專利名稱：生物質致密固化成型工藝及其專用設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及 一 種以農作物秸桿作為原料，生產可以替代化石 燃料的生物質新能源的工藝方法及設備，具體的說是 一 種生物質 致密固化成型工藝及其專用設備，利用該方法生產的生物質致密 型塊被廣泛用于供熱、制磚、水泥、發電等大量能源資源消耗產 業。
背景技術：
我國是能源消耗大國，但能源資源儲備卻十分短缺。我國人
均能源資源占有量，僅為世界人均占有量的5%。在2005年，我 國的 一 次能源消費量已達到22. 2億噸標煤，約占世界能源消費總 量的15%,成為世界上第二大能源消費國。同時，我國也是溫室 氣體排放大國；目前，S02的排放量已居世界第一位，C02的排放 量僅次于美國居第二位，節能減排已成為我國經濟可持續發展的 重要目標。
隨著我國人口數量的增加，工業化和城鎮化進程不斷加快， 特別是隨著國民經濟的持續高速發展，能源供求矛盾必將日漸突 出。具有關部門預測，到2 02 0年，全國能源消費總量將超過30 億噸標煤，到205 0年將達到50億噸標煤。屆時，能源資源總量、 能源安全、能源環境等問題，都將成為十分引人關注的重大問題。 為此，國家發改委領導同志在2 006年召開的《全國生物質能開發 利用工作會議》上明確提出；"通過大規模開發生物質能資源，實 現生物質能技術的產業化發展，有效增加能源供應，促進能源的 可持繼發展。"
在我國，生物質致密成型技術雖然已有二十多年的開發利用 歷史，從事生物質致密成型產品研發生產的企業已發展到幾十多
家；但由于種種原因，我國現有的生物質致密成型技術及裝備，
依然存在著很多弱點和不足。比如，在建設完整匹配連續工業化 生產線方面，存在明顯差距，很多企業到現在甚至還只憑單機維
持生產作業；在致密型塊的質量方面，存在著型塊抗潮解能力低、 容易破碎、燃燒不夠充分、發熱值和熱效率不高等問題；在致密 型塊生產設備方面，存在著功能不全、運行參數不夠合理，生產效率不高、主要功能部件使用壽命過短等問題。這些弱點或不足 的存在，造成了生物質致密成型生產企業規模發展不快、形成大 規模連續化工業生產困難、企業經濟效益增長積累緩慢等問題， 同時也嚴重制約和限制著生物質密成型產業的成長發展。
本發明就是在開展對生物質原料的細胞結構特點、壓縮致密 成型機理、燃燒過程特性等基礎理論的深入研究基礎上，詳細認 真調査研究了國內現有生物質致密成型技術及裝備存在的不足或 弱點，經過多次反復研究試驗，創造性的提出生物質致密固化成 型工藝及其專用設備方案。
發明內容
本發明解決的主要技術問題是針對國內現有生物質致密成型 技術及設備存在的不足或弱點，提供一種能夠連續工業化生產的 生物質致密固化成型工藝和專用設備、同時所生產出的生物質致 密型塊抗潮解能力高、不易破碎、燃燒充分、發熱值和熱效率高， 其專用設備運行參數合理，生產效率高、主要功能部件使用壽命 長。
本發明的目的是這樣實現的，本發明生物質致密固化成型工
藝步驟包括以下加工工序高速碾軋粉碎、稱重計量、混合攪拌、 螺旋熱壓成型、自動包裝。
其具體工藝步驟過程如下
(1) 、所述的高速碾軋粉碎加工工序是將生物質原料經過 高速碾軋粉碎機碾軋成短條絮狀碎段，可以徹底破壞農作物中硬 莖或莖桿硬皮的組織結構形狀，使其喪失反彈復形能力，同時也 可以使生物質細胞中具有的彈性、非彈性及粘彈性纖維分子，形 成相互纏繞或絞合關系，擠壓成型后，既或解除外部壓力后，也 很難反彈恢復原來的結構形狀；經過碾軋粉碎后的生物質物料， 通過帶式傳送機送到稱重計量加工工序步驟中。
所述的生物質原料是指農作物秸桿，森林間修枝條，木材加 工余物，農產品果實的皮核心棒。
