工艺过程与试验

   平模机加工生物质颗粒基本工艺过程如图3所示，生物质原料经过破碎和粉碎后进入干燥环节。水分合适的物料经混合调质后进入平模机制粒。从制粒机出来的颗粒经过冷却和筛分，得到成品，然后包装或者散装出厂。

生物质燃料制粒工艺
    生物质制粒的基本工艺步骤大体类似，然而由于原料的物性不同、成型机的工作原理不同，具体的工艺过程还是有所区别，对平模机制粒的关键工艺步骤具体介绍如下：

    粉碎环节,平模机制粒时，原料粒径越小，粒子之间越容易互相充填、嵌合，因此制粒机的单位产量平均能耗就越小，平模和压辊等易损件的磨损速度也较慢，制成颗粒的抗渗水性和硬度等指标也越高，然而一味追求粒径的减小会使粉碎环节的能耗骤升，因此应当在满足平模制粒机加工要求的前提下，使粒径尽量大些。事实上，能够压制大粒径的原料是平模机的优势之一，一般对作物秸秆等原料，其最大颗粒外形尺寸要求小于2×2×30mm，而对于木质原料，则要求更严格一些。

    干燥环节,干燥的主要目的是调节原料的含水率，使其稳定均一，适合制粒机加工，在制粒成型过程中，合适的水分一方面能够传递压辊的压力，另一方面能起到润滑剂的作用，辅助粒子互相填充，从而促进原料成型。但是含水率过大时，水分容易在颗粒之间形成隔离层，使得层间无法紧密结合，挤出的颗粒容易膨胀散开，不能成型，因此控制合适的原料含水率在加工过程中尤为重要。一般从自然界中收集的生物质原料含水率大部分分布在20-40%之间，高的能达到55%，平模制粒机加工生物质原料时，要求原料的水分在10-14%之间，当加工玉米秸秆一类含糖较多的原料时含水量可允许稍高。常规的干燥工艺一般用带式干燥器、滚筒干燥器、厢式干燥器等设备进行，然而不得不承认这一环节会耗费掉可观的能量。笔者认为，如今太阳能干燥技术已较为成熟，完全可以用太阳能温室配备以翻抛设备对生物质原料进行除湿，一般生物质原料的干燥，要求温度水平较低，大约在40－70℃之间，这正好与太阳能利用领域中的低温利用相适应，与传统干燥工艺相比，可以大量节省常规能源，降低固定投资，经济效益显著。

    制粒环节，干燥好的物料进入制粒环节，可以不用调质处理，直接加工。有条件的生产厂家可选配自动控制系统和模辊自动调隙装置。自动控制系统根据主机电流的变化调节喂料电机的变频器，从而实时调节喂料量，这能有效的避免堵机现象的发生。模辊自动调隙装置能采集模辊间隙数据，通过反馈、对比来控制液压系统，使间隙与设定值相一致，并能在生产过程中随时变化。一般而言，启动阶段，磨辊间隙应当尽量小些，这可以减小启动力矩，降低电机负荷。进入稳态工作后，磨辊间隙应当稍大，这可以增大压缩行程，得到坚硬光滑的颗粒。可以将间隙随时间变化的设置输入控制系统，启动后，机器可以自动调节模辊间隙。压辊和平模都是易磨损件，需要定期更换，压辊的服役期可以稍长一点，但最好能够和平模一起更换。一般，平模可以工作800-2000小时不等，这要视零件的材质和加工工艺而定。

    利用以上工艺，2007年6月-8月，我们对中国农业机械化科学研究院畜禽机械研究所研制的PM60型平模制粒机进行了性能考核试验。其中部分试验数据如下：

表1 PM60型平模制粒机加工生物质颗粒试验数据

    由试验结果知，PM60型平模制粒机适合加工锯末、锯末秸秆混合料等生物质原料，成型率在93%以上，吨电耗在55千瓦时以下，小时生产能力在800kg-900kg左右。 

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