生物質(zhì)能源將成為未來可持續(xù)能源重要部分，預計到2050年，全球總能耗將有40%來自生物質(zhì)能源。據(jù)統(tǒng)計，地球上每年經(jīng)光合作用固定下來的生物質(zhì)能約為目前全球能源消耗量的10倍多，在全球能源結(jié)構(gòu)中占有十分重要的地位。生物質(zhì)發(fā)電可以替代大量煤的燃燒，并有助于減輕溫室效應，改善生態(tài)環(huán)境。我國擁有豐富的木質(zhì)生物質(zhì)資源，森林面積居世界第5位，森林蓄積列居世界第6位，人工林面積高居世界首位。根據(jù)第六次全國森林資源清查結(jié)果，森林覆蓋率為18.21%，林業(yè)用地面積28280,34萬公頃，森林面積17278.70萬公頃，活立木蓄積量132.59億立方米，森林蓄積量l20.98億立方米；天然林面積11576.20萬公頃，蓄積105,93億立方米；人工林面積5325.73萬公頃，蓄積15.05億立方米。
另外，全國經(jīng)濟林面積2139.00萬公頃，竹林面積484.26萬公頃，灌木林面積4529.68萬公頃。據(jù)估計，我國現(xiàn)有的農(nóng)林廢棄物約合7.4億噸標準煤，可開發(fā)量約為4,6億噸標準煤；預測2020年將分別達到11.65億噸和8.3億噸標準煤。木質(zhì)生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)是一種方便的、易實現(xiàn)的、無污染的、可再生能源分布式發(fā)電系統(tǒng)�？梢灾苯犹峁┙o終端用戶，不受電網(wǎng)的限制，同時可以解決農(nóng)村和偏遠山區(qū)的用電問題，滿足人們?nèi)找嬖鲩L的電力需求。因此，深入研究木基剩余物生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)，既有現(xiàn)實的經(jīng)濟意義又有廣闊的應用前景。生物質(zhì)發(fā)電裝置，如圖l所示。
2、發(fā)電用木粉粉碎理論
木材是一種十分復雜的生物體，又是典型的各向異性材料，具有明顯的三個主平面。由于發(fā)電用超細木粉的形成技術(shù)是人類在木材工業(yè)開拓的—個新領(lǐng)域，它的許多研究都是創(chuàng)學科性質(zhì)的研究。
在制備符合發(fā)電用粒度要求的木粉時，必須從三個不同的切面人手，才能了解木粉的構(gòu)造和性質(zhì)。這三個切面分別為橫切斷面為垂直于樹干木紋方向，徑切面為沿樹干方向并通過髓心的切面，弦切面為沿樹干方向并與年輪或樹皮成切線相切的切面。
在木材中，從橫切面觀察，木粉為不規(guī)則的粒狀形狀，弦切面可見與縱向垂直的木射線構(gòu)成木粉。木粉的形態(tài)對發(fā)電用木粉的表面木粉性能影響甚大，木粉長度和長寬（木粉直徑）比(L：D)越大，發(fā)電用木粉的粒度相對越細。在發(fā)電用木粉的生產(chǎn)過程中，應用最多的原料是鋸末和碎纖維，發(fā)電用木粉裂解設備是發(fā)電用木粉生產(chǎn)中的關(guān)鍵設備，在發(fā)電用木粉生產(chǎn)過程中起著舉足輕重的作用。鋸末或碎纖維在利用高轉(zhuǎn)速下動靜刀具的剪切作用，在超高速氣流的沖擊作用下，依靠特殊結(jié)構(gòu)構(gòu)成的楔形結(jié)構(gòu)形成的高壓動壓效應，依靠沖擊動能把鋸末或碎纖維木粉沖擊切削成符合發(fā)電用粒度要求的木粉。從發(fā)電用木粉加工工藝流程中可以看出，在發(fā)電用木粉加工過程中用裂解設備形成發(fā)電用木粉。木粉的高速銑削是銑刀的高速銑削，對于木粉來說是受到銑刀高速銑削沖擊后形成發(fā)電用粒度。發(fā)用電木粉生產(chǎn)的工藝流程圖，如圖2所示。
3、發(fā)電用木粉粉碎裝備總體方案設計
