本發(fā)明屬于新能源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到用于氣化爐使用的生物質(zhì)燃料塊的生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

氣化爐作為新能源環(huán)保設(shè)備，已經(jīng)在我國得到了較為廣泛的推廣。如專利號為201310672257.7的發(fā)明所公開的生物質(zhì)燃料及其制作方法，目前最常見的氣化爐燃料為螺旋擠壓成型的生物質(zhì)顆粒，具體為將各組分按質(zhì)量份數(shù)比例放入螺旋擠壓機中通過軋輥擠壓方式形成圓柱形顆粒，此種擠壓生產(chǎn)方式需要大功率的螺旋擠壓機，能源消耗多，致使顆粒燃料的成本居高不下。傳統(tǒng)的生物質(zhì)顆粒外形規(guī)格一般是長度3～5cm左右，直徑8～10mm，多配合顆粒燃燒機應(yīng)用于生物質(zhì)鍋爐、或流化床氣化爐，而不適合于固定床上吸式氣化爐。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提出一種生物質(zhì)燃料塊的生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)方法，該設(shè)備原理簡單、產(chǎn)品生產(chǎn)成本大大低于生物質(zhì)顆粒，將擴展生物質(zhì)的應(yīng)用范圍。

本發(fā)明的生物質(zhì)燃料塊的生產(chǎn)設(shè)備包括轉(zhuǎn)盤、支撐轉(zhuǎn)盤的支架以及驅(qū)動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的步進式動力設(shè)備，所述轉(zhuǎn)盤沿圓周均勻分布有若干通孔；所述生產(chǎn)設(shè)備在轉(zhuǎn)盤的上方設(shè)有一組或者多組氣缸組，所述氣缸組由填料氣缸、壓塊氣缸和退料氣缸組成，填料氣缸、壓塊氣缸和退料氣缸按照轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動方向依次排列，并向下朝向于通孔，所述填料氣缸的活塞桿位于一垂直朝向于通孔的直筒灌裝管內(nèi)；所述支架在轉(zhuǎn)盤下方對應(yīng)填料氣缸、壓塊氣缸的位置分別設(shè)有支撐塊，所述支撐塊的頂端略低于轉(zhuǎn)盤的底面；所述生產(chǎn)設(shè)備在轉(zhuǎn)盤的上方還設(shè)有儲料倉，所述儲料倉的底端設(shè)有斜向下的出料管，所述出料管通過開設(shè)于直筒灌裝管的側(cè)壁處的出料口與直筒灌裝管相通，所述填料氣缸的活塞桿在上行時可開啟所述出料口，并在下行時關(guān)閉出料口。

本發(fā)明的生物質(zhì)燃料塊的生產(chǎn)方法采用上述的生物質(zhì)燃料塊的生產(chǎn)設(shè)備，具體如下：將生物質(zhì)碎屑和炭粉混合后制成原料并放入儲料倉內(nèi)，并利用填料氣缸來將原料加入到轉(zhuǎn)盤的位于填料氣缸下方的通孔內(nèi)，隨著轉(zhuǎn)盤的節(jié)拍式轉(zhuǎn)動，通孔內(nèi)的原料被壓塊氣缸壓制成成品塊，成品塊最后被退料氣缸從通孔內(nèi)頂出。

填料氣缸的活塞桿在上行時可開啟所述出料口，實現(xiàn)填料，而在下行時關(guān)閉出料口，停止填料；壓塊氣缸的活塞桿下行時將通孔內(nèi)的原料進行壓制；退料氣缸的活塞桿下行時將成品塊向下頂出通孔。這樣在轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的間隙內(nèi)，可以同時實現(xiàn)填料、壓塊和退料，因此可以大大提高生產(chǎn)效率，并且減少設(shè)備所占用的空間。上述步進式動力設(shè)備可以采用步進電機等，此處不再贅述。

