專利名稱：一種生物質棒狀燃料預熱與擠壓成型設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種生物質棒狀燃料預熱與擠壓成型設備，屬于生物質能源或農業(yè)機械技術領域。
背景技術：
農作物秸稈、樹枝等農林廢棄物經切碎或粉碎后機械壓縮成棒狀或塊狀成型燃料，能有效地改變燃料的燃燒特性，燃燒效率高(其中，木質類生物質成型燃料熱值接近中質煙煤)，而且便于儲存、運輸，具有使用方便、衛(wèi)生等特點，能作為清潔能源，有利于環(huán)保。在我國未來的能源消耗中，生物質成型燃料將占有越來越大的份額。生物質成型燃料可替代煤炭，廣泛用于各種類型的家庭取暖爐(包括壁爐)、熱水爐、熱風爐，也可用于發(fā)電設施。生物質成型燃料進一步炭化處理，可得到木炭和活性炭，用于冶金、化工、環(huán)保和燒烤等。農作物秸稈壓縮成型，既可以解決農業(yè)主產區(qū)秸稈資源大量過剩的問題，又能滿足富裕起來的農民對優(yōu)質、清潔、方便能源的迫切需要，因此，利用秸稈等生物質資源制備生物質成型燃料具有良好的應用前景。目前，國內研制的生物質棒狀或塊狀燃料熱壓成型設備主要有螺桿擠壓式和柱塞沖壓式兩類。螺桿擠壓式相比柱塞沖壓式成型機，因其具有機器運行平穩(wěn)、生產連續(xù)、所產成型燃料棒易燃(由于其空心結構以及表面的炭化層)、力學強度高、不易破碎等優(yōu)點而被廣泛關注，但兩者均存在一個嚴重的技術問題為使生物質中的木質素軟化、熔融而成為粘結劑，必須在成型模具外部進行加熱，將熱量傳遞給模具內物料而提高其溫度，但在高溫、高壓的影響下，螺桿、柱塞和套筒等成型部件表面磨損嚴重，零件使用壽命短，單位產品能耗高。這是目前國內研制的螺桿熱壓成型機不能推廣應用的主要原因。如中國專利公開的固體燃料成型機(CN 90211693.2)就存在這一問題。為了提高成型部件的使用壽命，中國專利公開的植物燃料成型機(CN 200420063719. 1)采用了耐磨材料，可適當延長其使用壽命，但沒有從工藝上根本解決生物質熱壓成型的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種生物質棒狀燃料預熱與擠壓成型設備，該設備先將生物質物料預熱(加溫)，然后再擠壓成型，因此具有生產效率高、能耗低、關鍵成型部件使用壽命長的優(yōu)點。為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種生物質棒狀燃料預熱與擠壓成型設備，包括料斗、預熱組件、成型組件、帶輪傳動箱、配電控制箱、主電機和輥筒輸送機構，位于預熱組件右上方的料斗與預熱組件的進料口相連，位于預熱組件左下方的成型組件與預熱組件的出料口相連；成型組件的出口與輥筒輸送機構相連；主電機通過帶輪傳動箱與成型組件相連。作為本發(fā)明的生物質棒狀燃料預熱與擠壓成型設備的改進預熱組件包括螺旋攪拌軸、預熱筒、電加熱圈和調速電機，位于預熱筒內腔中的螺旋攪拌軸與預熱筒轉動相連，調速電機和螺旋攪拌軸相連；在預熱筒中間段的外表面設置電加熱圈；在預熱筒右端上表 面設置進料口，在預熱筒左端下表面設置出料口。作為本發(fā)明的生物質棒狀燃料預熱與擠壓成型設備的進一步改進帶單向閥的排 氣管與預熱筒左端的內腔相連通。作為本發(fā)明的生物質棒狀燃料預熱與擠壓成型設備的進一步改進溫度傳感器與 預熱筒左端的內腔相連通。作為本發(fā)明的生物質棒狀燃料預熱與擠壓成型設備的進一步改進在電加熱圈的 外表面設置保溫層。作為本發(fā)明的生物質棒狀燃料預熱與擠壓成型設備的進一步改進成型組件包括 箱體、主軸、主動螺桿、從動螺桿、成型導向套筒、擠壓成型模和成型模套筒；箱體分隔成左空腔和右空腔，成型模套裝在成型模套筒內，成型導向套筒的一端 與右空腔相連通、另一端與成型模相連通；位于左空腔內的主軸與箱體轉動相連，主電機通 過帶輪傳動箱與主軸相連；位于右空腔內的主動螺桿的一端與主軸相連、另一端與從動螺 桿相連。