0、引言
    20世紀(jì)30年代，美國(guó)開始研究壓縮燃料成型技術(shù)，并研制了螺旋式擠壓成型機(jī)，在溫度為250～350℃和壓力為10 MPa的條件下，能把木屑和刨花等生物質(zhì)壓縮成固體成型燃料。20世紀(jì)50年代，日本從國(guó)外引進(jìn)了成型技術(shù)，并進(jìn)行了改進(jìn)，發(fā)展成本國(guó)的壓縮成型燃料工業(yè)體系：從80年代開始，日本對(duì)生物質(zhì)壓縮成型燃料進(jìn)行了探討，對(duì)壓縮過程中的動(dòng)力消耗、壓模的結(jié)構(gòu)與尺寸、原料的含水率、壓縮成型溫度、壓力以及原料顆粒大小等進(jìn)行了試驗(yàn)研究，進(jìn)一步改進(jìn)了壓縮成型燃料技術(shù)，使其更加實(shí)用化。
    三門峽富通新能源生產(chǎn)銷售環(huán)模式顆粒機(jī)、飼料顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)、木屑顆粒機(jī)等生物質(zhì)燃料飼料成型機(jī)械設(shè)備，同時(shí)也有大量的生物質(zhì)成型燃料出售。
    我國(guó)生物質(zhì)固化成型技術(shù)研發(fā)始于20世紀(jì)80年代末期，起步較晚，已研制成功的螺旋擠壓成型機(jī)存在著單位產(chǎn)品能耗高，生產(chǎn)率相對(duì)較低（一般為100～200 kg/h）等問題，不適應(yīng)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。為使這項(xiàng)技術(shù)能夠廣泛應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)中，在小型生物質(zhì)固化成型機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)工作，成功地研制了大型螺旋擠壓成型機(jī)，并應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐中。
1、基本結(jié)構(gòu)和參數(shù)
    大型螺旋擠壓成型機(jī)的基本結(jié)構(gòu)：電機(jī)、傳動(dòng)部件、進(jìn)料機(jī)構(gòu)、螺桿、成型套筒和電熱控制等部分（圖1）。

    該成型機(jī)主要參數(shù)如下：電機(jī)功率37 kW;電熱功率8 kW;主軸轉(zhuǎn)數(shù)740 r/min；外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高）為2200 mmx550 mmx1300 mm。
2、性能和試驗(yàn)
2.1產(chǎn)量試驗(yàn)
    提高主軸轉(zhuǎn)速和增加擠出直徑是提高設(shè)備生產(chǎn)能力的主要措施。
經(jīng)過計(jì)算與試驗(yàn)，將成型機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速由小型機(jī)的285 r/min提高到740 r/min；螺桿的外徑由62 mm增加到90 mm，螺桿的內(nèi)徑也相應(yīng)由30mm增加到55 mm，成型套簡(jiǎn)的內(nèi)徑由50mm增加到66 mm。經(jīng)過改進(jìn)后，設(shè)備的生產(chǎn)能力大大提高，其產(chǎn)量是小型機(jī)產(chǎn)量的4.31倍。經(jīng)過生產(chǎn)試驗(yàn)表明，設(shè)備生產(chǎn)能力達(dá)到485～620 kg/h。表1是以鋸末為原料的產(chǎn)能數(shù)據(jù)。
表1 設(shè)備的生產(chǎn)能力試驗(yàn)

試驗(yàn)時(shí)間/h	1	2	3	4	5	6	7	8
生產(chǎn)能力/KG·h-1	538	572	582	576	574	575	574	576

2.2單位產(chǎn)量能耗試驗(yàn)
影響單位產(chǎn)量能耗的因素有2個(gè)：一個(gè)是電機(jī)功率大小，另一個(gè)是電加熱功率的大小。電機(jī)功率是由生物質(zhì)成型壓力及主軸轉(zhuǎn)速?zèng)Q定的，生物質(zhì)熱成型壓力一般在10～20 MPa。在設(shè)計(jì)中，通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整螺桿與成型套筒的間隙及成型套筒的錐角，既能使生物質(zhì)機(jī)制棒密度達(dá)到要求，又降低能耗，即選擇了一個(gè)最佳區(qū)域。表2是設(shè)備能耗的測(cè)試結(jié)果，生產(chǎn)原料為鋸末，原料含水率為5%。8%。
表2大型生物質(zhì)成型機(jī)生產(chǎn)耗能試驗(yàn)數(shù)據(jù)

