目前廣泛應(yīng)用的小型秸稈顆粒機(jī)化成型技術(shù)為制粒技術(shù),本工藝亦選擇此技術(shù)。秸稈等物料中含有一定的纖維素和木質(zhì)素,其木質(zhì)素是物料中的結(jié)構(gòu)單體,屬于苯丙烷型的高分子化合物,具有增強(qiáng)細(xì)胞壁、黏合纖維素的作用。
木質(zhì)素屬非晶體,在常溫下主要部分不溶于普通溶劑,沒(méi)有熔點(diǎn),但有軟化點(diǎn)。當(dāng)溫度達(dá)到70~110℃時(shí),木質(zhì)素軟化,黏結(jié)力開(kāi)始增加。當(dāng)溫度達(dá)到200~300℃時(shí)呈熔融狀,黏性增大,此時(shí)在一定壓力作用下,可使其纖維素分子團(tuán)錯(cuò)位、變形、延展,內(nèi)部相鄰的生物顆粒相互進(jìn)行連接,重新組合膠結(jié)而成型。
生物質(zhì)中的纖維素細(xì)絲可起到骨架作用,使成型燃料的強(qiáng)度增加。有水分存在時(shí),纖維素可結(jié)合成團(tuán)狀,當(dāng)含水率在30%時(shí),用較小力的作用就可以使纖維素形成一定的形狀;當(dāng)含水率在10%時(shí),要對(duì)其施加較大的外力才能使其成型,過(guò)于干燥的生物質(zhì)物料是很難壓縮成型的。
水分的存在還可以降低木質(zhì)素的軟化溫度,使生物質(zhì)在較低加熱溫度下成型。因此,制粒時(shí)要保證物料含有一定的水分。
小型秸稈顆粒機(jī)致密成型工藝可分為兩種:
1是濕基壓縮成型工藝。此法常用含水量較高的物料,形成的成型燃料密度較低,設(shè)備較簡(jiǎn)單,但是成型部件磨損較快,烘干費(fèi)用高,目前在我國(guó)應(yīng)用不廣泛。
2是加熱壓縮成型工藝。是將秸稈經(jīng)粉碎后進(jìn)行加熱擠壓成型,是我國(guó)秸稈成型的主要工藝。
具體的加工機(jī)械又可分為螺旋擠出機(jī)、活塞成型機(jī)和模輥式顆粒機(jī)三種形式。
其中以模輥式顆粒成型機(jī)最為先進(jìn),本工藝技術(shù)亦如此。
模輥式顆粒機(jī)的核心部件為模板和壓輥。
按模板的結(jié)構(gòu)可分為平模和環(huán)模兩種。
下面分析一下兩種成型技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn):
從結(jié)構(gòu)上來(lái)看:平模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔,體積緊湊,能正反兩面使用,成本低廉,容易維護(hù)。模板是易磨損部件,需要定期更換,平模結(jié)構(gòu)對(duì)稱性決定了模板雙面可用,一面磨損量過(guò)大后,可以將模板反裝,這大大提高了平模小型秸稈顆粒機(jī)的使用壽命。而環(huán)模機(jī)械結(jié)構(gòu),整體造價(jià)成本高,壓輥在工作中是高速運(yùn)動(dòng)著的,磨損較快,且磨損到一定程度后只能更換,運(yùn)行成本較高。
從壓力上看:在同等直徑下的模具內(nèi),環(huán)模壓輪直徑的大小受環(huán)模模具直徑的限制,所以壓力大小均勻;平模壓輪直徑的大小不受模具直徑的限制,可以加大內(nèi)裝軸承空間,選用大號(hào)軸承增強(qiáng)壓輪的承受能力,但不同直徑模板處受力不均勻,造成生產(chǎn)中起拱等現(xiàn)象。
從出料方式上看:小型秸稈顆粒機(jī)項(xiàng)目環(huán)模斷料與主軸分離,獨(dú)立出料裝置,物料排出時(shí)破損率低;而平模斷料刀與主軸關(guān)聯(lián),轉(zhuǎn)速較快,破碎率偏高。
從壓輪調(diào)節(jié)方式上看:環(huán)模制粒機(jī)是用壓輪中間的偏心輪上的兩個(gè)螺絲來(lái)調(diào)節(jié)壓力,方便調(diào)節(jié);平模制粒機(jī)是采用螺紋絲柱中心調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),頂力較大,下落平穩(wěn)、觸擊柔和、壓力均勻,但調(diào)節(jié)笨重。
從產(chǎn)量上來(lái)看:同等功率的普通平模機(jī)械產(chǎn)量比環(huán)模機(jī)械產(chǎn)量略低,平模能效比偏低,環(huán)模能效比較高。
從平模與環(huán)模的對(duì)比中我們可以看出小型秸稈顆粒機(jī)環(huán)模優(yōu)勢(shì)較為明顯,所以對(duì)于像木屑、秸稈等這種物料輕、難以成型的粗纖維用環(huán)模較好。環(huán)模是采用環(huán)模與壓輪之間的擠壓力和模孔摩擦力相互作用原理,使物料獲得成型的。物料在加工過(guò)程中無(wú)需加入任何添加劑或黏結(jié)劑。