所述的高速碾軋粉碎機碾軋成的短條絮狀碎段是指標準是單 條長度《80mm,截面積《40mm"獨立單條不得有> 30咖長度內
無碾軋痕跡，依然留存自然生長的硬皮。
(2) 、所述的稱重計量加工工序是將生產制造生物質致密 型塊所必需摻混添加的纖維粘結劑、化學助燃劑(纖維粘結劑和 化學助燃劑通過貯存器貯存)，連同從高速碾軋粉碎工序步驟送來的生物質短條絮狀碎段物料，按生產工藝規定的配方比例，分別 經自動電子稱重器稱重計量后，再通過帶式傳送機送到混合攪拌 加工工序步驟中。
所述的生產工藝規定的配方比例是①生物質原料100份， 化學助燃劑0. 3份，纖維粘結劑0. 5份；②化學助燃劑總量化 學助燃劑合成粉末l份，水4份；③纖維粘結劑總量纖維干物 質1份，水9份。
所述的纖維粘結劑指由植物纖維或木質素等物質構成的產 品，主要指紙漿，豆制品漿余液，水解木纖維等工業廢物。 所述的化學助燃劑是指含有氯化鈉，硝酸鉀，碳酸鈉，硝酸鋅等 化學成分，具有松散、氧化、增強助燃作用，而且能溶解于水的 產品。
(3) 、所述的混合攪拌加工工序是，將經碾軋碎成短條絮狀 碎段的生物質原料及摻混的纖維粘結劑、化學助燃劑等添加物通 過混合攪拌機進行組成性強力混合攪拌，形成生物質致密型塊組 料，使組料中的各種成分能均勻摻混，也能使生物質細胞結構形 狀，發生重新排列位置的機械改變；經過混合攪拌后的生物質致 密型塊組料通過帶式傳送機被輸送到螺旋熱壓成型加工工序。
(4) 所述的螺旋熱壓成型加工工序是由專用的螺旋熱壓成型
機，通過干燥初擠致密、加熱擠壓成型、冷卻固化保型、自動切 塊加工工序完成。 具體敘述如下
① 、所述的干燥初擠致密加工工序是通過專用的螺旋熱壓 成型機將送到進料口的生物質混成組料，通過螺距逐漸變小的變 螺距螺旋推運器的擠壓推送作用，使生物質混成組料得到初步擠 壓致密加工，組織密度得到較大提高，形成生物質致密型塊坯料， 并被擠壓到過渡貯料室；通過在干燥初擠致密腔及過渡貯料室周 圍配置的可調式電加熱器，使生物質混成組料得到加熱干燥，即 可以有效調節控制生物質混成組料的含水率，也可以有效軟化生 物質細胞組織中的木質素，增強粘合力。
② 、所述的加熱擠壓成型加工工序是通過專用的螺旋熱壓 成型機把由過渡貯料室擠壓進來的生物質致密型塊坯料，通過螺 距逐漸變小的變螺距推動器，在加熱擠壓成型腔里的擠壓推送作 用，達到致密型塊的密度要求；通過在加熱擠壓成型腔周圍配置 的可調式電加熱器，進一步準確調節控制生物質混成坯料的含水率，進一步軟化各種纖維組織，使生物質細胞組織結構在實現的 溫度和壓力條件下，完成重新排列位置、機械變形和塑性流變的 重大機械調整改變，確保達到致密型塊的成型牢固度要求。同時 在變螺距螺旋推運器的心軸前端設計了有一定直徑和長度的芯 棒，使已成為圓棒型的生物質致密型塊基材具有一個貫通性內孑L; 這種幾何形狀能增強型塊的牢固度，而且在生產制造過程中可以 成為消解熱壓成型時產生的內應力和內含游離氣體的空間，在燃 燒使用時還能成為通風供氧的通道，有利于提高燃燒質量。
③、所述的冷卻固化保型加工工序是通過專用的螺旋熱壓
成型機循環室中冷卻水的流動，使已經成為圓棒形生物質致密型
塊基材的溫度，能得到逐步降低冷卻，型塊得到穩定和固化；同 時，通過把冷卻固化保型腔的內徑設計成略大于加熱擠壓成型腔 內徑的辦法，使進入冷卻固化保型腔的生物質致密型塊基材的四 周形成一定空間，用于進一步消解熱壓成型時產生的內應力和內 含的游離氣體，確保實現固化保型目標。
④、所述的自動切塊加工工序是通過專用的螺旋熱壓成型
機上的操縱機構使切刀上下往復運動，切斷生物質致密型塊基
材，制成生物質致密型塊；通過調控切刀運動頻率，可以按用戶
需要切制成適當型塊。
(5)、所述的自動包裝加工工序步驟是，通過調節自動包裝
