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      顆粒機(jī)秸稈壓塊機(jī)新聞動(dòng)態(tài)

       

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      平模機(jī)麥秸稈制塊的試驗(yàn)研究(二)

      發(fā)布時(shí)間:2013-10-29 20:45    來源:未知

      3、試驗(yàn)結(jié)果及分析
      3.1  含水率對(duì)成型率的影響
      表1 麥秸含水率與成型率的關(guān)系
      含水率/% 26 25 24 23
      成型率/% 12.10 45.30 98.10 堵模
          麥秸含水率與制塊成型率的關(guān)系如表1。試驗(yàn)表明:“當(dāng)原料水分過高時(shí),加熱過程中產(chǎn)生的蒸氣不能順利地從燃料中心孔排出,造成表面開裂,嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生爆鳴。但含水率太低,成型也很困難,這是因?yàn)槲⒘克謱?duì)木素的軟化、塑化有促進(jìn)作用回。”根據(jù)粒子微觀結(jié)合模型分析認(rèn)為:在垂直于最大主應(yīng)力的方向上,粒子向四周延展,粒子間以相瓦嚙合的形式結(jié)合;在沿著最大主應(yīng)力的方向上,粒子變薄,成為薄片狀,粒子層之間以相互貼合的形式結(jié)合。當(dāng)植物材料中的含水量過低時(shí),粒子得不到充分延展,與四周的粒子結(jié)合不夠緊密,所以不能成型;當(dāng)含水
      率過高時(shí),粒子盡管在垂直于最大主應(yīng)力方向上充分延展,粒子間能夠嚙合,但由于原料中較多的水分被擠出后,分布于粒子層之間,使得粒子層間不能緊密貼合,因而不能成型。從力學(xué)角度分析:物料在壓力作用下發(fā)生擠壓變形,在含水率過低時(shí),相互之間和對(duì)模壁摩擦力較大,需要較大的擠壓力將秸稈塊從模孔中擠出,由于輥輪與模端間隙一定即壓力一定,所以當(dāng)摩擦力大于擠壓力時(shí)即發(fā)生堵模現(xiàn)象;當(dāng)物料含水率過高時(shí),物料相互之間和對(duì)模壁摩擦力較小,所需擠壓力小,粒子層間貼合力小,出模后貼合面內(nèi)蒸氣對(duì)四周的壓力大于貼合力而爆散,物料不能成型。因此,秸稈料的含水率直接影響粒子的軟化延展、粒子間表面的粘結(jié)力、顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)成型所需的擠壓力和塊對(duì)模壁的摩擦力,是影響秸稈成型卒的主要因素。
          從試驗(yàn)得出,機(jī)具制塊的適宜秸稈含水率為24%,成型率好,能正常工作;秸稈含水率高于25%。秸稈塊出模時(shí)部分或全部散開,不能正常作業(yè);秸稈含水率低于23%,短期內(nèi)能正常出模,成型率高,但隨時(shí)間推移則出現(xiàn)模孔堵塞現(xiàn)象而不能工作。從表1看出,該機(jī)制塊作業(yè)時(shí)麥秸含水率與成型率的關(guān)系為反比關(guān)系,即成型率隨物料含水率的增加而降低,達(dá)到正常制塊作業(yè)且不堵模的平衡點(diǎn)在24%。從試驗(yàn)情況看,該機(jī)能進(jìn)行麥秸制塊作業(yè),但適宜含水率范圍太窄,人工較難控制。
      3.2含水率對(duì)密度的影響
      表2 麥秸含水率與制塊密度的關(guān)系
      含水率/% 26 25 24 23
      平均密度/g·cm-3 1.073 1.115 1.214 1.373