從發(fā)電用木粉的生產(chǎn)工藝流程中我們知道，發(fā)電用木粉的生產(chǎn)關(guān)鍵是在離心粉碎和離分分級。發(fā)電用木粉的原料制備是由削片機完成的，粉碎是由發(fā)電用裂解粉碎機完成的。在木粉銑削過程中，木粉需要自由運動，主運動為刀具的高速旋轉(zhuǎn)運動以及氣動進給運動。
發(fā)電用木粉裂解設備為適應發(fā)電用木粉生產(chǎn)需求，必須能夠加工不同粒度的木粉，并且粒度范圍在200-300目。我們結(jié)合各種木材細胞和木纖維的結(jié)構(gòu)，突破國內(nèi)外各種目數(shù)木粉加工工藝和方法，利用銑刀高速旋轉(zhuǎn)的過程中由于雷諾效應產(chǎn)生的動壓高壓和靜壓形成的高壓疊加，形成高速切削離心粉碎需要的高壓，依靠特殊結(jié)構(gòu)構(gòu)成的楔形結(jié)構(gòu)形成的高壓動壓效應，依靠沖擊動能把鋸末或碎纖維木粉沖擊切削成符合發(fā)電用粒度要求的木粉。確定了該機床采用橫軸式，銑刀為組合銑刀。進行了粉碎機各部件設計，包括主軸結(jié)構(gòu)設計、組合刀具部件設計、篩網(wǎng)部件設計和木粉收集裝置設計等。
3.1發(fā)電用木粉粉碎機傳動系統(tǒng)設計
3.2發(fā)電用木粉粉碎機主軸部件設計
粉碎機主軸部件是發(fā)電用木粉裂解粉碎機中最重要的部件，在主軸上安裝動刀（鋸片或銑刀）．利用高速旋轉(zhuǎn)下的動刀和安裝在殼體內(nèi)的靜刀之間由于雷諾效應產(chǎn)生的動壓高壓和靜壓形成的高壓疊加，實現(xiàn)對鋸末或碎纖維在雙重剪切作用，在超高速氣流的沖擊作用下，依靠特殊結(jié)構(gòu)構(gòu)成的楔形結(jié)構(gòu)形成的高壓動壓效應，依靠沖擊動能把鋸末或碎纖維木粉沖擊切削成符合發(fā)電用粒度要求的木粉。由于主軸轉(zhuǎn)速達到3809rpm，主軸長約400mm，在發(fā)電用木粉加工過程中為了減小帶傳動對主軸部件的沖擊和振動，采用兩個軸承座進行支撐，并在兩個軸承座間配置飛輪，主軸部件結(jié)構(gòu)圖，如圖4所示。
3.3粉碎部設計
粉碎室分上、下兩半倉，兩倉之間要安裝橡膠密封板，料斗內(nèi)安裝100目的進料篩；進風口內(nèi)安裝進風口篩；粉碎室內(nèi)內(nèi)安裝有6個100目的倉內(nèi)篩；出料口安裝200-300目的出料篩。為了方便對堵塞的篩網(wǎng)進行清理，粉碎室可以從三個不同方向裝拆。粉碎部結(jié)構(gòu)，如圖5所示。
3.4制動裝置設計
用于發(fā)電用木粉裂解粉碎機的在啟動后轉(zhuǎn)速迅速由O升到約3800rpm，由于主軸上配有飛輪，斷電后主軸不能馬上停止。為此設計了的制動裝置，如圖6所示。支撐板1通過螺栓5、螺母6和彈射墊圈7固定在支撐架上，制動軸2安裝在支撐板l上。扳手3通過開口銷及銷軸壓縮彈簧可以對轉(zhuǎn)動著的主軸施加阻力來實現(xiàn)的制動的目的。
4、結(jié)論
通過研究現(xiàn)有發(fā)電用木粉粉碎理論和粉碎裝備技術(shù)，設計了一種用于生產(chǎn)發(fā)電用的木粉裂解粉碎機，粉碎機利用高速定刀和靜刀雙重剪切作用，實現(xiàn)了將動靜壓粉碎技術(shù)應用到木粉粉碎，通過銑刀高速旋轉(zhuǎn)的過程中由于雷諾效應產(chǎn)生的動壓高壓和靜壓形成的高壓疊加，大大簡化，實現(xiàn)了生生發(fā)電用木粉的效率較高、產(chǎn)生的污染較小、投資較少的優(yōu)點，彌補傳統(tǒng)木粉加工方法中雜質(zhì)多、纖維質(zhì)量差、木粉的目數(shù)不均勻等缺點，開創(chuàng)出一種新的發(fā)電用木粉生產(chǎn)方式。
同時對粉碎機傳動系統(tǒng)中的帶傳動進行了設計計算，對主軸部件、粉碎部件和制動裝置進行了設計。利用該粉碎機生產(chǎn)了發(fā)電用的木粉，木粉粒度已經(jīng)達到了(200-300)目，完全能夠滿足木才用于發(fā)電對木粉的粒度要求。
