一种生物质颗粒燃料制造方法与制粒机环模与流程

本发明是一种生物质颗粒燃料制造方法与制粒机环模，属于生物质颗粒燃料制造技术领域。

背景技术：

生物质颗粒燃料是一种可再生的清洁能源，得到了广泛的应用。其制备工艺对颗粒燃料的质量具有重要影响。制粒机环模是生物质颗粒燃料制粒机的关键部件之一，用于生物质颗粒燃料的成型。其结构参数，如成型模孔直径、模孔入口锥角、模孔入口直径、开孔率、压缩比、释放孔直径等，对生物质颗粒燃料的成型质量和环模的使用寿命具有直接影响。不同的生物质原料对环模的结构参数要求不一样。环模的结构参数必须根据具体的生物质原料进行确定。此外，环模的制作材料对生物质颗粒燃料的成型质量和环模的使用寿命也有一定的影响。目前生产中普遍采用不锈钢制作环模，但是硬杂木原料由于材质较硬，对不锈钢环模的磨损较大，造成不锈钢环模使用寿命较短。

技术实现要素：

本发明提出的是一种生物质颗粒燃料制造方法与制粒机环模，其目的在于解决目前生物质颗粒燃料生产中硬杂木原料对不锈钢环模寿命带来的不良影响，提出一种有效减轻碎料对环模磨损、提高颗粒成型效率的生物质颗粒燃料制造方法，并提出一种可以有效地降低成型阻力和环模磨损的制粒机环模。

本发明的技术解决方案：

一种生物质颗粒燃料制造方法，其特征是包括以下步骤：

（1）原料碎化和干燥处理：将硬杂木原料粉碎加工成粒径尺寸小于6mm的碎料，并将其含水率干燥到8～10%，随后将碎料运输至制粒机料仓；

（2）碎料预热和软化处理：在制粒机上部的进料螺旋管入口端下部向螺旋管内喷入蒸汽，对硬杂木碎料进行预热和软化处理；

（3）制粒、冷却、筛选和包装。

其使用的制粒机环模，内径为600mm，工作面宽度为106mm，钻孔总数为1404个。成型模孔直径为8mm，模孔入口锥角为20°，模孔入口直径为11mm，模孔压缩比为4，释放孔直径为10mm。

本发明的有益效果：

1）硬杂木碎料在进入制粒机成型室之前，预先经过蒸汽的预热处理，使碎料软化，可以降低碎料的硬度，从而减轻碎料对环模的磨损。碎料温度提高，使原料中的木素能够快速塑化，有利于颗粒的成型。

2）使用的制粒机环模采用adi1400-2铸铁材料制作，提高了环模的韧性和耐磨性能；环模模孔的数量既保证了制粒机的生产能力又保证环模的强度；制粒机环模模孔的结构参数有利于颗粒的成型，降低了模孔入口的磨损。

附图说明

附图1是制粒机环模正视图。

附图2是制粒机环模局部放大图b。

附图3是制粒机环模a向视图。

附图4是制粒机环模c向局部放大旋转视图。

具体实施方式

一种生物质颗粒燃料制造方法，其特征是包括以下步骤：

（1）原料碎化和干燥处理：将硬杂木原料粉碎加工成粒径尺寸小于6mm的碎料，并将其含水率干燥到8～10%，随后将碎料运输至制粒机料仓；

（2）碎料预热和软化处理：在制粒机上部的进料螺旋管入口端下部向螺旋管内喷入蒸汽，对硬杂木碎料进行预热和软化处理；

（3）制粒、冷却、筛选和包装。

所述步骤（1）原料碎化和干燥处理具体为：将材质较硬的木材加工剩余物原料采用鼓式削片机或盘式削片机切削成长度为10～30mm的木片，然后采用单通道气流干燥机进行干燥，使其含水率降为8～10%，再采用锤式再碎机将干燥后的木片粉碎成粒径尺寸小于6mm的碎料，并将碎料运输至制粒机料仓。

所述步骤（2）碎料预热和软化处理具体为：在制粒机上部的进料螺旋管入口端下部向螺旋管内喷入蒸汽，蒸汽的压力为0.5～1mpa，蒸汽流量为1～4kg/h，对即将进入制粒机成型室的碎料进行预热处理，使其温度达到45～55℃，使碎料初步软化，可以降低碎料的硬度，从而减轻碎料对环模的磨损；同时碎料温度提高了，使原料进入制粒机成型室后能快速升温至成型温度110℃，有利于碎料中木素的快速塑化，从而有利于颗粒的成型。所述步骤（2）碎料预热和软化处理中喷入蒸汽的流量根据碎料的进料量和含水率进行调节，碎料含水率低、进料量大，蒸汽流量上调，碎料含水率高、进料量小，蒸汽流量下调。