機設置，可以根據用戶的具體要求，實現不同形式、重量的包裝方式。
所述的高速碾軋粉碎機由殼體、電機、皮帶輪、轉動軸、帶 凹槽的主動碾軋輥、帶凸齒的被動碾軋輥構成，所述的設置在轉 動軸上的帶凹槽的主動碾軋輥和帶凸齒的被動碾軋輥安裝在殼體 內，在殼體的上面帶有進料口和出料口 ，該設備通過高速碾軋粉 碎機上同步轉動的兩個轉向相反的主動碾軋輥和被動碾軋輥實施 碾軋粉碎作業。
所述的干燥初擠致密加工工序、加熱擠壓成型加工工序、冷 卻固化保型加工工序、自動切塊加工工序均在配置的螺旋熱壓成 型機上獨立封閉完成。
所述的生物質螺旋熱壓成型機包括干燥初擠致密單元A、加 熱擠壓成型單元B、冷卻固化保型單元C、自動切塊單元D、操縱 控制單元E，所述的干燥初擠致密單元A和加熱擠壓成型單元B連通并設置在加熱擠壓成型單元B的上面，冷卻固化保型單元C
設置在加熱擠壓成型單元B的一側、并和自動切塊單元D連接， 操縱控制單元E作為整個設備的控制系統和干燥初擠致密單元A、 加熱擠壓成型單元B、冷卻固化保型單元C、自動切塊單元D之間 電連接。
所述的干燥初擠致密單元A包括電動機、驅動輪、進料口 、 干燥初擠致密腔、變螺距螺旋推運器、過渡貯料室、可調式電加 熱器，所述的變螺距螺旋推運器設置在干燥初擠致密腔內，驅動 輪設置在變螺距螺旋推運器的 一 端，電動機通過皮帶和驅動輪相 連；進料口設置在干燥初擠致密腔的上面，過渡貯料室設置在干 燥初擠致密腔的下面，在干燥初擠致密腔和過渡貯料室的外殼上 設置有可調式電加熱器。
所述的加熱擠壓成型單元B包括由電動機、驅動輪、加熱擠 壓成型腔、變螺距螺旋推運器、連接法蘭盤、可調式電加熱器， 所述的變螺距螺旋推運器設置在加熱擠壓成型腔內，驅動輪設置 在變螺距螺旋推運器的一端，電動機通過皮帶和驅動輪連接，加 熱擠壓成型腔上面連通過渡貯料室，另一端通過連接法蘭盤與冷 卻固化保型腔連通，在加熱擠壓成型腔的外殼上設置有可調式電 加熱器。
所述的變螺距螺旋推運器的心軸前端設置有帶有一定直徑和 長度的芯棒。
所述的冷卻固化保型單元C包括連接法蘭盤、冷卻固化保型 腔、冷卻水循環室、冷卻水進口、冷卻水出口，所述的冷卻固化 保型腔通過連接法蘭盤與加熱擠壓成型腔連通，在冷卻固化保型 腔的外面設置有冷卻水循環室，冷卻水循環室上帶有冷卻水進口、 冷卻水出口 。
所述的冷卻固化保型腔的內徑大于加熱擠壓成型腔的內徑。 所述自動切塊單元D包括切刀及其操縱機構，所述的其上帶
有搡縱機構的切刀)設置在冷卻固化保型腔出口一端。
所述的操縱控制單元E包括操縱控制箱及相應配置的聯接、
控制元器件。
本發明具有的優點和極積效果
①.本發明提供了 一種以農作物秸桿為生物質原料的生物質 致密固化成型工藝及其專用設備，它較好地解決了國內現有生物 質致密技術及裝備存在的型塊抗潮解能力低、容易破碎、燃燒不完全、發熱值不高、很難實現大規模工業化連續生產等弱點或不 足，能夠適應生物質能開發利用產業迅速發展的客觀需要，具有 廣闊的巿場空間和巿場發展潛力。
② .本發明是在深入研究生物質的細胞結構特點、壓縮致密成 型機理、燃燒過程特性等基礎理論的基礎上，針對國內現有生物 質致密成型技術及裝備存在的弱點或不足，有針對性地發明設計 了高速碾軋粉碎、摻混適當比例的纖維粘結劑和化學助燃劑、干 燥初擠致密、加熱擠壓成型、冷卻固化保型等創新性工程技術手 段和全新技術裝備，具有新穎性、創新性和實用性，極具示范推 廣價值。
③ .本發明實際推廣應用后，能夠實現大規模工業化生產制 造生物質致密型塊產品，對大規模濃度深度開發利用農作物秸桿、 農產品果實皮核芯棒、林木間伐剪修枝條和加工廢棄物等生物質 資源，改善我國能源資源結構，實現國家規劃的節能減排控制目 標，增加農民收入，提高企業經濟效益等方面，都將起到相當作 用，具有較好的經濟效益和良好的社會效益。