作為本發(fā)明的生物質棒狀燃料預熱與擠壓成型設備的進一步改進成型導向套筒 由相連通的圓柱導向套筒和圓錐導向套筒組成；套裝在成型模套筒內的擠壓成型模由依次相連通的一級成型模、二級成型模和三 級成型模組成。作為本發(fā)明的生物質棒狀燃料預熱與擠壓成型設備的進一步改進在圓柱導向套 筒的內表面和圓錐導向套筒的內表面分別設置條形凹槽。作為本發(fā)明的生物質棒狀燃料預熱與擠壓成型設備的進一步改進一級成型模的 內腔為方圓過渡孔；二級成型模和三級成型模的內腔均為帶圓角的方孔。本發(fā)明與背景技術相比具有的有益效果是本發(fā)明將生物質加熱與擠壓成型分 離，能克服熱壓成型工藝中成型模與螺桿軸在高溫高壓下擠壓生物質的缺陷，避免壓縮成 型關鍵部位的嚴重磨損現(xiàn)象。具體如下(1)、生物質物料在進入成型組件壓縮之前，在預熱組件內被加熱到一定溫度 (200-300°C )，使木質素軟化或熱解析出焦油，起到粘結劑的作用；從而使擠壓的成型燃料 更致密，并且在壓縮過程中能減少成型部件與物料間的摩擦作用，降低成型所需的壓力，從 而大幅度提高成型部件的使用壽命，顯著降低單位產品的能耗。與熱壓成型相比，整個系統(tǒng) 能耗下降20%以上，成型部件壽命提高2. 5倍以上。(2)、擠壓成型螺桿由主動螺桿和從動螺桿組合而成，預熱后的物料經主動螺桿預 壓后進入成型導向套筒，再由從動螺桿擠壓成型，磨損主要發(fā)生在從動螺桿段，因此，只需 修補或更換從動螺桿，并且使螺桿的拆卸、維修更方便。(3)擠壓成型模由一、二、三級成型模沿軸向組合而成，物料擠壓成型時磨損依次 發(fā)生在各級成型模內表面，因此，只需分別視磨損情況更換各級成型模，降低使用維護成 本，并且拆卸、維護更方便。(4)成型模套筒與一、二、三級成型模均以鍵聯(lián)接，且二、三級擠壓成型模的內孔為 帶圓角的方孔，使擠壓成型時物料不會隨著螺桿一起旋轉，成型燃料表面光潔，物理品質更佳。


下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細說明。圖1是本發(fā)明的生物質棒狀燃料預熱與擠壓成型機的結構示意圖；圖2是圖1中的成型組件5的結構放大示意圖；圖3是圖2中的圓柱導向套筒55的結構放大示意圖；A為圓柱導向套筒55的剖視示意圖；B為A的左視示意圖；圖4是圖2中的圓錐導向套筒56的結構放大示意圖；A為圓錐導向套筒56的剖視示意圖；B為A的左視示意圖；圖5是圖2中的一級成型模57的結構放大示意圖；A為一級成型模57的剖視示意圖；B為A的左視示意圖；圖6是圖2中的二級成型模59的結構放大示意圖；A為二級成型模59的剖視示意圖；B為A的左視示意圖。
具體實施例方式圖1 圖6結合給出了一種生物質棒狀燃料預熱與擠壓成型設備，包括機架10，在 機架10上設置料斗13、預熱組件、成型組件5、皮帶輪傳動箱6、配電控制箱8、主電機7和 輥筒輸送機構9。預熱組件包括螺旋攪拌軸3、預熱筒1、電加熱圈12和調速電機11 ；位于預熱筒1 內腔中的螺旋攪拌軸3與預熱筒1轉動相連，調速電機11通過滑塊聯(lián)軸器與螺旋攪拌軸3 相連；物料預熱輸送速度由調速電機11調整。在預熱筒1右端上表面設置進料口15，位于 預熱筒1右上方的料斗13與進料口 15相連；在預熱筒1左端下表面設置出料口 16，在預熱 筒1中間段的外表面設置電加熱圈12，在電加熱圈12的外表面再包裹一層保溫層14，起到 節(jié)省能源、降低能耗的作用。帶單向閥的排氣管2位于預熱筒1的上方，排氣管2與預熱筒 1左端的內腔相連通；溫度傳感器17也與預熱筒1左端的內腔相連通。預熱筒1內的螺旋 攪拌軸3使物料邊攪拌邊從右向左輸送，電加熱圈12和保溫層14能使物料受熱均勻，排氣 管2用來排出因物料干燥和部分熱解而產生的氣體，能避免物料在擠壓成型時產生“放炮” 現(xiàn)象。預熱筒1內的物料預熱溫度由溫度傳感器17和配電控制箱8、電加熱圈12調整和自 動控制。成型組件5位于預熱筒1的左下方，成型組件5包括箱體51、主軸52、主動螺桿53、 從動螺桿54、成型導向套筒、擠壓成型模和成型模套筒58，成型模套筒58與箱體51的右側 以螺釘相連。