成型颗粒从制粒机排出后，经过冷却和筛选，最后包装。

一种制粒机环模，内径为600mm，工作面宽度为106mm，钻孔总数为1404个。成型模孔直径为8mm，模孔入口锥角为20°，模孔入口直径为11mm，模孔压缩比为4，释放孔直径为10mm。

使用的制粒机环模采用具有高强度和高韧性的adi1400-2型铸铁材料制作，因为adi1400-2型铸铁材料是采用多合金元素复合强化、特殊的热处理工艺生成的新材料。其主要性能为：抗拉强度大于900mpa、屈服强度大于650mpa、延伸率大于9%，达到美国astma897/a897m-03标准。adi1400-2型铸铁材料具有变形小、综合力学性能好、耐磨性能好等优点，与合金钢相比可降低成本20～30%。试验表明，采用adi1400-2铸铁材料制作的制粒机环模，提高了环模的韧性和耐磨性能，其使用寿命比不锈钢制作的同规格环模提高20～30%。

下面结合附图对本发明技术方案进一步说明

如附图1、2、3、4所示，采用adi1400-2型铸铁材料制作的制粒机环模内径为600mm，工作面宽度为106mm，钻孔总数为1404个,如图4所示交错排列，模孔按8mm直径的模孔计算开孔面积，开孔率达到35.32%，既保证了制粒机的生产能力又保证了制粒机环模的强度。制粒机成型模孔直径为8mm，模孔入口锥角为20°，模孔入口直径为11mm，模孔压缩比为4，释放孔直径为10mm；制粒机环模模孔的结构参数有利于颗粒的成型，降低了模孔入口的磨损。模孔压缩比是成型模孔的长度与直径之比，压缩比越大，碎料在模孔中路径长，所受的阻力越大，造成密度过大，影响出料，从而影响正常生产；但是如果压缩比过小，碎料在模孔中路径较短，所受的阻力较小，颗粒密度不够，不容易成型，产生的碎料较多。经过试验表明，对于硬杂木模孔压缩比为4比较合适。初步成型颗粒从成型模孔挤出之后，由于有弹性恢复，直径尺寸会有一定的变大，如果释放孔较小，颗粒会与释放孔内壁摩擦，增大了出料阻力，也会影响正常出料；如果释放孔过大，则会降低环模的结构强度；所以，释放孔直径设计为10mm。模孔入口处锥角的大小会影响碎料的进入和密度平缓变化，模孔入口处锥角过小或者没有，会影响稍大尺寸的碎料的顺利进入，同时增加了入口处的磨损；但是如果模孔入口处锥角过大，大尺寸的碎料刚开始时容易进入，但是密度增大速率较慢，碎料不易别挤压进模孔内深处，也会影响颗粒成型速度，并且会增加入口处的磨损；经过多次的试验，证实模孔入口处角度为20°较合适，同时入口处直径为11mm，可以满足粒径为6mm左右的碎料顺利进入模孔。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种生物质颗粒燃料制造方法，包括：1）将硬杂木原料粉碎加工，并将其含水率干燥到8～10%；2）向进料螺旋管内喷入蒸汽，对硬杂木碎料进行预热和软化处理；3）制粒、冷却、筛选和包装。使用的制粒机环模内径为600mm，工作面宽度为106mm，钻孔总数为1404个，模孔交错排列。成型模孔直径为8mm，模孔入口锥角为20°，模孔入口直径为11mm，模孔压缩比为4，释放孔直径为10mm。优点：1）预热处理使碎料软化降低碎料的硬度，从而减轻对环模的磨损。碎料温度提高使木素能够快速塑化，有利于颗粒的成型。2）制粒机环模采用ADI1400‑2铸铁材料制作，提高环模的韧性和耐磨性能；模孔数量保证生产能力和环模强度；模孔结构参数有利于颗粒的成型，显著降低模孔入口磨损。

技术研发人员：王宝金;朱典想;周捍东;邹玲;周国平;刘锋;史海廷;钱雁
受保护的技术使用者：南京林业大学
技术研发日：2018.10.16
技术公布日：2019.02.19