和運輸,與煤相比,揮發(fā)分和含氧量高,1.1原型機數(shù)據(jù)與工作基本原理灰分和含碳量小,熱值略低,但卻容易引燃,且燃燒時平模生物質(zhì)燃料成型機結(jié)構(gòu)簡單,便于維護調(diào)需氧量少,燃燒性能好。生物質(zhì)的含硫量小于0.2%,節(jié)物料靠重力下落喂入,機器制造成本較低,運行費燃燒時對環(huán)境的污染比煤小2用少,適合小規(guī)模生產(chǎn),設備便于移動,可用電力或柴生物質(zhì)成型燃料在廣大的農(nóng)村有很好的應用前油機帶動。其基本參數(shù)為景。當前的主要農(nóng)作物秸稈除還田外主要通過焚燒、外形尺寸/mm:2000×900×1800丟棄、沼氣池利用等方式處理,但多為焚燒和丟棄,因電機功率/kW:30此對生物質(zhì)能源的能量利用率很低且污染嚴重。將產(chǎn)量/t·h:0.5-1.2生物質(zhì)能源加工為固體成型燃料,通過農(nóng)戶→物料回質(zhì)量/kg:1500收→加工→運輸→民用的方式,加工出的固體成型燃原料長度/mm:0~30料,可替代煤炭成為農(nóng)戶的主要燃料,也可供給城市含水率/%:15~30居民和小商販作為燃料,取代塊煤和蜂窩煤,減少煤成品規(guī)格/mm:Φ33圓柱體炭資源的消耗,改善空氣質(zhì)量。同時還可與秸稈還成品密度/g·cm3:0.9-1.4田、飼料生產(chǎn)等其他技術(shù)一起應用,既可以減少焚燒平模厚度90mm,?？讛?shù)30個,模孔直徑33mm,生物質(zhì)造成的污染,又能夠提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)出,增加農(nóng)民平模固定。輥輪表面有齒形防滑槽,為槽輪型,直徑收入。l70mm,數(shù)量2個,對稱布置,硬度低于平模。輥輪為當前市場上出現(xiàn)的小型平模生物質(zhì)燃料成型機,旋轉(zhuǎn)部件,輥輪與平模?？椎拈g隙為1~2mm,試驗時適合小規(guī)模生產(chǎn),設備便于移動,可用電力或柴油機調(diào)整為1mm。平模周向圓柱面配置一個電熱圈,功率帶動“,較為適合秸稈資源分散、收集與運輸不便的2kW。丘陵和山地地區(qū)采用。但從市場調(diào)查和反饋的情況工作中,在輥輪的作用下,原料被分配到平模和看,其連續(xù)作業(yè)的效果并不太理想。項目組進行兩個輥輪的工作表面上;立軸帶動輥輪架和輥輪轉(zhuǎn)動收稿日期:2011-12-13時,輥輪中國煤化工轉(zhuǎn),輥輪與平模的基金項目:貴陽市科學技術(shù)計劃項目([2009筑科農(nóng)合同字第3-032切點處產(chǎn)CNMHG壓縮并被擠入?？鬃髡吆喗?梁昱(1977-),男,長沙人,副教授,博士,(E-mal)內(nèi),克服模扎壁的阻刀,逐漸麗進和壓實;模孔中的物liangyun@163.com。料在轉(zhuǎn)一周的過程中,要被擠壓兩次2012年12月農(nóng)機化研究第12期12原設備的不足與改進設計的要求定,則更換的模具厚度發(fā)生變化,以至于輥輪架的試驗以玉米秸稈和稻稈為原料,分析了含水率、安裝高度變化,需相應更換主軸,還需考慮料倉空間原料粒度、喂入量對成型率、成型密度、生產(chǎn)率及能耗是否限制,并且拆換主軸耗時耗力。的影響,設備結(jié)構(gòu)及加工關(guān)鍵技術(shù)有待改進和進一步?？撞捎貌煌L度和角度的入口錐度,也需要更研究(具體試驗過程和研究將另文討論)。設備的不換模具。由于平模機最優(yōu)加工工況受生物質(zhì)原料的足及有待改進和深入研究的關(guān)鍵技術(shù)問題如下物性參數(shù)的影響很大,因此在每次更換模具后,很可1)該設備的可靠性不高,加工過程不穩(wěn)定;未清能由于生物質(zhì)原料物性參數(shù)變動的影響,而無法真實理的余料易造成下次加工時堵模;電機與減速器聯(lián)接反映出結(jié)構(gòu)改進的優(yōu)劣。螺栓、成型機座與料倉的聯(lián)接螺栓、調(diào)隙螺栓常有松2.1.3活動模具動;電熱圈貼附不嚴;輥輪架與平模之間密封易損壞,活動模具一般采用的整體式平模分為固定支撐若大量粉料陷入,將卡死運動副,使得無法啟動。