箱體51分隔成互不相通的左空腔501和右空腔502 ；成型導向套筒由相連通 的圓柱導向套筒55和圓錐導向套筒56組成；套裝在成型模套筒58內的擠壓成型模由依次 相連通的一級成型模57、二級成型模59和三級成型模50組成，一級成型模57、二級成型模 59和三級成型模50兩兩間以鍵聯(lián)接。圓柱導向套筒55與右空腔502相連通，一級成型模 57與圓錐導向套筒56相連通。即，右空腔502、圓柱導向套筒55、圓錐導向套筒56、一級成 型模57、二級成型模59和三級成型模50依次密封地相連通。位于左空腔501內的主軸52 與箱體51轉動相連，具體為在左空腔501內分別設有調心滾子軸承503、推力球軸承504 和深溝球軸承505，主軸52由上述3個軸承支撐，從而實現(xiàn)與箱體51的轉動相連。
箱體51上設有與左空腔501相連通的加油口 506，潤滑油從加油口 506進入左空 腔501內，潤滑油起到潤滑和冷卻調心滾子軸承503、推力球軸承504、深溝球軸承505和主 軸52的作用。加油口 506還兼有散熱孔的作用(由于右空腔502內溫度較高)。主電機7通過皮帶輪傳動箱6與主軸52的左端相連；主動螺桿53位于右空腔502 內，主動螺桿53的左端與主軸52的右端相連，從而實現(xiàn)與主軸52的軸向定位和連接。在主動螺桿53的右端設置方形內孔，從動螺桿54的左端為與上述方形內孔相吻 合的方形凸部，依靠方形凸部與方形內孔的配合，從動螺桿54的左端與主動螺桿53的右端 固定聯(lián)接。上述結構能保證在維修時可輕易拆卸從動螺桿54。右空腔502通過成型裝置進料斗4與預熱筒1上的出料口 16相連，物料首先在右 空腔502內被主動螺桿53擠壓，因此右空腔502為一預壓腔。三級成型模50的出口與輥筒輸送機構9相連。配電控制箱8分別與電加熱圈12、調速電機11、溫度傳感器17、主電機7信號相連。為了避免物料隨著螺桿一起轉動而無法成型，進行了如下設置如圖3所示，在圓柱導向套筒55的內表面均勻設置4個條形凹槽551 ；如圖4所示，在圓錐導向套筒56的內表面均勻設置4個條形凹槽561 ；如圖5所示，一級成型模57的內腔為方圓過渡孔，即方孔571向圓孔572過渡；該 方孔571與圓錐導向套筒56的內腔相連。如圖6所示，二級成型模59的內腔為帶圓角的方孔；同樣，三級成型模50的內腔 也為帶圓角的方孔。上述結構能避免物料隨著螺桿一起轉動而無法成型，即確保物料向前推進、壓實， 密度提高，但不發(fā)生旋轉，從而起到保形保壓作用。本發(fā)明的生物質棒狀燃料預熱與擠壓成型設備工作原理和過程如下利用配電控制箱8使電加熱圈12加熱，從而使預熱筒1內的溫度達到設定溫度 (200-300°C )。溫度傳感器17用于感知預熱筒1內的溫度，配合配電控制箱8來控制電加 熱圈12，從而始終保證預熱筒1內的溫度為設定溫度。切碎的物料由料斗13、經進料口 15進入預熱筒1內，由螺旋攪拌軸3邊攪拌加熱 邊從右向左輸送，物料因熱解而產生的氣體經排氣管2排出。預熱后的物料依次從出料口 16、成型裝置進料斗4進入右空腔502內。主電機7的動力通過皮帶輪傳動箱6減速后傳給主軸52，再由主軸52帶動主動螺 桿53做同步旋轉，主動螺桿53再帶動從動螺桿54旋轉擠壓物料，通過圓柱導向套筒55和 圓錐導向套筒56將物料壓入一級成型模57內成型，在二級成型模59、三級成型模50內保 壓定型一段時間，最終從出料口擠出，在輥筒輸送機構9上冷卻并切割成一定長度的棒狀 燃料。以農作物秸稈為原料，采用本發(fā)明的設備生產生物質棒狀燃料，所得的生物質棒 狀燃料截面尺寸彡40 X 40mm,密度達1.0-1. 3t/m3，含水率< 10 %。以同樣品種的農作物秸稈為原料，與采用常規(guī)的螺桿擠壓式熱壓成型機生產相同形狀尺寸的生物質棒狀燃料相比，整個系統(tǒng)能耗下降20%以上，成型部件壽命提高2. 5倍 以上；而且螺桿和成型模的拆卸、維護更方便；成型燃料表面光潔，物理品質更佳。