進一步地，填料過程中，首先控制填料氣缸的活塞桿向下伸出，使得填料氣缸的活塞桿的底端露出于直筒灌裝管，然后再控制填料氣缸的活塞桿向上縮回，使得填料氣缸的活塞桿的底端高于直筒灌裝管的側(cè)壁處的出料口，從而實現(xiàn)利用填料氣缸來將原料加入到轉(zhuǎn)盤的位于填料氣缸下方的通孔內(nèi)。填料氣缸的活塞桿的底端露出于直筒灌裝管，可以將可能堆積在直筒灌裝管內(nèi)的原料向下頂出直筒灌裝管，然后再向上提起填料氣缸的活塞桿，開啟直筒灌裝管的側(cè)壁處的出料口，即可使儲料倉內(nèi)的原料順利地經(jīng)過直筒灌裝管掉落到通孔內(nèi)。

所述支架在轉(zhuǎn)盤下方設(shè)有圓形輸送盤及驅(qū)動輸送盤轉(zhuǎn)動的動力設(shè)備，所述支架在輸送盤上設(shè)有擋料板，擋料板由輸送盤的圓心延伸至輸送盤的邊緣；所述輸送盤在擋料板的方向低于輸送盤的輸送帶，所述輸送帶經(jīng)過一烘干倉。成品塊被退料氣缸從通孔內(nèi)頂出后，掉落到圓形輸送盤上，并隨著圓形輸送盤的轉(zhuǎn)動，最終被擋料板推至輸送盤下方的輸送帶上，經(jīng)過烘干倉的烘干后，變成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的成品。

進一步地，所述壓塊氣缸的活塞桿端部安裝有平板，所述平板的底面突出設(shè)有若干柱體；位于壓塊氣缸下方的支撐塊設(shè)有與所述柱體位置對應(yīng)的避讓通孔。這樣原料在被壓塊氣缸壓制為成品塊時，壓塊氣缸活塞桿上的柱體會在成品塊上形成若干通孔，便于氣化燃燒時空氣流通,使得成品塊在氣化爐內(nèi)能夠增大與空氣的接觸面積，促進成品塊的氣化。

進一步地，所述儲料倉設(shè)有加熱部件；所述氣缸組在填料氣缸與壓塊氣缸之間還設(shè)有預(yù)壓氣缸，所述預(yù)壓氣缸的活塞桿端部為內(nèi)置有加熱部件的平板，且所述壓塊氣缸的活塞桿端部的平板內(nèi)也設(shè)有加熱部件；所述支架在轉(zhuǎn)盤下方對應(yīng)預(yù)壓氣缸的位置設(shè)有支撐塊，所述支撐塊的頂端略低于轉(zhuǎn)盤的底面。在生產(chǎn)過程中，通孔內(nèi)的原料被壓塊氣缸壓制成成品塊之前，首先被預(yù)壓氣缸的平板預(yù)熱，并預(yù)壓成半成品塊，所述半成品塊的密度小于成品塊的密度；所述壓塊氣缸在壓制原料的同時，也對原料進行加熱，且壓塊氣缸的平板的溫度高于預(yù)壓氣缸的平板的溫度。具體來說，預(yù)壓氣缸的平板的溫度為70～100℃，壓塊氣缸的平板的溫度為200～300℃。

由于設(shè)置了預(yù)壓氣缸和壓塊氣缸，這樣形成了兩次壓制，在第一次壓制（也就是預(yù)壓）時，原料在通孔內(nèi)被預(yù)熱，并被預(yù)壓氣缸壓制成半成品塊，使得半成品塊形成較為穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)；在第二次壓制時，壓塊氣缸除了繼續(xù)對原料進行加熱及壓制，還利用平板底面的柱體在半成品塊上形成通孔，并將成品塊的密度進一步加大，使其結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。兩次壓制時均進行加熱，這樣就可以逐漸升高原料的溫度，無需將壓塊氣缸的平板設(shè)置過高的溫度，從而避免原料焦化，因此保證了生物質(zhì)燃料塊成品的質(zhì)量。如果采用一次壓制及加熱的話，就可能會出現(xiàn)原料受熱不均（上部過熱而下部過冷）、成品結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的情形，還可能會因為要保證原料加熱完全而導(dǎo)致轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的節(jié)拍過慢，影響生產(chǎn)效率。