模和活動孔模:固定支撐模上設有若干支撐孔,活動2)適合加工的含水率范圍很窄,控制含水率是掌孔模可嵌人支撐孔中和支撐模一起構(gòu)成整個模具,如握平模機使用的關(guān)鍵,而生產(chǎn)過程中含水率范圍與均圖1所示;活動模具支撐模周向上設有若干臺階狀支勻程度很難控制。撐孔,如圖2所示;活動模具的活動孔模示意圖如圖33)模孔長徑比的研究,包括?？字睆?、入口錐度所示;活動模具結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。的長度和角度。4)平模與輥輪之間間隙的研究。5)喂人量控制及均勻喂料的方法。6)原料預處理工藝。7)傳動件受力分析與結(jié)構(gòu)改進。8)操縱、維修的簡便性措施與工作環(huán)境的改善。2主要結(jié)構(gòu)改進2.1將平模改進為活動模具foOd活動模具可用于?？组L徑比、平模與輥輪間隙的研究,且維修簡便,可延長模具壽命。2.1.1?？组L徑比應擇優(yōu)選取?？组L徑比是指?？椎挠行чL度和模孔的最小1.平模2.平模?？字睆降谋戎?它是反映成型顆粒擠壓強度的一個指圖1原整體式平模示意圖Fig 1 Sketch map of the original integral flat mold標。模孔長徑比大,其形成的顆粒密度大,表面光潔,擠出的成型顆粒結(jié)實,物理品質(zhì)高,但生產(chǎn)效率會有所下降,能耗增加。反之,會造成產(chǎn)品不夠結(jié)實,外觀松散,成型率低。但?？组L徑比過大,會使得環(huán)模出料困難,甚至造成塞機。另外,選用稍低的模孔長徑比,對于增加產(chǎn)量降低能耗和減輕磨損等有利?？组L徑比的選擇與生物質(zhì)原料、目標成型率原料粒度、含水率、生產(chǎn)率和目標成型密度等有關(guān),需進行大量的實驗才能擇優(yōu)選取。2.1.2長徑比大量試驗研究存在的問題在?？字睆酱_定的情況下,改變長徑比需改變?？椎拈L度,也就是平模的厚度;在平模厚度確定的情中國煤化工況下,改變長徑比是改變模孔的直徑。CNMHG選用不同的長徑比,需更換模具。若是平模厚度2沽動模具支揮模示意圖一定,則需更換不同?？字睆降钠侥?若是?？字睆紽ig. 2 Sketch map of the support part of the movable flat mold2072012年12月農(nóng)機化研究第12期活動孔模是設有臺階的圓柱體,外形直徑固定中不能保證合適的喂入量,過少則降低了生產(chǎn)率,過多間可設置1個或若干個?？?可采用不同的孔截面形則有可能造成堵機。狀和尺寸;可采用不同的長度,其總長可小于支撐模高221.2空間上的不均勻度,也可大于支撐模高度;可以采用不同角度和長度的喂入的料在模輥的作用下不斷被壓人?？壮尚?錐角;臺階以上的長度尺寸也可以不同,見圖3和圖4但喂入的物料不一定均分分配到模盤的各個位置,原所料落下的?？椎玫降奈锪隙?造成各個模孔的工作狀態(tài)不一致,這也影響了成型質(zhì)量。22.2改進料倉圖5為新型料倉結(jié)構(gòu)示意圖,圖6為分料盤結(jié)構(gòu)示意圖。1.模孔2.活動孔模圖3活動模具活動孔模示意Fig 3 Sketch map of the movable part of the movable flat mold15161718191.連接螺栓孔2.加工倉下壁面3.加工倉上錐面4.加工倉上柱面5.加工倉固定孔6.添料倉敞口7.添料倉固定孔8.添料倉柱面9.減震墊10.添料倉下錐面11.添料倉入料口12.分料盤盤面13.條形磁鐵14.下緊固螺母15.輥輪架16.分料盤連接桿17.上緊固螺母18.輥輪連桿19.輥輪1.活動孔模2.?？?.支撐?？?.支撐模圖5改進后的料倉結(jié)構(gòu)示意圖圖4活動模具結(jié)構(gòu)示意圖Fig 5 Sketch map of the improved hoppFig 4 Sketch map of the movable flat mo根據(jù)物料的性質(zhì)或生產(chǎn)要求,采用不同模孔截面形狀、直徑、個數(shù)和總長等不同結(jié)構(gòu)尺寸的活動孔模。