最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的一個具體實施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實施例，還可以有許多變形。本領域的普通技術人員能從本發(fā)明公開的內容直 接導出或聯(lián)想到的所有變形，均應認為是本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
一種生物質棒狀燃料預熱與擠壓成型設備，其特征在于包括料斗(13)、預熱組件、成型組件(5)、帶輪傳動箱(6)、配電控制箱(8)、主電機(7)和輥筒輸送機構(9)，位于預熱組件右上方的料斗(13)與預熱組件的進料口(15)相連，位于預熱組件左下方的成型組件(5)與預熱組件的出料口(16)相連；成型組件(5)的出口與輥筒輸送機構(9)相連；主電機(7)通過帶輪傳動箱(6)與成型組件(5)相連。
2.根據權利要求1所述的生物質棒狀燃料預熱與擠壓成型設備，其特征在于所述預 熱組件包括螺旋攪拌軸(3)、預熱筒(1)、電加熱圈(12)和調速電機(11)，位于預熱筒(1) 內腔中的螺旋攪拌軸(3)與預熱筒(1)轉動相連，調速電機(11)和螺旋攪拌軸(3)相連； 在預熱筒(1)中間段的外表面設置電加熱圈(12)；在預熱筒(1)右端上表面設置進料口 (15)，在預熱筒(1)左端下表面設置出料口(16)。
3.根據權利要求2所述的生物質棒狀燃料預熱與擠壓成型設備，其特征在于帶單向 閥的排氣管(2)與預熱筒(1)左端的內腔相連通。
4.根據權利要求3所述的生物質棒狀燃料預熱與擠壓成型設備，其特征在于溫度傳 感器(17)與預熱筒(1)左端的內腔相連通。
5.根據權利要求4所述的生物質棒狀燃料預熱與擠壓成型設備，其特征在于在電加 熱圈(12)的外表面設置保溫層(14)。
6.根據權利要求3、4或5所述的生物質棒狀燃料預熱與擠壓成型設備，其特征在于 成型組件(5)包括箱體(51)、主軸(52)、主動螺桿(53)、從動螺桿(54)、成型導向套筒、擠 壓成型模和成型模套筒(58)；箱體(51)分隔成左空腔(501)和右空腔(502)，成型模套裝在成型模套筒(58)內，成 型導向套筒的一端與右空腔(502)相連通、另一端與成型模相連通；位于左空腔(501)內的 主軸(52)與箱體(51)轉動相連，主電機(7)通過帶輪傳動箱(6)與主軸(52)相連；位于 右空腔(502)內的主動螺桿(53)的一端與主軸(52)相連、另一端與從動螺桿(54)相連。
7.根據權利要求6所述的生物質棒狀燃料預熱與擠壓成型設備，其特征在于成型導 向套筒由相連通的圓柱導向套筒(55)和圓錐導向套筒(56)組成；套裝在成型模套筒(58)內的擠壓成型模由依次相連通的一級成型模(57)、二級成型 模(59)和三級成型模(50)組成。
8.根據權利要求7所述的生物質棒狀燃料預熱與擠壓成型設備，其特征在于在圓柱 導向套筒(55)的內表面和圓錐導向套筒(56)的內表面分別設置條形凹槽。
9.根據權利要求8所述的生物質棒狀燃料預熱與擠壓成型設備，其特征在于一級成 型模(57)的內腔為方圓過渡孔；二級成型模(59)和三級成型模(50)的內腔均為帶圓角的 方孔。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種生物質棒狀燃料預熱與擠壓成型設備，包括料斗(13)、預熱組件、成型組件(5)、帶輪傳動箱(6)、配電控制箱(8)、主電機(7)和輥筒輸送機構(9)，位于預熱組件右上方的料斗(13)與預熱組件的進料口(15)相連，位于預熱組件左下方的成型組件(5)與預熱組件的出料口(16)相連；成型組件(5)的出口與輥筒輸送機構(9)相連；主電機(7)通過帶輪傳動箱(6)與成型組件(5)相連。本發(fā)明具有生產效率高、能耗低、關鍵成型部件使用壽命長的特點。
文檔編號B30B11/22GK101797813SQ20101004009
公開日2010年8月11日 申請日期2010年1月20日 優(yōu)先權日2010年1月20日
發(fā)明者毛海良, 王會, 盛奎川, 錢湘群, 陳祥 申請人:浙江大學