圖1為生物質致密固化成型工藝流程框圖。
圖2、 3為高速碾軋粉碎機工作原理示意圖。 圖4為螺旋熱壓成型機的整體結構示意圖。
具體實施例方式
如附圖l所示本發明生物質致密固化成型工藝步驟包括以
下加工工序高速碾軋粉碎i、稱重計量n、混合攪拌in、螺旋
熱壓成型iv、自動包裝v，上述五個工序之間通過帶式傳送機聯接。
如附圖2、 3所示所述的高速碾軋粉碎機由殼體23、電機 24、皮帶輪25、轉動軸26、帶凹槽的主動碾軋輥27、帶凸齒的 被動碾軋輥構成28，所述的設置在轉動軸26上的帶凹槽的主動 碾軋輥27和帶凸齒的被動碾軋輥28安裝在殼體23內，在殼體 23的上面帶有進料口 29和出料口 30,該設備通過高速碾軋粉碎 機上同步轉動的兩個轉向相反的主動碾軋輥27和被動碾軋輥28 實施碾軋粉碎作業。
如附圖4所示所述的生物質螺旋熱壓成型機包括干燥初擠 致密單元A、加熱擠壓成型單元B、冷卻固化保型單元C、自動切 塊單元D、操縱控制單元14，所述的干燥初擠致密單元A和加熱擠壓成型單元B連通并設置在加熱擠壓成型單元B的上面，冷卻 固化保型單元C設置在加熱擠壓成型單元B的一側、并和自動切
塊單元D連接，操縱控制單元14作為整個設備的控制系統和干燥 初擠致密單元A、加熱擠壓成型單元B、冷卻固化保型單元C、自 動切塊單元D之間電連接。
所述的干燥初擠致密單元A包括電動機2、驅動輪1、進料口 3、干燥初擠致密腔6、變螺距螺旋推運器8、過渡貯料室7、可 調式電加熱器9，所述的變螺距螺旋推運器8設置在干燥初擠致 密腔6內，驅動輪1設置在變螺距螺旋推運器8的一端，電動機 2通過皮帶和驅動輪1相連；進料口 3設置在干燥初擠致密腔6 的上面，過渡貯料室7設置在干燥初擠致密腔6的下面，在干燥 初擠致密腔6和過渡貯料室7的外殼上設置有可調式電加熱器9。
干燥初擠致密單元A的工作原理是把進入進料口 3里的生 物質混成組料，通過螺距逐漸變小的變螺距螺旋推運器8在干燥 初擠致密腔6里的擠壓推送作用，使生物質混成組料得到初步擠 壓致密加工，組織密度得到較大提高，成為生物質致密型塊坯料， 并被擠壓推送進入過渡貯料室7內；通過在干燥初擠致密腔6和 過渡貯料室7周圍配置的可調式電加熱器9，使生物質混成組料 得到加熱干燥，含水率得到初步調節控制，生物質細胞中的木質 素得到初步軟化，同時增強了粘合力。
所述的加熱擠壓成型單元B包括由電動機5、驅動輪4、加熱 擠壓成型腔11、變螺距螺旋推運器12、連接法蘭盤13、可調式 電加熱器10，所述的變螺距螺旋推運器12設置在加熱擠壓成型 腔11內，驅動輪4設置在變螺距螺旋推運器12的一端，電動機 5通過皮帶和驅動輪4連接，加熱擠壓成型腔11上面連通過渡貯 料室7，另一端通過連接法蘭盤13與冷卻固化保型腔16連通， 在加熱擠壓成型腔11的外殼上設置有可調式電加熱器10。
所述的變螺距螺旋推運器12的心軸前端設置有帶有一定直 徑和長度的芯棒21。
加熱擠壓成型單元B的工作原理是把從過渡貯料室7擠壓
進來的生物質致密型塊坯料，通過螺距逐漸變小的變螺距螺旋推 運器12在加熱擠壓成型腔11里的擠壓推送作用，不僅要擠壓成
園棒形生物質致密型塊基材，達到生物質致密型塊的密度要求； 而且要擠壓推送進冷卻固化保型腔16內；通過在加熱擠壓成型腔 11周圍配置的可調式電加熱器10,進一步準確調節控制生物質致密型塊所要求的含水率，進一步軟化各種纖維組織，使生物質細 胞結構在設定的溫度和壓力條件下，完成重新排列位置、機械形 變和塑性流變的重大機械調整改變，確保達到致密型塊的成型牢 固度要求；通過變螺距螺旋推運器12的心軸前端設計有一定直徑 和長度的芯棒21,使已被擠壓成圓棒形的生物質致密型塊基材能 有一個貫通性內孔，這種幾何形狀，不僅能增強型塊的牢固度， 而且在生產制造過程中可以成為消解熱壓時產生的內應力和內含 游離氣體的空間，在燃燒使用時成為通風供氧通道，有利于提高 型塊的燃燒質量和熱效率。