22改進料倉設計,控制喂入量和均勻喂料22.1喂料在時間和空間上的不均勻?qū)τ谛⌒蜕镔|(zhì)成型設備而言,采用人工喂料可以節(jié)省傳輸帶能耗,即便采用傳輸帶自動喂料,也是1.分料盤盤面2.條形磁鐵3.下緊固螺母由加工人員將物料添加到傳輸帶上,再由傳輸帶送入4.分料盤連接桿5.上緊固螺母料倉,兩種喂料方式都很難避免兩個問題。圖6分料盤結(jié)構(gòu)圖22.1.1時間上的不均勻Fig 6 Sketch map of material sharing plate上料時斷時續(xù)不均勻,特別是人工喂料,如用鏟針對料倉進行改進,將料倉分為加工倉和添料其的喂料如是傳輸帶上料人員往伶輸帶上制成中國煤化工接添料倉采用數(shù)料子則是一鏟子、一鏟子的喂料,用簸箕,則是一簸箕、倉,加工CNMHG通過螺栓聯(lián)接。分料的時候也會有這種現(xiàn)象。如此料倉中一會料多,料盤傳動桿與輥輪架聯(lián)接,隨輥輪架一起轉(zhuǎn)動從而會料少設備工況不穩(wěn)定,對成型質(zhì)量也有影響,如帶動分料盤轉(zhuǎn)動。分料盤上布置有條形磁鐵。2012年12月農(nóng)機化研究第12期加工過程中,將物料加入添料倉,在重力作用下,性參數(shù)的影響很大因此只要在支撐模上安裝不同直物料經(jīng)入料口落入加工倉內(nèi)的分料盤上。隨著分料徑、不同長徑比以及不同錐度的活動模,一次加工過盤的轉(zhuǎn)動及條形磁鐵的帶動,同時在離心力的作用下程中,在生物質(zhì)原料物性參數(shù)相同的情況下就可對比原料被均勻分布到周向,從分料盤上落入到模具上不同結(jié)構(gòu)對成型效果的影響研究分析出結(jié)構(gòu)改進的由輥輪攫取加工為成型燃料。優(yōu)劣。3結(jié)構(gòu)改進后的優(yōu)點與進一步試驗設想3.4模輥間隙研究輥輪與平模模孔之間的間隙對各成型指標也有3.1維修簡便,延長模具壽命定的影響。一般認為:在一定范圍內(nèi)增大平模壓輥1)由于采用了活動孔模,當某個孔模磨損嚴重需的間隙,能夠增大成型燃料密度,提升物理品質(zhì)和成要更換時,只需從支撐孔底端向上推出或輕輕敲打出型率,但會使生產(chǎn)率下降,能耗上升;較小的間隙物料活動孔模,從支撐模的上端取出后更換即可,不需更容易被攫入,生產(chǎn)率高能耗低6。換整個平模。對于不同物性參數(shù)的生物質(zhì)原料,應有一個較優(yōu)2)在堵機時,可將堵死的孔模取出換上可用的孔的模輥間隙。通常采用調(diào)隙螺栓或更換輥輪架安裝模,不耽誤生產(chǎn),再將取出的孔模利用臺鉆輕松的將墊片的方法,這種方法仍然存在拆裝不便,調(diào)整不易堵塞的物料清除后備用。測量73.2新料倉的作用1)采用活動模具,可將活動孔模的上表面到支撐1)由入料口長度、截面尺寸及形狀控制喂入量。模的上表面設置為不同的高度差,不用調(diào)整支撐模加工過程中只需工作人員不斷地往添料倉內(nèi)補充物輥輪架的裝配關(guān)系。料,保證添料倉內(nèi)的物料處于一定的高度范圍,在重2)只需采用活動孔模與支撐模上表面各種高度力及振動的作用下,添料倉內(nèi)的物料會落入加工倉差的活動孔模,在一次加工中就能對比出不同模輥間中,而落入的流量則由入料口長度、截面尺寸及形狀隙對成型燃料物理品質(zhì)及成型率的影響?？刂?。具體尺寸設計,需根據(jù)不同原料物性參數(shù),經(jīng)3)先后采用同一種表面高度差的活動孔模,可對試驗測定。比不同間隙對能耗及生產(chǎn)率的影響2)由分料盤實現(xiàn)周向均勻喂料。分料盤通過分料盤傳動桿由輥輪架帶動一起旋轉(zhuǎn),隨著分料盤的轉(zhuǎn)4結(jié)論動及條形磁鐵的帶動,同時在離心力的作用下原料被通過試驗研究,發(fā)現(xiàn)了原設備存在的缺點和不均勻分布到周向,實現(xiàn)均勻喂料。足,提出了結(jié)構(gòu)改進和關(guān)鍵技術(shù)進一步研究的措施。3)分料盤上布置的條形磁鐵還能將之前未清除1)原設備的可靠性不高,加工過程不穩(wěn)定,適合的含有原磁體的金屬材料吸住,避免硬度較高的鐵及加工的含水率范圍很窄。