CN102206526B - 生物质颗粒燃料的生产工艺及成套设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物质颗粒燃料的生产工艺及成套设备，所述生产工艺包括以下步骤：1）破碎：将生物质原料破碎至200mm以下；2）调质熟化：将破碎后的生物质进行螺旋式的搅拌、加压挤压、相互摩擦搓揉粉碎、以及机械粉碎，生物质的粒度和柔韧性得到提高，在此过程中生物质同时被自然地升温，其内部的结合水和焦油之类的活性有机物被挤压出来，成为天然的粘合剂；3）风冷脱水搅拌：将调质熟化后的生物质原料进行搅拌、脱水，使其含水量控制在15%-25%；4）挤压成型：获得粒度20mm以下的生物质颗粒燃料；5）干燥：将生物质颗粒燃料的含水量控制在15%以下。本发明具有生产的连续性好、适用范围广、能耗较低、容易成型、生产效率高的优点，且便于运输和储存。

Description

生物质颗粒燃料的生产工艺及成套设备

技术领域

   本发明涉及一种生物质颗粒燃料的生产工艺及成套设备。

背景技术

能源问题是影响社会经济发展的决定性因素之一，解决能源问题就解决了经济发展的动力问题，我国的常规能源供应紧张已严重影响了社会经济的快速发展，而且化石能源大规模的集中使用，释放出大量二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等物质，给人类的生存环境造成了危害，为此世界各国均大力加强可再生能源技术的开发研究。生物质作为第四大能源资源，在可再生能源中占有重要地位，开发生物质能既可以补充常规能源的短缺，也具有重大的环境效益，同其他生物质能源技术相比较，生物质颗粒燃料技术更容易实现大规模生产和使用，使用生物质颗粒燃料的方便程度可与燃气、燃油等能源媲美，利用生物质致密成型设备生产颗粒燃料项目符合国家产业政策，具有较好的经济效益和社会效益。 

目前普遍采用的生物质颗粒燃料的生产工艺，包括以下步骤：1）烘干：以减少原料中的水分，便于破碎；2）破碎：通过多次破碎将生物质原料破碎至10mm以下；3）添加粘合剂：提高其粘附性，便于造粒；4）干燥搅拌：将原料通过热风进行搅拌、干燥、混合均匀，使其含水量控制在20%左右； 5）挤压成型：获得粒度8-20mm的生物质颗粒燃料；6）干燥：将生物质颗粒燃料烘干；相应使用的生产成套设备，包括依次排列的烘干机、两台以上的生物质破碎机、烟气干燥搅拌机、成型挤压机、干燥机，相邻两机器之间均设有皮带送料机，一热风炉通过风管分别与烟气干燥搅拌机和风冷干燥机的进料端相连，烟气干燥搅拌机和风冷干燥机的出料端均通过抽湿风管与风机相连，在烟气干燥搅拌机进料口上方还设有送料装置，以添加粘合剂；

使用时，由于生物质原料的范围广泛，包括秸秆、玉米杆、树枝、树皮、木质颗粒等，其自然的尺寸、柔韧性均有一定的差别，对其中柔韧性较好的秸秆等，须烘干并经多次破碎才能将其粒度控制在10mm以下；使用设备及附属设备较多，导致能耗较高、生产效率较低；同时还需添加具有粘附性的生物质原料，并使其搅拌混合均匀，导致工艺较为繁琐，成型较为困难，且成型后颗粒的密度偏小，体积较大，不便于运输和储存。 发明内容

   本发明的目的是针对现有技术存在的上述不足，提供一种生物质颗粒燃料的生产工艺及成套设备，它具有生产的连续性好、生物质原料适应范围广的优点，也适应高含水秸秆物料，可将生物质颗粒燃料的含水量控制在15%以下，前处理至成型工艺更为简便，能耗较低、容易成型、生产效率高的优点，且成型后颗粒的密度大、体积小，便于运输和储存。

为达到上述目的，本发明的生物质颗粒燃料的生产工艺，其特征在于包括以下步骤：1）破碎：将生物质原料破碎至200mm以下；2）调质熟化：将破碎后的生物质进行螺旋式的搅拌、加压挤压、相互摩擦搓揉粉碎、以及机械粉碎，生物质的粒度和柔韧性得到提高，在此过程中生物质同时被自然地升温，其温度在55-80℃，其内部的结合水和活性有机物（如焦油之类的）被挤压出来，成为天然的粘合剂，此时的含水量约在25%-35%；3）风冷脱水搅拌：将调质熟化后的生物质原料通过风冷脱水，如使用引风机，同时进行搅拌，使其含水量控制在15%-25%，并混合均匀； 4）挤压成型：获得粒度20mm以下的生物质颗粒燃料；5）干燥：将生物质颗粒燃料的含水量控制在15%以下。