所述冷卻固化保型單元C包括連接法蘭盤13、冷卻固化保型
腔16、冷卻水循環室18、冷卻水進口 17、冷卻水出口 15,所述 的冷卻固化保型腔16通過連接法蘭盤13與加熱擠壓成型腔11連 通，在冷卻固化保型腔16的外面設置有冷卻水循環室18，冷卻 水循環室1 8上帶有冷卻水進口 17、冷卻水出口 15。
所述的冷卻固化保型腔16的內徑大于加熱擠壓成型腔11的 內徑。
冷卻固化保型單元C的工作原理是通過冷卻水在循環室18 中的流動，使圓棒形生物質致密塊基材在經過冷卻固化保型腔16 的過程中，熱壓溫度能得到逐步冷卻降低，可以避免致密型塊基 材在熱壓成型時產生的內應力和內含游離氣體突然釋放而造成的 型塊松散，甚至崩裂或粉碎問題，確保型塊基材型態得到穩定和 固化；同時，通過把冷卻固化保型腔16的內徑設計成略大于加熱 擠壓成型腔11的內徑，使進入冷卻固化保型腔16的圓棒形生物 質致密型塊基材的四周能具有 一 定空間，用于進 一 步消解致密型 塊基材在熱壓時產生的內應力和內含游離氣體，確保實現固化保 型目標。
所述自動切塊單元D包括切刀19及其操縱機構20，所述的 其上帶有搡縱機構20的切刀19設置在冷卻固化保型腔16出口一 端。通過操縱機構20能使切刀19上下往復運動，切斷圓棒形生 物質致密型塊基材，完成制造生物質致密型塊的目標；通過調控 切刀19的運動頻率，可以按用戶需要，切制成適當的塊型。
所述的操縱控制單元14包括操縱控制箱及相應配置的聯接、 控制元器件，通過操縱控制單元14,能調節控制所有功能單元和 各工作零部件的運行參數，實現協調同步、連續運行的自動化生 產作業。工作過程
1、按要求選取符合要求的農作物秸桿、農產品果實皮核芯棒、 林木間伐剪修枝條和加工廢棄物等生物質原料，通過高速碾軋粉 碎機碾軋成短條絮狀碎段，經過碾軋粉碎后的生物質物料，通過 帶式傳送機送到稱重計量加工工序中。
2 、將生產制造生物質致密型塊所必需摻混添加的纖維粘結 劑、化學助燃劑，連同從高速碾軋粉碎加工工序送來的生物質短 條絮狀碎段物料，按生產工藝規定的配方比例 一 生物質原料
100kg,化學助燃劑0.3 kg，纖維粘結劑0.5 kg，分別經自動電 子稱重器稱重計量后，再通過帶式傳送機送到混合攪拌加工工序 中。
3、 將經碾軋碎成短條絮狀碎段的生物質原料及摻混的纖維粘 結劑、化學助燃劑等添加物通過混合攪拌機進行組成性強力混合 攪拌，形成生物質致密型塊組料，經過混合攪拌后的生物質致密 型塊組料通過帶式傳送機被輸送到螺旋熱壓成型加工工序。
4、 螺旋熱壓成型加工工序具體步驟如下
① 、首先通過螺旋熱壓成型機的干燥初擠致密單元A完成干 燥初擠致密加工工序。將送到進料口的生物質混成組料，通過螺 距逐漸變小的變螺距螺旋推運器的擠壓推送作用，使生物質混成 組料得到初步擠壓致密加工，組織密度得到較大提高，形成生物 質致密型塊坯料，并被擠壓到過渡貯料室；通過在干燥初擠致密 腔及過渡貯料室周圍配置的可調式電加熱器，使生物質混成組料 得到加熱干燥，即可以有效調節控制生物質混成組料的含水率， 也可以有效軟化生物質細胞組織中的木質素，增強粘合力。