其合金進人加工倉。2)采用活動模具,可解決模具磨損較快和更換整4)由于添料倉內(nèi)物料的阻擋,加工倉內(nèi)的粉塵不個平模成本高的問題,可解決堵模后停機清理模孔耗會從料倉中散發(fā)出來減小了加工環(huán)境中的粉塵量。時費力和耽誤生產(chǎn)的問題。3.3長徑比研究3)采用活動模具,為開展長徑比的研究、不同孔1)在?？字睆酱_定的情況下,改變長徑比需改變徑的研究、不同?？兹肟阱F度和模輥間隙等問題提供?？椎拈L度,采用不同長度的活動孔模即可;在平模較好的試驗方法。厚度確定的情況下,改變長徑比是改變模孔的直徑,4)采用新型料倉可便于人工喂料控制喂入量和采用孔徑不同的活動孔模即可均勻喂料,且減少料倉向環(huán)境散發(fā)的粉塵量。2)選用不同的長徑比,無需更換支撐模,只需更5)經(jīng)過試驗,結(jié)合設備結(jié)構(gòu)的改進,今后可繼續(xù)換活動孔模,每個孔?？珊芊奖愕貜闹文５闹慰自谝韵路矫孢M行深入研究:針對長徑比、入口錐度的底面向上推出,更換省時且方便,無需拆卸成型設備長度和角度及模輥間隙對各成型指標的影響;研究堆任何其他構(gòu)件。腐發(fā)酵或中國煤化工稷入量的調(diào)節(jié)和控3)?？撞捎貌煌L度和角度的入口錐度,只需更制傳動系CNMHG優(yōu)化設計;外觀結(jié)換活動孔模。構(gòu)的人性化設計等。4)由于平模機最優(yōu)加工工況受生物質(zhì)原料的物下轉(zhuǎn)第213頁)2012年12月農(nóng)機化研究第12期Study on Distribution Characteristics of Temperature and Humidity andAmmonia inside Henhouse in WinterCheng Xiuhua, Mao Hanping, Zhao Guoqi, Zhao Jinlong(l Collage of Animal Science Techonology, Yangzhou University, Yangzhou 225009, China; 2. Key Laboratory ofModern Agricultural Equipment and Technology, Ministry of Education Jiangsu Province, Jiangsu University, Zhen-iang 212013, China)Abstract: The main goal of the trail was to investigate the change of the temperature and relative humidity and ammoniaconcentration with the time and space inside closed henhouse in winter. Meanwhile, the correlativity was analysed.Themultimetering method was used to monitor the temperature and relative humidity and the ammonia concentration was de-termined by nessler's reagent colorimetric method. The results showed that the temperature and ammonia concentrationwere higher in-mid than other volume. The similar trend was found between the temperature and ammonia concentrationhowever it was inverse for the relative humidity and the ammonia concentration. The strong line correlativity was obtainedbetween the temperature and ammonia concentration and R=0. 