上述生产工艺由于在调质熟化工序中具有优良的粉碎效果，因此即使对柔韧性较好的秸秆等原料也无需进行预烘干工序，且破碎的粒度要求也大为降低，无需多次破碎，适用范围广，大大降低了能耗；且调质熟化时将生物质进行螺旋式的搅拌、加压挤压、相互摩擦搓揉粉碎、以及机械粉碎，使得生物质的粒度和柔韧性得到提高，便于后续的成型、获得更为紧密的颗粒，在此过程中生物质同时被自然地升温，其内部的结合水和焦油之类的活性有机物被挤压出来，成为天然的粘合剂，并自然的混合均匀，无需再添加粘合剂，工艺更为简便；在风冷脱水搅拌工序中无需使用热风炉、风管等附属设备，进一步降低能耗；

作为上述生产工艺的进一步改进，在调质熟化前还进行除尘：通过负压将原料中的轻质粉尘吸出，防止其外溢，从而保证清洁生产；除尘的同时也将生物质中的无机粉尘去除，以保证和提高生物质颗粒的热值；

作为上述生产工艺的进一步改进，在调质熟化后还添加辅料：将适量的煤粉加入到生物质原料中；若原料中含有的低热值生物质较多，添加煤粉可保证颗粒的热值；

作为上述生产工艺的进一步改进，在风冷脱水搅拌后还对原料进行除铁：通过磁铁吸附，去除原料中的铁质颗粒；可保护挤压成型设备的安全运行；

本发明的生物质颗粒燃料的生产成套设备，包括依次排列的生物质破碎机、风干机、成型挤压机、干燥机，其特征在于在生物质破碎机与风干机之间还设有调质熟化机，生物质破碎机与调质熟化机之间通过输料管连接，调质熟化机的出料口与风干机的进料口相连，风干机与成型挤压机之间、成型挤压机与干燥机之间均设有皮带送料机，所述调质熟化机包括底座、固定于底座上的电机、轴承座和机壳，一传动轴通过轴承装于轴承座上，传动轴的一端通过传动装置与电机相连，其另一端与设于机壳内的主轴固联；在机壳的前端设有进料通槽，机壳的末端设有逐渐收缩的锥段，锥段的末端为排料口，在进料通槽下方及后方的机壳内壁固设有数根轴向的方形的磨条，主轴上固设有带锯齿的螺旋叶片，位于锥段内的螺旋叶片其螺距逐渐减小，磨条的棱边设有刃口，在机壳末端的排料孔外设有紧贴机壳的孔板，孔板上设有前端为刃口的数个成型孔；在通槽的两侧设有与主轴同向的两根送料轴，送料轴上均固设有数根拨料杆，两根送料轴通过送料传动装置与一送料电机相连。

上述传动装置包括皮带轮传动机构、减速器和联轴器，电机和减速器的输入轴通过皮带轮传动机构相连，减速器的输出轴和传动轴通过联轴器相连；

上述送料传动装置包括减速器、链轮链条机构，该减速器的输入轴和输出轴分别与送料电机和链轮链条机构的主动链轮相连，链轮链条机构的两从动链轮分别装于两根送料轴的端部；

使用时，物料依次通过生物质破碎机、调质熟化机、风干机、成型挤压机、干燥机，分别进行破碎、调质熟化、风冷脱水搅拌、挤压成型、干燥工序，通过输料管和皮带送料机可实现物料在成套设备中的自动传送，通过调质熟化机使得物料的粒度满足要求，同时获得优良的成型性能，同时所使用的设备较少，具有能耗较低、容易成型、生产效率高的优点；

作为上述生产成套设备的进一步改进，在机壳的末端固设有安装座和滑座，孔板装于滑座的滑槽中，一丝杆-螺母副的丝杆和螺母分别装于安装座和孔板上；转动丝杆，可调整孔板的位置，也便于更换；

