一种秸秆前处理系统及方法与流程

本发明涉及一种用于秸秆制备生物质颗粒燃料的前处理系统及方法。

背景技术：

类似秸秆的生物质资源因来源充足、环境友好而广泛应用制备颗粒燃料；目前在利用秸秆制备颗粒燃料时，在造粒时往往难以成型；这是因为秸秆质量轻、粘接性差，在挤压造粒时的可操作性差，如同要将棉花挤压一样，不仅处理效率低，且导致颗粒燃料的堆比重小和能量密度小，既不便于使用，也降低了资源的利用率；特别是要更为高效的利用生物质颗粒燃料，对其进行热裂解气化是越来越主流的方式，但这必须建立在较高的堆比重和能量密度的基础之上，而现有的处理方法均无法实现，使得颗粒燃料的使用受到限制。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的上述不足，提供一种秸秆前处理系统及方法，它不仅处理效率高，且大幅提高产品的堆比重和能量密度，使用方便，并可用于热裂解气化，提高了资源的利用率。

为了达到上述目的，本发明的一种秸秆前处理系统，包括通过两皮带输送机依次相连的秸秆破碎机、秸秆细碎机和秸秆调质机，其特征在于：在秸秆细碎机的进料口设有添加剂进管，所述秸秆调质机包括机座、外壳、顶盖、通过轴承设于外壳内的主轴、电机、连接主轴和电机的传动装置，顶盖上设有进料口，在主轴外设有与外壳相连的支撑板，一环形筛筒设于支撑板上，环形筛筒外侧的支撑板上设有落料孔，在支撑板下方设有排料口和接料板，在环形筛筒内的主轴上通过上、下联接板设有两根以上的压辊，每根压辊上均通过轴承设有一个以上的压轮，在环形筛筒内至少设有二层以上纵向的筛孔，每层筛孔均包括数个筛孔；

上述传动装置可以为联于电机输出轴上小锥齿轮、联于主轴上的大锥齿轮；

作为对本发明一种秸秆前处理系统的进一步改进，筛孔的长度均大于4厘米；较长的筛孔有利于物料的调质；

作为对本发明一种秸秆前处理系统的进一步改进，在主轴上还联有与一层以上的螺旋叶片，螺旋叶片位于同层的各压轮之间；便于将物料推向环形筛筒；

作为对本发明一种秸秆前处理系统的进一步改进，在支撑板与接料板之间的主轴上联有排料叶片；可高排料效率；

本发明使用上述秸秆前处理系统的方法，包括以下步骤：1）粗破：将秸秆连续投入秸秆破碎机内破碎，再由皮带输送机连续送至秸秆细碎机内；2）细破：将进入秸秆细碎机内的秸秆再次破碎，其粒度进一步降低；同时将木焦油和木醋液按0.03—0.2:1的比例混合由添加剂进管连续喷入秸秆细碎机内，木焦油和木醋液的质量占秸秆质量的5%-8%；3）调质：由皮带输送机将秸秆细碎机出来的秸秆及添加物连续送至秸秆调质机的环形筛筒内，电机通过传动装置带动主轴及压辊、压轮旋转，压轮同时做随动的自转，对其与环形筛筒之间的物料进行正向碾压、破碎，符合粒度要求的物料再被挤压进入筛孔内、被推出，物料在此过程中承受高压、同时被自然地升温，实现调质；调质后的物料由落料孔落入接料板上，再由排料口排出。

本发明通过在细破时将加入一定量的木焦油和木醋液，使得物料的堆比重和综合热值大幅提高，木焦油还具有一定的粘接作用，利于后续的造粒；物料在调质时，被正向碾压、破碎，破碎效率高；在机械碾压作用下，木焦油和酸性的木醋液起到软化纤维素和木质素的作用；物料再被挤压进入筛孔、之后被推出，物料在此过程中承受高压、同时被自然地升温，其柔韧性得到提高，其内部的结合水和焦油之类的活性有机物被挤压出来，实现调质，成为天然的粘合剂，无需再添加粘合剂，物料被推出筛孔即完成造粒成型，处理效率高，其堆比重和能量密度再次提高，使用方便，可用于热裂解气化，提高了资源的利用率；

作为对本发明脉冲式循环流化床气化方法的进一步改进，在细破时，向秸秆细碎机内还连续加入占秸秆质量的5%-10%的木炭；木炭可增加热值，也可吸附焦油，利于热裂解气化过程中焦油的沉积、脱出，便于焦油的后续裂解；