971 8. Not any correlativity was found between the relative humidity and the ammonia concentration. In winter, the inside ammonia concentration was affected by the temperature. The relative humidity has almost influence on ammonia concentration in closed henheKey words: henhouse; temperature; relative humidity ammonia concentration(上接第209頁)參考文獻[4]卞麗娜,李繼偉,何增富.平模機麥秸稈制塊的試驗研究[1]趙立欣,孟海波,姚宗路,等.中國生物質(zhì)固體成型燃料技[J].農(nóng)業(yè)裝備技術(shù),2010,36(5):16-19術(shù)和產(chǎn)業(yè)[].中國工程科學,2011,13(2):78-82[5]梁浩,吳德勝,崔巍,等.生物質(zhì)燃料平模制粒成型技術(shù)試[2]孔雪輝,王述洋,黎粵華.生物質(zhì)燃料固化成型設備發(fā)展驗研究[J].農(nóng)業(yè)機械,20(4):78-80現(xiàn)狀及趨勢[J].機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新,2010,23(2):12[6]陳義厚三錐輥式平模制粒機模輥間隙的探討[J].長江大學學報,2009,6(4):77-79[3]回彩娟生物質(zhì)燃料常溫高壓致密成型技術(shù)及成型機理7]陳進福沈振青,俞德忠輥輪與平模間隙的調(diào)隙新機構(gòu)研究[D].北京:北京林業(yè)大學,2006[J].漁業(yè)機械儀器,1994,21(108):8-9Abstract id:1003-188X(2012)12-0206-EAStructure Improvement of Plat Mold Biomass Forming MachineLiang Yu, Zhou Liying, Huang Haomin, Yao GuwenDepartment of Mechanical of Electronic Engineering, Guiyang University, Guiyang 550005, China)Abstract: The producing of biomass forming fuel is tested by a flat mold forming machine as the material of corn stalksand straw. The shortcomings and deficiencies of the equipment are founded. The movable flat mold and the improvedhopper are proposed. Using the movable flat mold can extend the life of mold, save cost and time, be easy to replace, beversatility, and be suited for experiment study. The advantage of using the improved hopper is what can easy to controlthe feed rate, distribute biomass material even and reduce the raising dust. The feasible ways to further research of keyproduction technology are proposed by improving the structure.Key words biomass fuel; forming machine; flat mold中國煤化工CNMHG213