作为上述生产成套设备的进一步改进，所述风干机为滚筒式风干机，包括底座、固定于底座上的减速电机、滚筒、连接减速电机和滚筒的传动装置，传动装置包括固设于滚筒外壁上的两个滚圈、通过各自的轴承座及轴承固设于底座上的两组托轮，每组托轮包括位于滚筒轴线两侧的两个托轮，每组托轮中的一个托轮通过各自的传动连杆与减速电机的一输出轴相连，每组托轮与各自对应的一滚圈接触；在滚筒的前端设有进料口，在滚筒内壁上设有数块抄料板，在底座上还固设有封尾，滚筒的后端位于封尾内，滚筒与封尾在径向呈间隙设置，封尾设有排料口，在封尾内固设有排气管，排气管内设有引风机；使用时，减速电机通过两传动连杆带动各自对应的一托轮转动，再通过滚圈带动滚筒转动，物料从进料口进入滚筒内，被抄料板不断地从底部抄起、下落，引风机启动形成自然风，将滚筒内的湿气带走，并对物料降温，达到风干、脱水的目的；由于无需使用热风炉、风管等附属设备，具有结构简单、造价低、占地面积小的优点，并进一步降低能耗；

作为上述生产成套设备的进一步改进，在调质熟化机的进料通槽上方还设有收集仓，生物质破碎机通过输料管和收集仓与调质熟化机连接，一旋风除尘器通过管路与收集仓相连；可对物料进行除尘；

综上所述，本发明具有生产的连续性好、生物质原料适应范围广的优点，也适应高含水秸秆物料，可将生物质颗粒燃料的含水量控制在15%以下，前处理至成型工艺更为简便，能耗较低、容易成型、生产效率高的优点，且成型后颗粒的密度大、体积小，便于运输和储存。

附图说明

图1为本发明生物质颗粒燃料的生产成套设备的结构简图。

图2为调质熟化机的主视图。

图3为图2的左视图。

图4为图2的A-A剖视图。

图5为滚筒式风干机的主视图。

图6为图5的B-B剖视图。

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，本发明的生物质颗粒燃料的生产成套设备，包括依次排列的生物质破碎机1、调质熟化机2、滚筒式风干机3、成型挤压机4、干燥机5，在调质熟化机2的进料通槽上方还设有收集仓7，生物质破碎机1通过输料管11和收集仓7与调质熟化机2连接，一旋风除尘器8通过管路与收集仓7相连，调质熟化机2的出料口与滚筒式风干机3的进料口相连，滚筒式风干机3与成型挤压机4之间设有皮带送料机6，成型挤压机4与干燥机5之间设有皮带送料机9，在皮带送料机6上方通过支架还设有磁铁10；

所述调质熟化机如图2、图3和图4所示，包括底座14、固定于底座14上的电机15、轴承座16和机壳17，一传动轴18通过轴承19装于轴承座16上，传动轴18的一端通过传动装置与电机15相连，其另一端与设于机壳17内的主轴20固联，所述传动装置包括皮带轮传动机构21、减速器22和联轴器23，电机15和减速器22的输入轴通过皮带轮传动机构21相连，减速器22的输出轴和传动轴18通过联轴器23相连；在机壳17的前端设有进料通槽24，机壳17的末端设有逐渐收缩的锥段17a，锥段17a的末端为排料口，在进料通槽24下方及后方的机壳17内壁固设有数根轴向的方形的磨条25，主轴20上固设有带锯齿的螺旋叶片26，位于锥段17a内的螺旋叶片其螺距逐渐减小，磨条25的棱边设有刃口，在机壳17的末端固设有安装座27和滑座28，一孔板29装于滑座28的滑槽中，孔板29上设有前端为刃口的数个成型孔30，该孔板29紧贴机壳17末端的排料孔，一丝杆-螺母副的丝杆31和螺母32分别装于安装座27和孔板29上；在进料通槽24的两侧设有与主轴20同向的两根送料轴33，送料轴33上均固设有数根拨料杆34，两根送料轴33通过送料传动装置与一送料电机（未示出）相连，所述送料传动装置包括减速器35、链轮链条机构36，该减速器35的输入轴和输出轴分别与送料电机和链轮链条机构36的主动链轮相连，链轮链条机构36的两从动链轮分别装于两根送料轴33的端部；