          麥秸含水率與制塊密度的關(guān)系見表2。從表2看出,該機(jī)制塊作業(yè)時(shí)麥秸含水率與制塊密度的關(guān)系亦為反比關(guān)系,即密度隨含水率的增加而降低。經(jīng)分析其原因是,物料含水率較高時(shí),所需擠壓力小,粒子未得到充分延展,其內(nèi)部和相互間的空隙較大,加之部分蒸氣的存在,所以秸稈塊密度小;物料含水率較低時(shí),所需擠壓力大,粒子得到了充分延展,其內(nèi)部和相互間的空隙較小,蒸氣少,所以秸稈塊密度大。試驗(yàn)證明了對(duì)于麥秸稈類高纖維素含量的生物質(zhì)原料,成型難度較大,成型過程中對(duì)粒度、含水率等因素的適應(yīng)范圍較窄,需要的成型壓力也較大,成型率較低。通過試驗(yàn),該秸稈壓塊機(jī)麥秸稈制塊的塊密度適宜值約為1.2 g/m3,成型率高,超過1.3 g/m3就有可能堵模,低于1.1 g/cm-3則麥秸不易成塊。
      3.3制塊過程中水分的揮發(fā)
      表3 不同含水率麥秸稈制塊過程中的水分揮發(fā)率%
      原料含水率/% 26 25 24 23
      秸稈快含水率/% 18.76 17.87 15.70 13.52
      水分揮發(fā)率/% 27.85 30.52 34.58 41.22
          了解物料在制塊過程中的水分揮發(fā)情況,對(duì)確定制塊物料的最佳含水率具有重要意義。不同含水率麥秸稈制塊過程中的水分揮發(fā)率見表3。從表3中看出,原料的含水率與制塊時(shí)的水分揮發(fā)率成反比,即水分揮發(fā)率隨原料含水率的提高而降低。這是因?yàn)樵谥茐K過程中輥輪對(duì)物料的碾壓和物料對(duì)?椎哪Σ涟l(fā)熱,在模盤和料斗內(nèi)產(chǎn)生較高的溫度,物料的水分在制塊過程中被蒸發(fā)而致。制塊時(shí)原料水分揮發(fā)率與制塊密度和制塊時(shí)間有直接關(guān)系,當(dāng)原料含水率較高時(shí),制塊密度小,所需擠壓力小,出模速度快,水分揮發(fā)少;原料含水率較低時(shí),制塊密度大,所需壓力大,出模速度慢,水分揮發(fā)多。麥秸稈塊出模時(shí)含水率15.7%、水分揮發(fā)率35%左右為適宜,此時(shí)秸稈塊密度達(dá)1.2,成型率可達(dá)98%以上。
      3.4秸稈塊中各級(jí)粒度比例
          原料的粒度是影響制塊作業(yè)的另一大因素。多數(shù)農(nóng)作物秸稈在較低的壓力壓縮下,秸稈破裂,由于秸稈斷裂程度不同,形成規(guī)則和大小不一的大顆粒,在成型塊內(nèi)部產(chǎn)生了架橋現(xiàn)象,所以成型塊的松馳密度和耐久性都較低。粉碎的秸稈或鋸末,在壓力作用下,細(xì)小的顆;ハ嘀g容易發(fā)生緊密充填,其成型塊的密度和強(qiáng)度顯著提高閉。構(gòu)成成型塊的粒子越小,粒子間的充填程度就越高,接觸越緊密;當(dāng)粒子的粒度小到一定程度(幾百至幾微米)后,成型塊內(nèi)部的結(jié)合力方式和主次甚至也會(huì)發(fā)生變化,粒子間的分子引力、靜電應(yīng)力和液相附著力(毛細(xì)管力)開始上升為主導(dǎo)地位嘲。據(jù)河南省科學(xué)院能源研究所試驗(yàn),在麥秸稈含水率同為25%的情況下,用環(huán)模顆粒機(jī)成型,粒度2 mm的成型率為90.2%,而粒度8 mm的成型率僅為36.8%。
          本次試驗(yàn)表明,平模機(jī)對(duì)物料的碾碎功能較強(qiáng),物料粒度較小,小于60目、30~60目、16。30目和大于16目的比例分別為26.66%、40.75%、21.02%和11.57%。物料粒度與含水率關(guān)系不大。本試驗(yàn)一方面說明“粒度小的原料容易成型,粒度大的較難壓縮”;從另一方面說明,麥秸的制塊較難的問題,是麥秸難以粉碎,粒子彈性系數(shù)較高而不易被木質(zhì)素粘結(jié)的原因所致。
