模輥式顆粒機在草木灰生產領域中的比較分析

郭墅++李玲玲

摘 要：該文通過對草木灰成型顆粒機對比分析，著重說明平模顆粒機與環模顆粒機的工作原理，以及在應用領域的優缺點，和使用上的不足。

關鍵詞：草木灰 顆粒成型 平模 環模

中圖分類號：TK6 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）12（b）-0107-02

生物質熱電廠能大量的回收農作物秸稈，大大減少焚燒秸稈造成的空氣污染，在某種程度上為城市電力緊缺緩解了一定的壓力，也為城鄉生活取暖提供了有效的能源，但是生物質熱電廠副產物草木灰，成為了一個亟待解決的新問題。一個生物質電廠，年產草木灰7 000 t，若不加以科學利用，既浪費了資源，又污染了環境。

1 草木灰的制粒方式

草木灰的主要成分為碳酸鉀，一般含有5%～15%的有效鉀，還含有鈣、鎂、硫、磷、鐵等元素，草木灰屬于質地疏松的灰分性物質，在田間作業時，需將其制成顆粒，否則在施灑時會造成局部揚塵等污染。由于草木灰礦物質含量較高，所以要求成型設備有較好的耐磨性，且應運行穩定，可連續生產，成型顆粒質量好等要求。我國在20世紀80年代就對生物質燃料的制粒工藝進行研究，曾經使用的燃料固體成型形式有螺旋擠壓式、活塞沖壓式及模輥碾壓式3種[1]。在顆粒成型工藝中，普遍使用的是模輥式碾壓成型工藝。模輥式成型工藝又分為動輥平模形式和定輥環模形式兩種[2]。

2 平模與環模顆粒機成型工藝比較

2.1 平模顆粒機

動輥平模式制粒成型機主機結構如圖1所示。

2.2 草木灰平模顆粒機成型原理

電動機經過減速箱減速后驅動主軸轉動，主軸帶動壓輥公轉，同時壓輥在摩擦阻力的作用下繞壓滾軸自轉，草木灰通過料斗送入喂料室后，由分料器和刮板將其均勻的分布在平模上，壓輥將平模上的草木灰不斷擠壓后進入模孔，進入模孔后的草木灰由于壓輥的擠壓和與模孔的摩擦，密度和溫度不斷升高，定型后被擠出平模，下方旋轉切刀將其切斷，形成草木灰顆粒，最后再由掃料板將成型的草木灰顆粒排出，如圖2所示。

平模成型顆粒機對草木灰水分要求較高，其水分高低對固化成型過程有重大影響，一般含水率在11%～16%之間，成型密度較低，在成型過程中，適當加入草炭土作為粘結劑。機器結構簡單，易于維護保養，投資成本低，適用于小批量生產，一般不超過0.3 t/h。

2.3 環模顆粒機

動輥環模式制粒成型機主機結構如圖3所示。

2.4 草木灰環模顆粒機成型原理

環模顆粒機一般由1個環模，2-3個壓輥組成。環模在電動機的驅動下，以一定的速度逆時針旋轉。調制好的草木灰被送入到壓制室，壓輥與環模有一定的間隙，草木灰在環模的推動下，進入到壓輥與環模的間隙中，由于摩擦力的作用，壓輥被動旋轉，在壓輥與環模之間對草木灰形成擠壓，不斷地被擠入環模模孔中，在高溫和高壓下固化成型，并排出模孔，環模外的切刀及時將草木灰顆粒切斷，形成長度均勻的草木灰顆粒，如圖4所示。

根據環模成型原理圖，壓輥與環模之間的草木灰攝入角變小，因此草木灰成型時的含水率偏低，一般在8%～14%之間，密度較高，不加任何添加劑也能夠做出顆粒，顆粒強度較大。機器結構相對復雜，維修費用較高，投資較高，適用于大、中型生產。

2.5 環模顆粒機和平模顆粒機的對比

環模顆粒機成型的草木灰顆粒長度在8～15 mm之間，密度較大，水分含量低，后期烘干效果好。平模顆粒成型機草木灰顆粒長度在5～10 mm之間，密度較小，顆粒硬度低，后期烘干顆粒易碎。成型顆粒對比如圖5、圖6所示。平模機和環模機性能特點的對比分析見表1所示。

3 結語

（1）易損件磨損嚴重。對于輥式顆粒成型機，草木灰中礦物質無機物含量較高，以及在喂料時，草木灰在機器中分布不均勻等因素，加劇了模輥表面的磨損。環模與平模相比，平模顆粒機壓輥內外角速度的不等，更加劇了模輥磨損程度。如能減少和改善模輥磨損，不僅有利于降低草木灰成型加工成本，而且還能夠提高生產率及成型產品質量。

（2）模孔堵塞嚴重。顆粒機二次生產模孔被堵塞，不但影響草木灰生產，降低生產率，還會降低顆粒機使用壽命，影響成型顆粒質量，但是，目前如何很好地預防和及時處理模孔堵塞問題還未得到解決。

（3）顆粒機專業化水平低。目前國內外針對生物質顆粒燃料成型技術雖然已經比較成熟，其所針對的原料多為木屑、秸稈、花生皮等，但對其他成型原料，則會出現運行不平穩，甚至無法運行的現象，成型原料單一。

（4） 草木灰顆粒機選用。草木灰在顆粒成型上選取的是比較常用平模和環模顆粒機，課題中并沒有選用其他機種，如今后的生產加工中，如能找到適合生產草木灰的顆粒機，必能形成規模化生產，解決好了設備問題，對于草木灰事業的整體發展，起到關鍵性的作用。

參考文獻

[1] 姚宗路，田宜水，孟海波，等.生物質固體成型燃料加工生產線及配套設備[J].農業工程學報，2010，26（9）：280-285.

[2] 羅斌，羅東飚，等.模輥式顆粒機在生物質燃料生產領域中的應用比較[J].農業工程，2014，4（3）：44-46.

[3] 徐德民，陸辛，劉泰岳，等.生物質顆粒燃料致密化成形典型設備的比較[J].塑性工程學報，2011，18（1）：119-121.