生物質(zhì)中除含有纖維素、半纖維素外，還含有木質(zhì)素，木質(zhì)素是具有芳香族特性的、結(jié)構(gòu)單體為苯丙烷型立體結(jié)構(gòu)的高分子化合物。在闊葉木、針葉木中，木質(zhì)素含量為27%～32%（絕干原料），禾草類植物木質(zhì)素含量為14%～25%。雖然在各種生物質(zhì)中都含有木質(zhì)素，但它們的組成、結(jié)構(gòu)并不完全一樣。由x衍射知道，木質(zhì)素屬非晶體，沒有熔點，但有軟化點，經(jīng)試驗當溫度在70～100℃，其粘合力開始增加；溫度在200～300℃時會軟化、液化，此時施以一定的壓力，使軟化的木質(zhì)素與纖維素緊密粘接，并與相鄰炭粉互相膠接，在外力作用下，生物質(zhì)和炭粉開始重新排列位置關(guān)系，并發(fā)生機械變形和塑性流變。在垂直于最大應(yīng)力方向上，粒子主要以相互嚙合的形式結(jié)合，而在垂直于最小應(yīng)力方向上，粒子主要以相互靠緊結(jié)合的形式結(jié)合。除此之外，在成型過程中還發(fā)生了部分的化學(xué)作用，燃料的強度還與燃料中的官能團種類和化學(xué)鍵型有關(guān)，很多研究表明接基是成型過程的關(guān)鍵因素，羧基被破壞，就會阻礙成型過程，羥基也能起到一部分作用。生物質(zhì)內(nèi)含有大量的氧，這些氧一部分是以羧基和羥基的形式存在，增加了成型性幾率。在成型過程中，隨著外力的增大，復(fù)合燃料的體積大幅度減小，容積密度顯著增大，同時溫度促使共價鍵結(jié)構(gòu)形狀，在此期間內(nèi)各官能團亦發(fā)生縮合反應(yīng)，結(jié)果燃料內(nèi)部膠合、外部部分焦化，并具有一定的形狀和強度，冷卻后即可固化成型為致密的固體燃料，可以把這種成型過程視為煤化作用的繼續(xù)。這就是生物質(zhì)復(fù)合燃料熱壓成型的過程和機理。

進一步地，所述通孔為圓柱形孔，且通孔的頂部邊緣為喇叭口狀。喇叭口狀的結(jié)構(gòu)有利于預(yù)壓氣缸、壓塊氣缸的平板脫出通孔，而通孔為圓柱形，制成的成品結(jié)構(gòu)類似于蜂窩煤狀，這樣無論生物質(zhì)燃料塊如何堆放于氣化爐內(nèi)，生物質(zhì)燃料塊之間都會存在一定的間隙，以便于空氣流過，促進生物質(zhì)燃料塊的氣化。

本發(fā)明的生物質(zhì)燃料塊的生產(chǎn)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小，可以實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)效率及自動化程度高，且所需能耗遠遠低于螺旋擠壓機，非常適合于生物質(zhì)燃料塊的制備。

附圖說明

圖1是實施例1的生物質(zhì)燃料塊的生產(chǎn)設(shè)備的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的生物質(zhì)燃料塊的生產(chǎn)設(shè)備中的填料氣缸、直筒灌裝管、儲料倉的配合示意圖（出料口開啟狀態(tài)）。

圖3是本發(fā)明的生物質(zhì)燃料塊的生產(chǎn)設(shè)備中的填料氣缸、直筒灌裝管、儲料倉的配合示意圖（出料口關(guān)閉狀態(tài)）。

圖4是實施例1中轉(zhuǎn)盤的俯視示意圖（箭頭為轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動方向），通孔內(nèi)的數(shù)字標記表示其對應(yīng)的氣缸。

