专利名称：一种内辊凹凸式生物质致密成型方法
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°C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9(TC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縮质量的。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。 本加工方法压制的产品颗粒的密度一般在0. 8-1. 4吨/立方米。这样的密度完全
适用于用做燃料、饲料等用途。 在本发明设备提供的加工方法中，对于原料的含水率限制范围较宽，使得原料不 需要烘干，在成型过程中采用冷压技术致密成型，也不需加热，这些是使得本方法的能耗与 现有技术中其它方法相比能耗低得很多的重要因素。同时，没有干燥原料过程，使得设备简 单，设备的重量和体积大大减少。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明提供的生物质致密成型加工方法所使用的设备结构示意图。
图中1为成型环模，2为压辊，3为成型孔，4为成型颗粒。
具体实施例方式
本发明提供的生物质致密成型加工方法的一个实施例是用于粉碎玉米秸秆，其加 工方法结构示意图见图1，经过粉碎秸秆的最大尺寸应小于成型颗粒的粒径。物料置于环模 中，由于环模与压辊的相对转动，将进入凹槽的物料压进成型孔。 在对玉米秸秆加工的具体实施例中，秸秆含水量最高可以是25% ;成型的压力可 以控制在40-50MPa。由此制成的生物质颗粒的密度为0.8-1.4T/m3。如果加工棉花秸秆， 秸秆含水率一般在20% -30%。
权利要求
一种内辊凹凸式生物质致密成型方法，其特征是置于环模内的压辊及环模表面有凹凸的齿形表面组成，压辊的凸齿正好与环模的凹槽相咬合，压辊凹槽底部开有成型孔，环模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。
2. 根据权利要求1所述的内辊凹凸式生物质致密成型方法，其特征是压辊凹槽底部 可以开孔也可以不开孔。
3. 根据权利要求1所述的生物质致密成型方法，其特征是压辊上具有凹凸的齿形。
4. 根据权利要求1所述的生物质致密成型方法，其特征是环模、压辊上具有凹凸齿 形，环模凹槽中有成型孔。
5. 根据权利要求4所述的生物质致密成型方法，其特征是凹槽中的物料由凸齿压进 成型孔。
6. 根据权利要求1所述的生物质致密成型方法，其特征是压辊及环模上的凹凸表面 在转动中相互咬合。
7. 根据权利要求3、4所述的生物质致密成型方法，环模及压辊上的齿形曲线可以是渐 开线、圆弧等各种形状。
8. 根据权利要求1所述的生物质致密成型方法，其特征是压辊可以是一个，也可以是 多个。
全文摘要
本发明公开一种内辊凹凸式生物质致密成型方法，其特征是环模及压辊表面有凹凸的齿形表面组成，凸齿正好与凹槽相咬合，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。本发明方法所需原料为收获后的农作物秸秆，荆棘杂草等生物质原料，原料来源广泛，且可以解决农作物收获后焚烧既浪费能源又污染环境的问题。加工方法简单，能耗低，成型率高。产品适合用做燃料、饲料等。
文档编号B30B11/20GK101786342SQ200910000939
公开日2010年7月28日 申请日期2009年1月23日 优先权日2009年1月23日
发明者洪毓安, 王永明, 石剑豪, 蒋振山 申请人:北京汉坤科技有限公司