專利名稱：生物質(zhì)顆粒燃料的生產(chǎn)工藝及成套設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物質(zhì)顆粒燃料的生產(chǎn)工藝及成套設(shè)備。
背景技術(shù)：
能源問題是影響社會經(jīng)濟發(fā)展的決定性因素之一，解決能源問題就解決了經(jīng)濟發(fā) 展的動力問題，我國的常規(guī)能源供應緊張已嚴重影響了社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，而且化石能 源大規(guī)模的集中使用，釋放出大量二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等物質(zhì)，給人類的生存環(huán) 境造成了危害，為此世界各國均大力加強可再生能源技術(shù)的開發(fā)研究。生物質(zhì)作為第四大 能源資源，在可再生能源中占有重要地位，開發(fā)生物質(zhì)能既可以補充常規(guī)能源的短缺，也具 有重大的環(huán)境效益，同其他生物質(zhì)能源技術(shù)相比較，生物質(zhì)顆粒燃料技術(shù)更容易實現(xiàn)大規(guī) 模生產(chǎn)和使用，使用生物質(zhì)顆粒燃料的方便程度可與燃氣、燃油等能源媲美，利用生物質(zhì)致 密成型設(shè)備生產(chǎn)顆粒燃料項目符合國家產(chǎn)業(yè)政策，具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益。目前普遍采用的生物質(zhì)顆粒燃料的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟1)烘干以減少原 料中的水分，便于破碎；2)破碎通過多次破碎將生物質(zhì)原料破碎至IOmm以下；3)添加粘 合劑提高其粘附性，便于造粒；4)干燥攪拌將原料進行攪拌、干燥、混合均勻，使其含水 量控制在1 左右；5)擠壓成型獲得粒度8-20mm的生物質(zhì)顆粒燃料；6)風冷干燥將 生物質(zhì)顆粒燃料；相應使用的生產(chǎn)成套設(shè)備，包括依次排列的烘干機、兩臺以上的生物質(zhì)破 碎機、煙氣干燥攪拌機、成型擠壓機、風冷干燥機，相鄰兩機器之間均設(shè)有皮帶送料機，一熱 風爐通過風管分別與煙氣干燥攪拌機和風冷干燥機的進料端相連，煙氣干燥攪拌機和風冷 干燥機的出料端均通過抽濕風管與風機相連，在煙氣干燥攪拌機進料口上方還設(shè)有送料裝 置，以添加粘合劑。使用時，由于生物質(zhì)原料的范圍廣泛，包括秸稈、玉米桿、樹枝、樹皮、木質(zhì)顆粒等， 其自然的尺寸、柔韌性均有一定的差別，對其中柔韌性較好的秸稈等，須烘干并經(jīng)多次破碎 才能將其粒度控制在IOmm以下，使用設(shè)備較多，導致能耗較高、生產(chǎn)效率較低；同時還需添 加具有粘附性的生物質(zhì)原料，并使其攪拌混合均勻，導致工藝較為繁瑣，成型較為困難，且 成型后顆粒的密度偏小，體積較大，不便于運輸和儲存。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種生物質(zhì)顆粒燃料的生 產(chǎn)工藝及成套設(shè)備，它具有生產(chǎn)的連續(xù)性好、生物質(zhì)原料適應范圍廣的優(yōu)點，也適應高含水 秸稈物料，可將生物質(zhì)顆粒燃料的含水量控制在10%以下，前處理至成型工藝更為簡便，能 耗較低、容易成型、生產(chǎn)效率高的優(yōu)點，且成型后顆粒的密度大、體積小，便于運輸和儲存。