圖5是實施例2中轉(zhuǎn)盤的俯視示意圖（箭頭為轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動方向），通孔內(nèi)的數(shù)字標記表示其對應(yīng)的氣缸。

附圖標示：1、轉(zhuǎn)盤；2、支架；3、通孔；4、填料氣缸；5、壓塊氣缸；6、退料氣缸；7、支撐塊；8、平板；9、柱體；10、避讓通孔；11、輸送盤；12、擋料板；13、輸送帶；14、烘干倉；15、預(yù)壓氣缸；16、直筒灌裝管；17、儲料倉；18、出料管；19、出料口。

具體實施方式

下面對照附圖，通過對實施實例的描述，對本發(fā)明的具體實施方式如所涉及的各構(gòu)件的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理等作進一步的詳細說明。

實施例1：

如圖所示，本實施例的生物質(zhì)燃料塊的生產(chǎn)設(shè)備包括轉(zhuǎn)盤1、支撐轉(zhuǎn)盤1的支架2以及驅(qū)動轉(zhuǎn)盤1轉(zhuǎn)動的步進式動力設(shè)備（圖中未畫出動力設(shè)備），所述轉(zhuǎn)盤1沿圓周均勻分布有九個圓柱形的通孔3，通孔3的頂部邊緣為上大下小的喇叭口狀；所述生產(chǎn)設(shè)備在轉(zhuǎn)盤1的上方設(shè)有三組氣缸組，所述氣缸組由填料氣缸4、壓塊氣缸5和退料氣缸6組成，填料氣缸4、壓塊氣缸5和退料氣缸6按照轉(zhuǎn)盤1的轉(zhuǎn)動方向依次排列，并向下朝向于通孔3；所述填料氣缸4的活塞桿位于一垂直朝向于通孔3的直筒灌裝管16內(nèi)；所述支架2在轉(zhuǎn)盤1下方對應(yīng)填料氣缸4、壓塊氣缸5的位置分別設(shè)有支撐塊7，所述支撐塊7的頂端略低于轉(zhuǎn)盤1的底面，但接近于轉(zhuǎn)盤1的底面，兩者之間的間距控制在2mm以內(nèi)，以避免原料從支撐塊7與轉(zhuǎn)盤1之間的間隙掉落。壓塊氣缸5的活塞桿端部安裝有平板8，所述平板8的底面突出設(shè)有若干柱體9；位于壓塊氣缸5下方的支撐塊7設(shè)有與所述柱體9位置對應(yīng)的避讓通孔10，可供穿過原料的柱體9插入。

所述生產(chǎn)設(shè)備在轉(zhuǎn)盤1的上方還設(shè)有儲料倉17，所述儲料倉17的底端設(shè)有斜向下的出料管18，所述出料管18通過開設(shè)于直筒灌裝管16的側(cè)壁處的出料口19與直筒灌裝管16相通，所述填料氣缸4的活塞桿在上行時可開啟所述出料口19，并在下行時關(guān)閉出料口19。

所述支架2在轉(zhuǎn)盤1下方設(shè)有圓形輸送盤11及驅(qū)動輸送盤11轉(zhuǎn)動的動力設(shè)備（圖中未畫出該動力設(shè)備）；輸送盤11的直徑等于或者略大于轉(zhuǎn)盤1的直徑，所述支架2在輸送盤11上設(shè)有擋料板12，擋料板12由輸送盤11的圓心延伸至輸送盤11的邊緣；所述輸送盤11在擋料板12的方向低于輸送盤11的輸送帶13，所述輸送帶13經(jīng)過一烘干倉14，烘干倉14內(nèi)設(shè)有加熱部件、溫度傳感器，以使烘干倉14內(nèi)的溫度保持在預(yù)定溫度。在本實施例中，驅(qū)動輸送盤11轉(zhuǎn)動的動力設(shè)備與驅(qū)動轉(zhuǎn)盤1轉(zhuǎn)動的步進式動力設(shè)備為同一動力設(shè)備，即輸送盤11與轉(zhuǎn)盤1為同軸設(shè)置的，以降低成本，減少占用空間。

