[发明专利]一种生物质致密成型加工方法

说明书

技术领域

本发明属于生物质致密成型加工技术领域，涉及一种生物质致密成型加工方法。

背景技术

目前，广泛使用的生物质致密成型加工方法，是把生物质原料运输到专门的加工厂里加工，原因在于现有加工方法中各个工序呈分开状态，设备可移动性差；生物质主要是农作物的秸秆、薪柴等农林废弃物，将这样分散在各处、松散的生物质原料长距离搬运至加工厂，需要付出昂贵的收集、运输及储存费用；加工成型后产品还要再运出给用户，有时候就是返给提供生物质原料的原有用户使用。这样集中加工导致了二次搬运的麻烦和浪费。有些生物质原料产地位置偏僻，交通运输不便，将该处的生物质运输到加工厂中，运费高和运输艰难，致使这些地方的生物质不能有效转化成致密型产品，造成资源浪费。

导致现有技术中生物质致密成型加工不能移动到生物质产地进行的另一个原因是加工过程需要较大能耗和设备庞大、不便移动。

在现有的加工方法中，原料在加工时通常需要经烘干或自然风干工序后使其含水量降低，然后进行粉碎等预处理后，再进行成型加工。原料烘干能耗较大，装置也比较复杂，使得设备的可移动性变差。

现有成型方法有螺旋挤压成型、压模式成型和活塞式冲压成型几种类型。

螺旋挤压成型，是利用生物质的木质素在加热到适当温度(130-200摄氏度)下会软化的特性，将生物质加热，然后加压使其固化成型。此方法中，原料需要干燥至含水率13％以下，粉碎后利用螺旋挤压机在高温下挤压成型，成形后致密颗粒的温度一般都在90℃以上，因此，需要冷却到常温才能包装、运输。干燥、加热、挤压以及冷却等过程的能耗都非常高，因此，一般情况下，每生产一吨生物质致密成型产品的耗电量都高于100千瓦时，有的甚至达每吨200千瓦时；而且，螺旋挤压件工作环境恶劣，寿命非常短，螺杆的寿命通常只有几百小时，甚至不足100小时。

压模式成型方法，包括环模式、平模式及对辊式几种成型模式。环模式及平模式成型，是通过一个压辊在具有成型孔的环模或平模上的环面或平面上滚动，将一定细度的原料压进成型孔中挤压成型。在压辊相对于环模或平模滚动将料压入成型孔过程中，压辊与物料之间的滑动，使得将物料压进成型孔出现困难，另外，由于滑动生热也使得物料在其成型过程中温升很大，一般成型孔出口处物料的温度都在90℃左右。压制出温度这样高的颗粒，一般也要进行冷却，然后才可以进行包装、运输等。冷却也增大了能耗。同时，由于滑动摩擦生热，使得环模及压辊温度升高，工作环境恶劣，致使其使用寿命降低。另外，在环模式成型中，压辊比环模或平模的磨损严重，需要频繁更换。为了提供其耐磨性，在制作时要对零件表面作高频淬火处理，因而费用昂贵。

现有技术中的对辊式成型方法通常有两种，一种是在具有成型孔的一对轧辊组成的成型装置中进行，成型方式与环模式及平模式成型方式基本相同，优缺点也相同；而另一种成型方式是利用一对辊子表面的凹状成型的，这种成型方法制出的颗粒密度较低，容易散开，所以，往往需要根据情况在原料中添加粘结剂。

活塞冲压式成型方法，对原料的含水率要求不高，允许原料含水率高达20％左右。成型机通常不用加热，但成型物密度稍低，容易松散，工作部件与螺旋挤压式成型机相比，明显改善了工作条件，但由于存在较大的振动负荷，所以机器运行稳定性差，噪音较大。

现有诸多生物质致密成型方法，有的在干燥原料和成型工序中需要加热，用电负荷很高，受加工条件的限制，有些生物质原料所在地，缺少电力或电力不足，不能设置成型加工点，即使将设备放置在车辆上，靠近生物质原料堆放地，因为电力问题也难以作业。

现有的加工方法由于能耗和运输等问题导致成本高，也影响了农民将秸秆等生物质制成致密的颗粒用作燃料等可再利用资源的积极性，因而，也很难形成生物质致密加工的产业化。

中国专利号为00100122.1，名称为“秸秆燃料、饲料压型机”专利公开了一种秸秆饲料燃料成型加工工艺。它包括对秸秆进行粉碎、搅拌、冲压成型几个步骤。该工艺过程中的各个设备都放置在一个带有脚轮的底板上，这解决了定点加工、不易移动的缺陷，但是，此工艺除了对原料有含水率要求(小于18％)外，冲压成型过程仍然要求对原料加热，因此，仍没有摆脱能耗高的缺点，虽然该工艺所使用的各个设备理论上可以移动，但是，其较高的能耗和2.8吨的重量及庞大机身，仍然制约了其前往各个地方、特别是电力缺乏和道路交通不便的偏僻处加工处理生物质的使用；而且，处在高温下的工作部件，工作条件恶劣，使用寿命短。