為達到上述目的，本發(fā)明的生物質(zhì)顆粒燃料的生產(chǎn)工藝，其特征在于包括以下步 驟1)破碎將生物質(zhì)原料破碎至200mm以下；2)調(diào)質(zhì)熟化將破碎后的生物質(zhì)進行螺旋 式的攪拌、加壓擠壓、相互摩擦搓揉粉碎、以及機械粉碎，生物質(zhì)的粒度和柔韌性得到提高， 在此過程中生物質(zhì)同時被自然地升溫，其內(nèi)部的結(jié)合水和焦油之類的活性有機物被擠壓出來，成為天然的粘合劑，此時的含水量約在25%-35% ；3)干燥攪拌將調(diào)質(zhì)熟化后的生物質(zhì) 原料進行攪拌、干燥，使其含水量控制在15%_25% ； 4)擠壓成型獲得粒度20mm以下的生 物質(zhì)顆粒燃料；5)風冷干燥將生物質(zhì)顆粒燃料的含水量控制在10%以下。上述生產(chǎn)工藝由于在調(diào)質(zhì)熟化工序中具有優(yōu)良的粉碎效果，因此即使對柔韌性較 好的秸稈等原料也無需進行預烘干工序，且破碎的粒度要求也大為降低，無需多次破碎，大 大降低了能耗；且調(diào)質(zhì)熟化時將生物質(zhì)進行螺旋式的攪拌、加壓擠壓、相互摩擦搓揉粉碎、 以及機械粉碎，使得生物質(zhì)的粒度和柔韌性得到提高，便于后續(xù)的成型、獲得更為緊密的顆 粒，在此過程中生物質(zhì)同時被自然地升溫，其內(nèi)部的結(jié)合水和焦油之類的活性有機物被擠 壓出來，成為天然的粘合劑，并自然的混合均勻，無需再添加粘合劑，工藝更為簡便。作為上述生產(chǎn)工藝的進一步改進，在調(diào)質(zhì)熟化前還進行除塵通過負壓將原料中 的輕質(zhì)粉塵吸出，防止其外溢，從而保證清潔生產(chǎn)；除塵的同時也將生物質(zhì)中的無機粉塵去 除，以保證和提高生物質(zhì)顆粒的熱值。作為上述生產(chǎn)工藝的進一步改進，在調(diào)質(zhì)熟化后還添加輔料將適量的煤粉加入 到生物質(zhì)原料中；若原料中含有的低熱值生物質(zhì)較多，添加煤粉可保證顆粒的熱值。作為上述生產(chǎn)工藝的進一步改進，在干燥攪拌后還對原料進行除鐵器通過磁鐵 吸附，去除原料中的鐵質(zhì)顆粒；可保護擠壓成型設(shè)備的安全運行。本發(fā)明的生物質(zhì)顆粒燃料的生產(chǎn)成套設(shè)備，包括依次排列的生物質(zhì)破碎機、煙氣 干燥攪拌機、成型擠壓機、風冷干燥機，一熱風爐通過風管分別與煙氣干燥攪拌機和風冷干 燥機的進料端相連，煙氣干燥攪拌機和風冷干燥機的出料端分別通過風管與風機相連，其 特征在于在生物質(zhì)破碎機與煙氣干燥攪拌機之間還設(shè)有調(diào)質(zhì)熟化機，在依次排列的相鄰兩 機器之間均設(shè)有皮帶送料機，所述調(diào)質(zhì)熟化機包括底座、固定于底座上的電機、軸承座和機 殼，一傳動軸通過軸承裝于軸承座上，傳動軸的一端通過傳動裝置與電機相連，其另一端與 設(shè)于機殼內(nèi)的主軸固聯(lián)；在機殼的前端設(shè)有進料通槽，機殼的末端設(shè)有逐漸收縮的錐段，在 進料通槽下方及后方的機殼內(nèi)壁固設(shè)有數(shù)根軸向的方形的磨條，主軸上固設(shè)有帶鋸齒的螺 旋葉片，位于錐段內(nèi)的螺旋葉片其螺距逐漸減小，磨條的棱邊設(shè)有刃口，在機殼末端的排料 孔外設(shè)有緊貼機殼的孔板，孔板上設(shè)有前端為刃口的數(shù)個成型孔；在通槽的兩側(cè)設(shè)有與主 軸同向的兩根送料軸，送料軸上均固設(shè)有數(shù)根撥料桿，兩根送料軸通過送料傳動裝置與一 送料電機相連。上述傳動裝置包括皮帶輪傳動機構(gòu)、減速器和聯(lián)軸器，電機和減速器的輸入軸通 過皮帶輪傳動機構(gòu)相連，減速器的輸出軸和傳動軸通過聯(lián)軸器相連。上述送料傳動裝置包括減速器、鏈輪鏈條機構(gòu)，該減速器的輸入軸和輸出軸分別 與送料電機和鏈輪鏈條機構(gòu)的主動鏈輪相連，鏈輪鏈條機構(gòu)的兩從動鏈輪分別裝于兩根送 料軸的端部。