综上所述，本发明不仅处理效率高，且大幅提高产品的堆比重和能量密度，使用方便，并可用于热裂解气化，提高了资源的利用率。

附图说明

图1为本发明秸秆前处理系统实施例的结构简图。

图2为图1中秸秆调质机的主视图。

图3为图2的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明实施例的秸秆前处理系统，通过两皮带输送机34、35依次相连的秸秆破碎机31、秸秆细碎机32和秸秆调质机33，在秸秆细碎机32的进料口设有添加剂进管36，秸秆调质机33如图2、图3所示，包括机座1、外壳2、顶盖3、通过轴承11设于外壳2内的主轴4、电机5、联于电机5输出轴上小锥齿轮6、联于主轴4上的大锥齿轮7，大锥齿轮7与小锥齿轮6相啮合，顶盖3上设有进料口8，在主轴4外设有与外壳2相连的支撑板9，一环形筛筒10设于支撑板9上，环形筛筒10外侧的支撑板9上设有数个落料孔12，在支撑板9下方设有排料口13和接料板14，在支撑板9与接料板14之间的主轴4上紧定螺钉通过联有排料叶片15；在环形筛筒10内的主轴4上通过上联接板16及下联接板17设有两根压辊18，每根压辊18上均通过轴承设有三个纵向排列的压轮19，作为优选压轮19上设有破碎齿，在环形筛筒10内设有数层纵向的筛孔，每层筛孔均包括数个筛孔20，筛孔20的长度均大于4厘米；在主轴4上还固联有与三层螺旋叶片21，螺旋叶片21位于同层的各压轮19之间；

本发明使用上述秸秆前处理系统的方法，包括以下步骤： 1）粗破：将秸秆连续投入秸秆破碎机31内破碎，再由皮带输送机34连续送至秸秆细碎机32内；2）细破：将进入秸秆细碎机32内的秸秆再次破碎，其粒度进一步降低；同时将木焦油和木醋液按0.03—0.2:1的比例混合再加上木炭由添加剂进管36连续喷入秸秆细碎机32内，木焦油和木醋液的质量占秸秆质量的5%-8%，木炭占秸秆质量的5%-10%；3）调质：由皮带输送机35将秸秆细碎机32出来的秸秆及添加物连续送至秸秆调质机33的环形筛筒10内，受离心作用加上螺旋叶片21将物料推向环形筛筒10，电机通过小锥齿轮6、大锥齿轮7带动主轴4及压辊18、压轮19旋转，压轮19同时可做随动的自转，对其与环形筛筒19之间的物料进行正向碾压、破碎，符合粒度要求的物料再被挤压进入筛孔20内，之后被推出，物料在此过程中承受高压、同时被自然地升温，其柔韧性得到提高，其内部的结合水和焦油之类的活性有机物被挤压出来，实现调质；破碎后的物料由落料孔12落入接料板14上，随主轴4旋转的排料叶片15将物料推经排料口13时排出；

本发明通过在细破时将加入一定量的木焦油和木醋液，使得物料的堆比重和综合热值大幅提高，木焦油还具有一定的粘接作用，利于后续的造粒；物料在调质时，被正向碾压、破碎，破碎效率高，在机械碾压作用下，木焦油和酸性的木醋液起到软化纤维素和木质素的作用；物料再被挤压进入筛孔20、之后被推出，物料在此过程中承受高压、同时被自然地升温，其柔韧性得到提高，其内部的结合水和焦油之类的活性有机物被挤压出来，实现调质，成为天然的粘合剂，无需再添加粘合剂，物料被推出筛孔20即完成造粒成型，处理效率高，其堆比重和能量密度再次提高，使用方便，可用于流化床汽化炉进行热裂解气化，也可用于流化床锅炉燃烧发电，利于形成流化态，可提高发电经济效益，提高了资源的利用率；木炭可增加热值，也可吸附焦油，利于热裂解气化过程中焦油的沉积、脱出，便于焦油的后续裂解； 较长的筛孔20可提高物料受压、升温的程度，有利于物料特性的改善。

本发明的秸秆破碎机31可采用常规结构，如片式秸秆破碎机；秸秆细碎机32可使用与秸秆调质机33相同的结构，只是其筛筒的厚度较小，亦即筛孔的长度较短，筛孔的孔径也较小，其功能主要为实现较细的破碎，对物料实现挤压、调质的功能较弱，主要由后方的秸秆调质机33完成，如此通过各工序的配合加上添加剂以提升颗粒燃料的综合特性。