時(shí)間min	相電流			功率KW	功率因數(shù)
	IA	IB	IC
1	51.61	53.50	52.34	22.19	0.62
3	54.26	56.23	57.18	31.23	0.82
5	58.36	58.89	59.29	32.36	0.83
7	61.63	62.24	61.93	34.32	0.84
9	62.11	62.63	93.56	34.86	0.84
12	62.25	62.67	93.46	35.28	0.85
15	62.12	62.93	63.97	35.69	0.85

    表3是大小機(jī)型的單位產(chǎn)量能耗的比較。從表中數(shù)據(jù)可知，大型設(shè)備的單產(chǎn)能耗比小型設(shè)備低得多，大型機(jī)比小型機(jī)的單位產(chǎn)量能耗減少了52%。
表3大小生物質(zhì)成型機(jī)機(jī)型單產(chǎn)能耗比較

機(jī)型	電機(jī)功率KW	電熱功率KW	總功率KW	產(chǎn)量KG/h	單產(chǎn)能耗kwh/kg
小機(jī)型	15	4	22	135	0.163
大機(jī)型	37	8	45	570	0.079

2.3對(duì)原料適應(yīng)能力的試驗(yàn)
    一般的小型機(jī)只適應(yīng)于木屑、稻殼等堆比重相對(duì)較大的原料，而對(duì)于粉碎的玉米秸稈之類的堆比重很小的原料，其產(chǎn)量就很難達(dá)到設(shè)計(jì)要求。這是因?yàn)樵谶M(jìn)料時(shí)這類原料容易出現(xiàn)“架橋”現(xiàn)象，使進(jìn)入成型套筒的原料數(shù)量大大減少，導(dǎo)致設(shè)備的產(chǎn)量大大降低。為解決這一問題，在大型機(jī)的進(jìn)料區(qū)域增加了一個(gè)攪拌裝置，這樣可以有效地解決原料“架橋”問題，使其對(duì)多種生物質(zhì)原料都是適應(yīng)的，產(chǎn)量都是比較穩(wěn)定的。
表4不同生產(chǎn)原料的生產(chǎn)能力試驗(yàn)

原料種類	生產(chǎn)時(shí)間/h
	1	2	3	4	5	6	7	8
鋸末	538	572	582	576	574	575	574	576
玉米秸稈	461	482	487	491	493	488	490	492
稻殼	542	571	563	564	566	565	566	566

3 、2種機(jī)型在規(guī)�；�生產(chǎn)線中的應(yīng)用比較
    一條年產(chǎn)3 000t（日產(chǎn)量10 t）機(jī)制木炭的生產(chǎn)線，需小型機(jī)14臺(tái)（2臺(tái)備用）或大型機(jī)4臺(tái)(1臺(tái)備用)。表5是應(yīng)用2種機(jī)型的設(shè)備投資及用能情況的比較。由表5數(shù)據(jù)可知，應(yīng)用大型機(jī)的生產(chǎn)線的投資略高于小型機(jī)生產(chǎn)線的投資。但是，生產(chǎn)線運(yùn)行后，大型機(jī)節(jié)能效果明顯，大型機(jī)的運(yùn)行費(fèi)用大大低于小型機(jī)的運(yùn)行費(fèi)用，按年運(yùn)行300 d計(jì)算，年節(jié)省電費(fèi)77.4萬元。
表5  2種機(jī)型在規(guī)�；�生產(chǎn)線中的應(yīng)用比較

機(jī)型	數(shù)量/臺(tái)	單價(jià)/萬元	投資/萬元	日耗電量/kwh/d	日節(jié)電量/kwh/d	日接電費(fèi)元/d
小機(jī)型	14	1.98	27.72	5280	-	-
大機(jī)型	4	7.2	28.8	2700	2580	2580

4、結(jié)論
    大型螺旋式生物質(zhì)固化成型機(jī)具有產(chǎn)量大、能耗低、原料種類適應(yīng)能力強(qiáng)、運(yùn)行費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)，特別適于在大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)中應(yīng)用。在能源日益緊缺的當(dāng)前，大型螺旋固化成型機(jī)的研制成功，為生物質(zhì)成型燃料的規(guī)�；�生產(chǎn)提供了設(shè)備保障，對(duì)于生物質(zhì)固化成型燃料技術(shù)的推廣應(yīng)用具有重大作用。
    三門峽富通新能源生產(chǎn)銷售顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)、飼料顆粒機(jī)等生物質(zhì)燃料飼料成型機(jī)械設(shè)備。