      3.5溫度對(duì)麥秸制塊的影響
        根據(jù)試驗(yàn)觀察,制塊對(duì)機(jī)具溫度對(duì)作業(yè)質(zhì)量有很大關(guān)系。在常溫時(shí),秸稈粒子中的木質(zhì)素未被軟化,粒子相互間的貼合力很小,不易壓制成塊。當(dāng)溫度達(dá)到75℃后,秸稈粒子中的木質(zhì)素被軟化,粘性加大,在受到一定的擠壓力后,粒子相互間的粘結(jié)力較大,容易壓制成塊。而當(dāng)高于100℃后,物料的水分揮發(fā)較快,可達(dá)到30%~40%,當(dāng)進(jìn)料含水率較低時(shí)會(huì)造成堵模;同時(shí),由于模內(nèi)溫度較高,秸稈塊內(nèi)水分產(chǎn)生蒸氣高壓,含水率較高的物料在出模瞬間產(chǎn)生氣爆而破壞秸稈塊,使成形率下降。
      4、結(jié)論
      4.1秸稈料的含水率直接影響粒子的軟化延展、粒子間表面的粘結(jié)力、成型所需的擠壓力和秸稈塊對(duì)模壁的摩擦力,是影響秸稈成型率的主要因素。該機(jī)能進(jìn)行麥秸制塊作業(yè),成型率隨物料含水率的增加而降低,適宜含水率為24%,范圍太窄,人工較難控制。
      4.2該機(jī)麥秸制塊的密度隨含水率的增加而降低,原因是物料含水率較高時(shí),所需擠壓力小,粒子未得到充分延展,其內(nèi)部和相互間的空隙較大,加之部分蒸氣的存在,所以秸稈塊密度小;物料含水率較低時(shí),所需擠壓力大,粒子得到了充分延展,其內(nèi)部和相互間的空隙較小,蒸氣少,所以秸稈塊密度大。該機(jī)麥秸稈制塊的塊密度適宜值約為1.2g/cm3,成型率高,超過1.3 g/cm3就有可能堵模,低于1.1/g/cm3則麥秸不易成塊。
      4.3水分揮發(fā)率隨原料含水率的提高而降低,與制塊密度和制塊時(shí)間有直接關(guān)系,該機(jī)麥秸稈塊出模時(shí)含水率15.7%、水分揮發(fā)率35%左有為適宜。
      4.4原料的粒度是影響制塊作業(yè)的另一大因素,試驗(yàn)表明,平模機(jī)對(duì)物料的碾碎功能較強(qiáng),物料粒度較小,能實(shí)現(xiàn)麥秸制塊作業(yè),原料的粒度要小于10 mm,細(xì)碎后的粒子粒度小于16目的要占80%以上。
      4.5 -定的溫度是保證麥秸中木質(zhì)素軟化黏度變高的必要條件,但由于機(jī)具摩擦發(fā)熱速度很快,當(dāng)溫度超過100℃后,秸稈中的水分產(chǎn)生蒸氣,影響粒子的貼合而出現(xiàn)爆裂現(xiàn)象。因此,應(yīng)將模具的溫度控制在100 攝氏度以內(nèi),減少制塊時(shí)的水分蒸發(fā),可適當(dāng)提高麥秸稈制塊的物料適宜含水率范同。
      4.6壓塊機(jī)能進(jìn)行麥秸制塊作業(yè),但對(duì)秸稈料要求高,制造廠應(yīng)重視配套設(shè)備的研究,針對(duì)麥秸稈的特殊情況,增設(shè)符合乎模制塊機(jī)粒度要求的粉碎機(jī)、秸稈含水率測(cè)定儀和噴水?dāng)嚢杵鞯,形成整套生產(chǎn)線,制訂作業(yè)技術(shù)規(guī)范,方便用戶使用和推廣。在制塊機(jī)改進(jìn)方面,要研究增設(shè)壓力可調(diào)裝置,對(duì)適宜含水率下限可有所突破;增設(shè)溫度調(diào)控裝置,可對(duì)適宜含水率上限有所突破。
          三門峽富通新能源科技有限公司生產(chǎn)秸稈壓塊機(jī)、顆粒機(jī)、飼料顆粒機(jī)等生物質(zhì)燃料飼料成型機(jī)械設(shè)備。

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