所述滚筒式风干机如图5、图6所示，包括底座42、固定于底座42上的减速电机43和封尾44、滚筒41、连接减速电机43和滚筒41的传动装置，传动装置包括固设于滚筒41外壁上的两个滚圈45、通过各自的轴承座46及轴承（未示出）固设于底座42上的两组托轮，每组托轮包括位于滚筒轴线两侧的两个托轮47、48，每组托轮中的托轮47通过各自的传动连杆49与减速电机43的一输出轴相连，每组托轮与各自对应的一滚圈45接触；滚筒1的前端设有进料口50，在滚筒41内壁上设有数块抄料板51，滚筒41的后端位于封尾44内，滚筒41与封尾44在径向呈间隙设置，封尾44设有排料口52，在封尾44内固设有排气管53，所述排气管53的前端位于滚筒41内，且为前大后小的喇叭形，排气管53内设有引风机54；

使用上述生产成套设备的生物质颗粒燃料的生产工艺，包括以下步骤：1）破碎：通过生物质破碎机1将生物质原料破碎至200mm以下；2）除尘：通过旋风除尘器8除去收集仓7中物料中的轻质粉尘，防止其外溢，从而保证清洁生产，同时也将生物质中的无机粉尘去除，以保证和提高生物质颗粒的热值；3）调质熟化：送料电机工作，链轮链条机构36带动两根送料轴33向内转动，拨料杆34将进入进料通槽24内的物料向下输送，电机15通过皮带轮传动机构21、减速器22和联轴器23带动主轴18旋转，将破碎后的生物质物料在调质熟化机中通过螺旋叶片26进行螺旋式的搅拌、在机壳锥段17a进行加压挤压、物料间相互摩擦搓揉粉碎、以及与螺旋叶片26、磨条25和孔板29进行机械粉碎，物料的粒度和柔韧性得到提高，在此过程中物料同时被自然地升温，其温度在55-80℃，其内部的结合水和活性有机物（焦油之类的）被挤压出来，成为天然的粘合剂，此时的含水量约在25%-35%；4）风冷脱水搅拌：减速电机43通过两传动连杆49带动各自对应的托轮47转动，再通过滚圈45带动滚筒41转动，引风机54启动在滚筒41内形成自然风，物料从进料口50进入滚筒41内，被抄料板51不断地从底部抄起、下落，与自然风充分接触，将滚筒41内的湿气带走，并对物料降温，达到风干、脱水和搅拌的目的，使其含水量控制在15%-25%，在此过程中，根据需要可通过滚筒式风干机3的进料口加入适量的煤粉，可保证成型颗粒的热值；5）除铁：物料经过滚筒式风干机3与成型挤压机4之间的皮带送料机6时，通过磁铁10吸附，去除原料中的铁质颗粒，可保护挤压成型设备的安全运行； 6）挤压成型：物料通过成型挤压机4，获得粒度20mm以下的生物质颗粒燃料；7）干燥：通过干燥机5将生物质颗粒燃料的含水量控制在15%以下。

本发明由于生物质破碎机1内普遍设有风力送料装置，破碎后物料较轻，通过输料管11和皮带送料机6、9可实现物料在成套设备中的自动传送，具有生产的连续性好的优点；由于在调质熟化工序中具有优良的粉碎效果，因此即使对高含水、柔韧性较好的秸秆等原料也无需进行烘干工序，且初次破碎的粒度要求也大为降低，无需多次破碎，适用范围广，且大大降低了能耗；调质熟化时将物料进行螺旋式的搅拌、加压挤压、相互摩擦搓揉粉碎、以及机械粉碎，使得生物质的粒度和柔韧性得到提高，便于后续的成型、获得更为紧密的颗粒，在此过程中生物质同时被自然地升温，其内部的结合水和焦油之类的活性有机物被挤压出来，成为天然的粘合剂，并自然的混合均匀，无需再添加粘合剂，前处理至成型工艺更为简便，具有能耗较低、容易成型、生产效率高的优点，且成型后颗粒的体积较小，便于运输和储存；滚筒式风干机3无需使用热风炉、风管等附属设备，具有结构简单、造价低、占地面积小的优点，并进一步降低能耗低。 

Claims (10)

