[发明专利]一种内辊凹凸式生物质致密成型方法

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，主要由冷成型与热成型两种。在热成型加工方法中，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，成型密度较大，成型效果较好，加工成型后需要进行冷却降温。原料烘干能耗较大，装置也比较复杂。冷成型加工对原料的湿度要求较宽，不需要干燥等于处理，成型亦不需要加温，能源消耗较低，成形后颗粒密度较小。

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100小时左右，有的甚至不足20～30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物料压入成型孔过程中，压辊与物料之间的滑动使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、平模成型中，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。

在现有的环模成型加工中，一般都是环模转动，压辊在环模中静止(也有设计为环模与压辊都转动)。物料通过环模内表面与压辊外表面的挤压，从环模的开孔中挤出。这样的加工过程主要靠物料与压辊、环模表面的摩擦力将物料带进成型孔口，然后再靠压辊表面的正压力将物料压进成型孔成型。如专利号为200720012093.5的专利，是靠压辊与模盘的相对转动将物料挤出成型孔；专利号为02153380.6的专利，是靠成型孔尺寸及形状的变化来改善物料进入成型孔的数量及压缩质量的。如上分析，靠环模、压辊的滚动，这样的加工过程中一旦正压力不足(或成型孔口的料层低于周围的料层)，或环模表面上的料层过厚，在环模与压辊之间形成一个垫，这样就很难将物料压进成型腔。因而很容易形成成型效率低或塞车。

发明内容

本发明的目的在于改进现有的环模成型技术中，生物质致密成型方法能耗高、设备易磨损以及产品适应性差，不能适应目前大多锅炉燃料要求的缺点，提供一种新型生物质致密成型方法，该方法从各个产品加工环节入手，改变产品的燃烧特性，降低能耗，以适应目前日益增长的生物质致密成型燃料的要求。改善环模与压辊之间物料的分布状况，由于齿形的凹凸，在环模与压辊之间不容易形成物料积压，而且，改进使物料进入成型孔的作用力-正压力的作用状况，从而使成型效率提高。

本发明进一步的目的在于提供一种新型的生物质物料成型的方法，可以减少由于物料与模、辊表面摩擦而产生的功耗，提高加工效率。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：

本发明提供的生物质致密成型加工方法，其特征是：环模及压辊表面有凹凸的齿形表面组成，凸齿正好凹槽相咬合，凹槽底部开有成型孔。在环模与压辊的相对咬合转动中，进入凹槽中的物料被凸齿压入成型孔成型。

在上述加工方法中，生物质原料，可以是农作物秸秆，荆棘杂草等，较粗的生物质(玉米、高梁)秸秆由粉碎机铡切粉碎成所要求的粒度，然后进入成型腔。

本发明提供的生物质致密成型加工方法，其中生物质原料的含水率一般在15％-30％即可。对于本发明的加工方法，原料较高的含水率一般更容易成型，这是因为较粗大的秸秆等经过预先破碎过程以及粉碎过程，生物质物料达到所要求的粒度后，在后面的成型过程中，生物质粒子受到挤压后产生流动，从而相互嵌合成型容易，而且在生物质粒子相互填充、镶嵌的过程中，水可以起到润滑作用，使成型过程变得更加容易。