② 、其次，通過螺旋熱壓成型機的加熱擠壓成型單元B完成 加熱擠壓成型加工工序。把由過渡貯料室擠壓進來的生物質致密 型塊坯料，通過螺距逐漸變小的變螺距推動器，在加熱擠壓成型 腔里的擠壓推送作用，達到致密型塊的密度要求；通過在加熱擠 壓成型腔周圍配置的可調式電加熱器，進一步準確調節控制生物 質混成坯料的含水率，進一步軟化各種纖維組織，使生物質細胞 組織結構在實現的溫度和壓力條件下，完成重新排列位置、機械 變形和塑性流變的重大機械調整改變，確保達到致密型塊的成型 牢固度要求。同時在變螺距螺旋推運器的心軸前端設計了有一定 直徑和長度的芯棒，使已成為圓棒型的生物質致密型塊基材具有一個貫通性內孔；這種幾何形狀能增強型塊的牢固度，而且在生 產制造過程中可以成為消解熱壓成型時產生的內應力和內含游離 氣體的空間，在燃燒使用時還能成為通風供氧的通道，有利于提 高燃燒質量。
③、再次，通過螺旋熱壓成型機的冷卻固化保型單元c完成 冷卻固化保型加工工序。通過循環室中冷卻水的流動，使已經成 為圓棒形生物質致密型塊基材的溫度，能得到逐步降低冷卻，型
塊得到穩定和固化；同時，通過把冷卻固化保型腔的內徑設計成
略大于加熱擠壓成型腔內徑的辦法，使進入冷卻固化保型腔的生 物質致密型塊基材的四周形成 一定空間，用于進一步消解熱壓成 型時產生的內應力和內含的游離氣體，確保實現固化保型目標。
④、最后通過螺旋熱壓成型機的自動切塊單元D完成自動切
塊加工工序。通過操縱機構使切刀上下往復運動，切斷生物質致
密型塊基材，制成生物質致密型塊；通過調控切刀運動頻率，可 以按用戶需要切制成適當型塊。
5、根據用戶的具體要求可以通過調節自動包裝機設置實現 不同形式和重量方式的包裝。
具體參數說明
1."生物質原料"
① 、生物質由農作物秸桿，森林間修技條，木材加工余物， 農產品果實的核心棒等構成
② 、生物質致密固化成型原料因各種生物質結構不同、熱 值不用，致密因子不同，作用為生物質致密固化成型的原料，必 須以其中一種為主，主原料占全部原料比重應> 70%。
2. "短條絮狀碎段"標準
① 、單條長度《80mm，截面積《40mm2
② 、獨立單條不得有> 30 mm長度內無碾軋痕跡，依然留存自
然生長的硬皮。
3. "纖維粘潔劑"
指由植物纖維或木質素等物質構成的產品，主要指紙漿，糖 漿、豆制品漿余液，水解木纖維、糠醛渣等工業廢棄物。
4. "化學助燃劑"
指含有氯化鈉，硝酸鉀，碳酸鈉，硝酸鈰等化學成分，具有松散、氧化、增強助燃作用，而且能溶解于水的產品。
5. "配方比例"
① 、生物質原料100份；化學助燃劑0. 3份；纖維粘結劑 0. 5份。
② 、化學助燃劑總量化學助燃劑合成粉末l份，水4份。
③ 、纖維粘結劑總量纖維干物質l份，水9份。
6、 "混合攪拌機"技術參數 l通用設備圓筒形葉片旋轉攪拌形式 2技術參數圓簡直徑4) 900 mm，長12 00咖，
葉片數量16只，葉片轉速98r/min， 葉片尺寸寬35iM,厚8mm， 2"角安裝 電機功率1. 8kw。
7、 "帶式輸送機"技術參數
1通用設備皮帶傳送，長度自選。 2技術參數皮帶寬度"G咖，滾輪直徑cj) 12 0 mm ， 護板高度100 ran,電機功率1. 8kw
8、 "干燥初擠"技術參數 l技術參數加熱溫度120°C ± l(TC
停留時間80min 型腔尺寸80mix850薩 溶積427 0 cm 3
干燥初擠密度0. 75 kg/cm 3 容量427 0 x 0. 7 5 = 32 02. 8kg 擠壓最大壓力10mpa 供應能力40kg/min 電機功率8km
9、 "加熱致密成型"技術參數
加熱溫度180°C ± l(TC 停留時間80min 型腔尺寸(t)60mmx800 mm
容積2260 cm3 密度1. 36kg/cm3 容量226 0 x l. 36 = 307 3. 6 kg 產量307 3. 6 + 8 0 = 38kg/min 擠壓最大壓力12mpa電機功率:12km
"冷卻保型"技術參數型腔尺寸:小65 mm x 800 mm