使用時，物料依次通過生物質(zhì)破碎機、調(diào)質(zhì)熟化機、煙氣干燥攪拌機、成型擠壓機、 風冷干燥機，分別進行破碎、調(diào)質(zhì)熟化、干燥攪拌、擠壓成型、風冷干燥工序，皮帶送料機可 實現(xiàn)物料在相鄰兩機器之間的自動傳送，通過調(diào)質(zhì)熟化機使得物料的粒度滿足要求，同時 獲得優(yōu)良的成型性能，所使用的設(shè)備較少，具有能耗較低、容易成型、生產(chǎn)效率高的優(yōu)點。作為上述生產(chǎn)成套設(shè)備的進一步改進，在機殼的末端固設(shè)有安裝座和滑座，孔板 裝于滑座的滑槽中，一絲桿-螺母副的絲桿和螺母分別裝于安裝座和孔板上；轉(zhuǎn)動絲桿，可調(diào)整孔板的位置，也便于更換。作為上述生產(chǎn)成套設(shè)備的進一步改進，在生物質(zhì)破碎機與調(diào)質(zhì)熟化機之間的皮帶 送料機上還設(shè)有收集倉，一旋風除塵器通過管路與收集倉相連；可對物料進行除塵。作為上述生產(chǎn)成套設(shè)備的進一步改進，在煙氣干燥攪拌機與成型擠壓機之間的皮 帶送料機上方通過支架還設(shè)有磁鐵；可除去物料中的鐵器。綜上所述，本發(fā)明具有生產(chǎn)的連續(xù)性好、生物質(zhì)原料適應范圍廣的優(yōu)點，也適應高 含水秸稈物料，可將生物質(zhì)顆粒燃料的含水量控制在10%以下，前處理至成型工藝更為簡 便，能耗較低、容易成型、生產(chǎn)效率高的優(yōu)點，且成型后顆粒的密度大、體積小，便于運輸和 儲存。


圖1為本發(fā)明生物質(zhì)顆粒燃料的生產(chǎn)成套設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡圖。圖2為調(diào)質(zhì)熟化機的主視圖。圖3為圖2的左視圖。圖4為圖2的A-A剖視圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的說明。如圖1所示，本發(fā)明的生物質(zhì)顆粒燃料的生產(chǎn)成套設(shè)備，包括依次排列的生物質(zhì) 破碎機1、調(diào)質(zhì)熟化機2、煙氣干燥攪拌機3、成型擠壓機4、風冷干燥機5，在依次排列的相鄰 兩機器之間均設(shè)有皮帶送料機，在生物質(zhì)破碎機1與調(diào)質(zhì)熟化機2之間的皮帶送料機6上 還設(shè)有收集倉7，一旋風除塵器8通過管路與收集倉7相連，在煙氣干燥攪拌機3與成型擠 壓機4之間的皮帶送料機9上方通過支架還設(shè)有磁鐵10，一熱風爐11通過風管分別與煙氣 干燥攪拌機3和風冷干燥機5的進料端相連，煙氣干燥攪拌機3和風冷干燥機5的出料端 分別通過風管與風機12或13相連，所述調(diào)質(zhì)熟化機如圖2、圖3和圖4所示，包括底座14、 固定于底座14上的電機15、軸承座16和機殼17，一傳動軸18通過軸承19裝于軸承座16 上，傳動軸18的一端通過傳動裝置與電機15相連，其另一端與設(shè)于機殼17內(nèi)的主軸20固 聯(lián)，所述傳動裝置包括皮帶輪傳動機構(gòu)21、減速器22和聯(lián)軸器23，電機15和減速器22的輸 入軸通過皮帶輪傳動機構(gòu)21相連，減速器22的輸出軸和傳動軸18通過聯(lián)軸器23相連；在 機殼17的前端設(shè)有進料通槽對，機殼17的末端設(shè)有逐漸收縮的錐段17a，在進料通槽M下 方及后方的機殼17內(nèi)壁固設(shè)有數(shù)根軸向的方形的磨條25，主軸20上固設(shè)有帶鋸齒的螺旋 葉片26，位于錐段17a內(nèi)的螺旋葉片其螺距逐漸減小，磨條25的棱邊設(shè)有刃口，在機殼17 的末端固設(shè)有安裝座27和滑座觀，一孔板四裝于滑座觀的滑槽中，孔板四上設(shè)有前端為 刃口的數(shù)個成型孔30，該孔板四緊貼機殼17末端的排料孔，一絲桿-螺母副的絲桿31和 螺母32分別裝于安裝座27和孔板四上；在進料通槽M的兩側(cè)設(shè)有與主軸20同向的兩根 送料軸33，送料軸33上均固設(shè)有數(shù)根撥料桿34，兩根送料軸33通過送料傳動裝置與一送 料電機(未示出)相連，所述送料傳動裝置包括減速器35、鏈輪鏈條機構(gòu)36，該減速器35的 輸入軸和輸出軸分別與送料電機和鏈輪鏈條機構(gòu)36的主動鏈輪相連，鏈輪鏈條機構(gòu)36的 兩從動鏈輪分別裝于兩根送料軸33的端部。