1.一种生物质颗粒燃料的生产工艺，其特征在于包括以下步骤：1）破碎：将生物质原料破碎至200mm以下；2）调质熟化：将破碎后的生物质进行螺旋式的搅拌、加压挤压、相互摩擦搓揉粉碎、以及机械粉碎，生物质的粒度和柔韧性得到提高，在此过程中生物质同时被自然地升温，其内部的结合水和活性有机物被挤压出来，成为天然的粘合剂；3）风冷脱水搅拌：将调质熟化后的生物质原料通过风冷脱水，同时进行搅拌，使其含水量控制在15%-25%，并混合均匀；4）挤压成型：获得粒度20mm以下的生物质颗粒燃料；5）干燥：将生物质颗粒燃料的含水量控制在15%以下。

2.如权利要求1所述的生物质颗粒燃料的生产工艺，其特征在于在调质熟化前还进行除尘：通过负压将原料中的轻质粉尘吸出。

3.如权利要求1或2所述的生物质颗粒燃料的生产工艺，其特征在于在调质熟化后还添加辅料：将适量的煤粉加入到生物质原料中。

4.如权利要求3所述的生物质颗粒燃料的生产工艺，其特征在于在风冷脱水搅拌后还对原料进行除铁：通过磁铁吸附，去除原料中的铁质颗粒。

5.用于权利要求1所述生物质颗粒燃料的生产工艺的生产成套设备，包括依次排列的生物质破碎机、风干机、成型挤压机、干燥机，其特征在于在生物质破碎机与风干机之间还设有调质熟化机，生物质破碎机与调质熟化机之间通过输料管连接，调质熟化机的出料口与风干机的进料口相连，风干机与成型挤压机之间、成型挤压机与干燥机之间均设有皮带送料机，所述调质熟化机包括底座、固定于底座上的电机、轴承座和机壳，一传动轴通过轴承装于轴承座上，传动轴的一端通过传动装置与电机相连，其另一端与设于机壳内的主轴固联；在机壳的前端设有进料通槽，机壳的末端设有逐渐收缩的锥段，形成排料口，在进料通槽下方及后方的机壳内壁固设有数根轴向的方形的磨条，主轴上固设有带锯齿的螺旋叶片，位于锥段内的螺旋叶片其螺距逐渐减小，磨条的棱边设有刃口，在机壳末端的排料孔外设有紧贴机壳的孔板，孔板上设有前端为刃口的数个成型孔；在通槽的两侧设有与主轴同向的两根送料轴，送料轴上均固设有数根拨料杆，两根送料轴通过送料传动装置与一送料电机相连。

6.如权利要求5所述用于生物质颗粒燃料的生产工艺的生产成套设备，其特征在于所述传动装置包括皮带轮传动机构、减速器和联轴器，电机和减速器的输入轴通过皮带轮传动机构相连，减速器的输出轴和传动轴通过联轴器相连。

7.如权利要求5所述用于生物质颗粒燃料的生产工艺的生产成套设备，其特征在于所述送料传动装置包括减速器、链轮链条机构，该减速器的输入轴和输出轴分别与送料电机和链轮链条机构的主动链轮相连，链轮链条机构的两从动链轮分别装于两根送料轴的端部。

8.如权利要求5至7任一所述用于生物质颗粒燃料的生产工艺的生产成套设备，其特征在于在机壳的末端固设有安装座和滑座，孔板装于滑座的滑槽中，一丝杆-螺母副的丝杆和螺母分别装于安装座和孔板上。

9.如权利要求5所述用于生物质颗粒燃料的生产工艺的生产成套设备，其特征在于所述风干机为滚筒式风干机，包括底座、固定于底座上的减速电机、滚筒、连接减速电机和滚筒的传动装置，传动装置包括固设于滚筒外壁上的两个滚圈、通过各自的轴承座及轴承固设于底座上的两组托轮，每组托轮包括位于滚筒轴线两侧的两个托轮，每组托轮中的一个托轮通过各自的传动连杆与减速电机的一输出轴相连，每组托轮与各自对应的一滚圈接触；在滚筒的前端设有进料口，在滚筒内壁上设有数块抄料板，在底座上还固设有封尾，滚筒的后端位于封尾内，滚筒与封尾在径向呈间隙设置，封尾设有排料口，在封尾内固设有排气管，排气管内设有引风机。

10.如权利要求5所述用于生物质颗粒燃料的生产工艺的生产成套设备，其特征在于在调质熟化机的进料通槽上方还设有收集仓，生物质破碎机通过输料管和收集仓与调质熟化机连接，一旋风除尘器通过管路与收集仓相连。

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