冷卻時間.80min
"型塊成品"條件型塊外形尺寸夕卜徑c]) 6 0 mm
內孔小15咖
長度用戶自選
密度1. 36kg/cm3
熱值17800kJ/kg
抗壓強度軸向> 36KN徑向> 10KN
權利要求
1、一種生物質致密固化成型工藝，其特征在于該工藝步驟包括以下加工工序高速碾軋粉碎I、稱重計量II、混合攪拌III、螺旋熱壓成型IV、自動包裝V；其具體工藝步驟過程如下(1)、所述的高速碾軋粉碎加工工序是將生物質原料經過高速碾軋粉碎機碾軋成短條絮狀碎段，經過碾軋粉碎后的生物質物料，通過帶式傳送機送到稱重計量加工工序步驟中；(2)、所述的稱重計量加工工序是將生產制造生物質致密型塊所必需摻混添加的纖維粘結劑、化學助燃劑連同從高速碾軋粉碎工序步驟送來的生物質短條絮狀碎段物料，按生產工藝規定的配方比例，分別經自動電子稱重器稱重計量后，再通過帶式傳送機送到混合攪拌加工工序步驟中；(3)、所述的混合攪拌加工工序是，將經碾軋碎成短條絮狀碎段的生物質原料及摻混的纖維粘結劑、化學助燃劑添加物通過混合攪拌機進行組成性強力混合攪拌，形成生物質致密型塊組料，使組料中的各種成分能均勻摻混，經過混合攪拌后的生物質致密型塊組料通過帶式傳送機被輸送到螺旋熱壓成型加工工序；(4)所述的螺旋熱壓成型加工工序是由螺旋熱壓成型機、通過干燥初擠致密、加熱擠壓成型、冷卻固化保型、自動切塊四個加工工序完成；(5)、所述的自動包裝加工工序是，通過調節自動包裝機設置，實現不同形式、重量的包裝方式。
2、 根據權利要求1所述的一種生物質致密固化成型工藝，其 特征在于① 、所述的干燥初擠致密加工工序是通過螺旋熱壓成型機 將送到進料口的生物質混成組料，通過螺距逐漸變小的變螺距螺 旋推運器的擠壓推送作用，使生物質混成組料得到初步擠壓致密 加工，形成生物質致密型塊坯料，并被擠壓到過渡貯料室；使生 物質混成組料得到加熱干燥；② 、所述的加熱擠壓成型加工工序是把由過渡貯料室擠壓 進來的生物質致密型塊坯料，通過螺距逐漸變小的變螺距推動器， 在加熱擠壓成型腔里的擠壓推送作用，達到致密型塊的密度要求； 通過在加熱擠壓成型腔周圍配置的可調式電加熱器，進一步準確調節控制生物質混成坯料的含水率，進一步軟化各種纖維組織， 使生物質細胞組織結構在實現的溫度和壓力條件下，完成重新排 列位置、機械變形和塑性流變的重大機械調整改變，確保達到致 密型塊的成型牢固度要求，同時在變螺距螺旋推運器的心軸前端 設計了有一定直徑和長度的芯棒，使已成為圓棒型的生物質致密 型塊基材具有一個貫通性內孔；③、所述的冷卻固化保型加工工序是通過循環室中冷卻水 的流動，使已經成為圓棒形生物質致密型塊基材的溫度，能得到逐步降低冷卻，型塊得到穩定和固化；同時，通過把冷卻固化保型腔的內徑設計成略大于加熱擠壓成型腔內徑的辦法，使進入冷 卻固化保型腔的生物質致密型塊基材的四周形成一定空間，用于 進一步消解熱壓成型時產生的內應力和內含的游離氣體，確保實現固化保型目標；④、所述的自動切塊加工工序是通過專用的螺旋熱壓成型 機上的操縱機構使切刀上下往復運動，切斷生物質致密型塊基 材，制成生物質致密型塊；通過調控切刀運動頻率，可以按用戶 需要切制成適當型塊。
3、 根據權利要求l所述的一種生物質致密固化成型專用設 備一一生物質螺旋熱壓成型機，其特征在于該成型機包括干燥 初擠致密單元A、加熱擠壓成型單元B、冷卻固化保型單元C、自 動切塊單元D、操縱控制單元(14);所述的干燥初擠致密單元A 和加熱擠壓成型單元B連通并設置在加熱擠壓成型單元B的上 面，冷卻固化保型單元C設置在加熱擠壓成型單元B的一側、并 和自動切塊單元D連接，操縱控制單元(14)作為整個設備的控 制系統和干燥初擠致密單元A、加熱擠壓成型單元B、冷卻固化保 型單元C、自動切塊單元D之間電連接。