本實施例的生物質(zhì)燃料塊的生產(chǎn)方法，采用上述的生物質(zhì)燃料塊的生產(chǎn)設(shè)備，具體如下：將生物質(zhì)碎屑和炭粉混合后制成原料并放入到儲料倉17內(nèi)，控制轉(zhuǎn)盤1的轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)動的間隙內(nèi)，控制填料氣缸4的活塞桿上行，使得儲料倉17內(nèi)的原料通過出料管18、直筒灌裝管16向下加入到轉(zhuǎn)盤1的位于填料氣缸4下方的通孔3內(nèi)，實現(xiàn)填料；同時，壓塊氣缸5的活塞桿下行時將后方已經(jīng)填料的通孔3內(nèi)的原料壓制成成品塊；退料氣缸的活塞桿下行時將已經(jīng)壓制的通孔3內(nèi)的成品塊向下頂出通孔。在轉(zhuǎn)盤1轉(zhuǎn)動的間隙內(nèi)，可以同時實現(xiàn)填料、壓塊和退料，因此可以大大提高生產(chǎn)效率，并且減少設(shè)備所占用的空間。上述步進式動力設(shè)備可以采用步進電機等，此處不再贅述。

填料過程中，首先控制填料氣缸4的活塞桿向下伸出，使得填料氣缸4的活塞桿的底端露出于直筒灌裝管16，然后再控制填料氣缸4的活塞桿向上縮回，使得填料氣缸4的活塞桿的底端高于直筒灌裝管16的側(cè)壁處的出料口19，從而實現(xiàn)利用填料氣缸4來將原料加入到轉(zhuǎn)盤的位于填料氣缸4下方的通孔內(nèi)。填料氣缸4的活塞桿的底端向下露出于直筒灌裝管16，可以將可能堆積在直筒灌裝管16內(nèi)的原料向下頂出直筒灌裝管16，然后再向上提起填料氣缸4的活塞桿，開啟直筒灌裝管16的側(cè)壁處的出料口19，即可使儲料倉17內(nèi)的原料順利地經(jīng)過直筒灌裝管16掉落到通孔內(nèi)。

成品塊被退料氣缸6從通孔3內(nèi)頂出后，掉落到圓形輸送盤11上，并隨著圓形輸送盤11的轉(zhuǎn)動，最終被擋料板12推至輸送盤11下方的輸送帶13上，經(jīng)過烘干倉14的烘干后，變成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的成品。

原料在被壓塊氣缸5壓制為成品塊時，壓塊氣缸5活塞桿上的柱體9會在成品塊上形成若干通孔3，使得成品塊在氣化爐內(nèi)能夠增大與空氣的接觸面積，促進成品塊的氣化。

喇叭口狀的結(jié)構(gòu)有利于壓塊氣缸5的平板8脫出通孔3，而通孔3為圓柱形，制成的成品結(jié)構(gòu)類似于蜂窩煤狀，外形為圓柱形（高約10cm，直徑約10cm），這樣無論制得的生物質(zhì)燃料塊如何堆放于氣化爐內(nèi)，生物質(zhì)燃料塊之間都會存在一定的間隙，以便于空氣流過，促進生物質(zhì)燃料塊的氣化。

當然，上述轉(zhuǎn)盤1的直徑、轉(zhuǎn)盤1上的通孔3數(shù)量都可以根據(jù)實際需要來改變，以滿足生產(chǎn)需求。

實施例2：

如圖4所示，與實施例1不同的是，在本實施例中，所述轉(zhuǎn)盤1沿圓周均勻分布有八個通孔3；所述生產(chǎn)設(shè)備在轉(zhuǎn)盤1的上方設(shè)有兩組氣缸組，所述氣缸組由填料氣缸4、預(yù)壓氣缸15、壓塊氣缸5和退料氣缸6組成，填料氣缸4、預(yù)壓氣缸15、壓塊氣缸5和退料氣缸6按照轉(zhuǎn)盤1的轉(zhuǎn)動方向依次排列，并向下朝向于通孔3；所述支架2在轉(zhuǎn)盤1下方對應(yīng)預(yù)壓氣缸15的位置也設(shè)有支撐塊7。