4、 根據權利要求3所述的一種生物質螺旋熱壓成型機，其 特征在于所述的干燥初擠致密單元A包括電動機(2)、驅動輪(1)、進料口 (3)、干燥初擠致密腔(6)、變螺距螺旋推運器(8)、 過渡貯料室(7)、可調式電加熱器(9),所述的變螺距螺旋推運 器(8)設置在干燥初擠致密腔(6)內，驅動輪(1)設置在變螺 距螺旋推運器(8)的一端，電動機(2)通過皮帶和驅動輪(1) 相連；進料口 (3)設置在干燥初擠致密腔(6)的上面，過渡貯 料室(7)設置在干燥初擠致密腔(6)的下面，在干燥初擠致密 腔(6)和過渡貯料室(7)的外殼上設置有可調式電加熱器(9)。
5、 根據權利要求3所述的一種生物質螺旋熱壓成型機，其特征在于所述的加熱擠壓成型單元B包括由電動機(5 )、驅動 輪(4)、加熱擠壓成型腔(11)、變螺距螺旋推運器(12)、連接 法蘭盤(13)、可調式電加熱器(10),所述的變螺距螺旋推運器 (l2 )設置在加熱擠壓成型腔(11 )內，驅動輪(4 )設置在變螺 距螺旋推運器(l2)的一端，電動機(5)通過皮帶和驅動輪(4) 連接，加熱擠壓成型腔(11)上面連通過渡貯料室(7)，另一端 通過連接法蘭盤(13)與冷卻固化保型腔(16)連通，在加熱擠 壓成型腔(11)的外殼上設置有可調式電加熱器(10)。
6、 根據權利要求3所述的一種生物質螺旋熱壓成型機，其 特征在于所述冷卻固化保型單元C包括連接法蘭盤(13)、冷卻 固化保型腔(16)、冷卻水循環室(18)、冷卻水進口 (17)、冷卻 水出口 (15)，所述的冷卻固化保型腔(16)通過連接法蘭盤(13) 與加熱擠壓成型腔(11)連通，在冷卻固化保型腔(16)的外面 設置有冷卻水循環室(18),冷卻水循環室(18)上帶有 冷卻水進口 (17)、冷卻水出口 (15)。
7、 根據權利要求3所述的一種生物質螺旋熱壓成型機，其 特征在于所述自動切塊單元D包括切刀(19)及其操縱機構(20), 所述的其上帶有操縱機構(20)的切刀(19)設置在冷卻固化保 型腔(16)出口 一端。
8、 根據權利要求3所述的一種生物質螺旋熱壓成型機，其 特征在于所述的操縱控制單元(14)包括操縱控制箱及相應配 置的聯接、控制元器件。
9、 根據權利要求5所述的一種生物質螺旋熱壓成型機，其 特征在于所述的變螺距螺旋推運器(12)的心軸前端設置有帶 有一定直徑和長度的芯棒(21);所述的冷卻固化保型腔(16)的 內徑大于加熱擠壓成型腔(11)的內徑。
10、 根據權利要求1所述的高速碾軋粉碎機，其特征在于 該碾軋粉碎機包括殼體(23)、電機(24)、皮帶輪(25)、轉動軸(26)、帶凹槽的主動碾軋輥(27)、帶凸齒的被動碾軋輥(28)， 所述的設置在轉動軸(26)上的帶凹槽的主動碾軋輥(27)和帶 凸齒的被動碾軋輥(28)安裝在殼體(23)內，在殼體(23)的 上面帶有進料口 ( 29)和出料口 (30),該設備通過高速碾軋粉碎 機上同步轉動的兩個轉向相反的主動碾軋輥(27)和被動碾軋輥(28)實施碾軋粉碎作業。
全文摘要
本發明涉及一種以農作物秸稈作為原料，生產可以替代化石燃料的生物質新能源的工藝方法及設備，具體的說是一種生物質致密固化成型工藝及其專用設備，該工藝步驟包括以下加工工序高速碾軋粉碎I、稱重計量II、混合攪拌III、螺旋熱壓成型IV、自動包裝V；利用該方法和專用設備生產的生物質致密型塊被廣泛用于供熱、制磚、水泥、發電等大量能源資源消耗產業。
文檔編號B30B11/22GK101412939SQ20071005621
公開日2009年4月22日 申請日期2007年10月18日 優先權日2007年10月18日
發明者劉麗新, 李延滔 申請人:四平市大邦精細化工有限公司