所述儲料倉17設(shè)有加熱部件；預(yù)壓氣缸15、壓塊氣缸5的活塞桿端部為內(nèi)置有加熱部件的平板8。

本實施例的生物質(zhì)燃料塊的生產(chǎn)方法，采用上述的生物質(zhì)燃料塊的生產(chǎn)設(shè)備，具體如下：將生物質(zhì)碎屑和炭粉混合后制成原料并放入到儲料倉17內(nèi)，進行預(yù)熱，使原料的溫度上升至70℃；控制轉(zhuǎn)盤1的轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)動的間隙內(nèi)，控制填料氣缸4的活塞桿上行，使得儲料倉17內(nèi)的原料通過出料管18、直筒灌裝管16向下加入到轉(zhuǎn)盤1的位于填料氣缸4下方的通孔3內(nèi)，實現(xiàn)填料；同時，預(yù)壓氣缸15的活塞桿下行，利用平板8將已經(jīng)填料的通孔3內(nèi)的原料壓制成半成品塊；壓塊氣缸5的活塞桿下行時將的通孔3內(nèi)的半成品塊壓制成成品塊；退料氣缸的活塞桿下行時將已經(jīng)壓制完的通孔3內(nèi)的成品塊向下頂出通孔。在轉(zhuǎn)盤1轉(zhuǎn)動的間隙內(nèi)，可以同時實現(xiàn)填料、壓塊和退料，因此可以大大提高生產(chǎn)效率，并且減少設(shè)備所占用的空間。

在轉(zhuǎn)盤1轉(zhuǎn)動的間隙內(nèi)，可以同時實現(xiàn)填料、預(yù)壓、壓塊和退料。

在上述生產(chǎn)過程中，壓塊氣缸5的平板8的溫度高于預(yù)壓氣缸15的平板8的溫度。具體來說，預(yù)壓氣缸15的平板8的溫度為90℃，壓塊氣缸5的平板8的溫度為270℃；預(yù)壓氣缸15的平板8的最低位置要高于壓塊氣缸5的平板8的最低位置，以使半成品塊的密度小于成品塊的密度。

由于設(shè)置了預(yù)壓氣缸15和壓塊氣缸5，這樣形成了兩次壓制，在第一次壓制（也就是預(yù)壓）時，原料在通孔3內(nèi)被預(yù)熱，并被預(yù)壓氣缸15壓制成半成品塊，使得半成品塊形成較為穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)；在第二次壓制時，壓塊氣缸5除了繼續(xù)對原料進行加熱及壓制，還利用平板8底面的柱體9在半成品塊上形成通孔3，并將成品塊的密度進一步加大，使其結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。兩次壓制時均進行加熱，這樣就可以逐漸升高原料的溫度，無需將壓塊氣缸5的平板8設(shè)置過高的溫度，從而避免原料焦化，因此保證了生物質(zhì)燃料塊成品的質(zhì)量。如果采用一次壓制及加熱的話，就可能會出現(xiàn)原料受熱不均（上部過熱而下部過冷）、成品結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的情形，還可能會因為要保證原料加熱完全而導(dǎo)致轉(zhuǎn)盤1轉(zhuǎn)動的節(jié)拍過慢，影響生產(chǎn)效率。另外，由于儲料倉17的加熱部件能夠?qū)α蟼}17內(nèi)的原料進行預(yù)熱，所以可以顯著縮短利用壓塊氣缸5及預(yù)壓氣缸15的平板8對原料加熱的時間，從而提高生產(chǎn)節(jié)拍。