使用上述生產(chǎn)成套設(shè)備的生物質(zhì)顆粒燃料的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟1)破碎 通過生物質(zhì)破碎機1將生物質(zhì)原料破碎至200mm以下；2)除塵通過旋風除塵器8除去收 集倉7中物料中的輕質(zhì)粉塵，防止其外溢，從而保證清潔生產(chǎn)，除塵的同時也將生物質(zhì)中的 無機粉塵去除，以保證和提高生物質(zhì)顆粒的熱值；3)調(diào)質(zhì)熟化送料電機工作，鏈輪鏈條機 構(gòu)36帶動兩根送料軸33向內(nèi)轉(zhuǎn)動，撥料桿34將進入進料通槽M內(nèi)的物料向下輸送，電機 15通過皮帶輪傳動機構(gòu)21、減速器22和聯(lián)軸器23帶動主軸18旋轉(zhuǎn)，將破碎后的生物質(zhì)物 料在調(diào)質(zhì)熟化機中通過螺旋葉片26進行螺旋式的攪拌、在機殼錐段17a進行加壓擠壓、物 料間相互摩擦搓揉粉碎、以及與螺旋葉片26、磨條25和孔板四進行機械粉碎，物料的粒度 和柔韌性得到提高，在此過程中物料同時被自然地升溫，其內(nèi)部的結(jié)合水和焦油之類的活 性有機物被擠壓出來，成為天然的粘合劑，此時的含水量約在25%-35% ；4)干燥攪拌通過 熱風爐11和風管對煙氣干燥攪拌機3送風，將調(diào)質(zhì)熟化后的生物質(zhì)原料進行攪拌、干燥，使 其含水量控制在15%-25%，在此過程中，根據(jù)需要可通過煙氣干燥攪拌機3的進料口加入適 量的煤粉，可保證成型顆粒的熱值；5)除鐵器物料經(jīng)過煙氣干燥攪拌機3與成型擠壓機4 之間的皮帶送料機9時，通過磁鐵10吸附，去除原料中的鐵質(zhì)顆粒，可保護擠壓成型設(shè)備的 安全運行；6)擠壓成型物料通過成型擠壓機4，獲得粒度20mm以下的生物質(zhì)顆粒燃料； 7)風冷干燥通過熱風爐11和風管對風冷干燥機5送風，將生物質(zhì)顆粒燃料的含水量控制 在10%以下。本發(fā)明具有生產(chǎn)的連續(xù)性好、生物質(zhì)原料適應范圍廣的優(yōu)點，可將生物質(zhì)顆粒燃 料的含水量控制在10%以下；由于在調(diào)質(zhì)熟化工序中具有優(yōu)良的粉碎效果，因此即使對高 含水、柔韌性較好的秸稈等原料也無需進行烘干工序，且初次破碎的粒度要求也大為降低， 無需多次破碎，大大降低了能耗；且調(diào)質(zhì)熟化時將物料進行螺旋式的攪拌、加壓擠壓、相互 摩擦搓揉粉碎、以及機械粉碎，使得生物質(zhì)的粒度和柔韌性得到提高，便于后續(xù)的成型、獲 得更為緊密的顆粒，在此過程中生物質(zhì)同時被自然地升溫，其內(nèi)部的結(jié)合水和焦油之類的 活性有機物被擠壓出來，成為天然的粘合劑，并自然的混合均勻，無需再添加粘合劑，前處 理至成型工藝更為簡便，具有能耗較低、容易成型、生產(chǎn)效率高的優(yōu)點，且成型后顆粒的體 積較小，便于運輸和儲存。
權(quán)利要求
1.一種生物質(zhì)顆粒燃料的生產(chǎn)工藝，其特征在于包括以下步驟1)破碎將生物質(zhì)原 料破碎至200mm以下；2)調(diào)質(zhì)熟化將破碎后的生物質(zhì)進行螺旋式的攪拌、加壓擠壓、相互 摩擦搓揉粉碎、以及機械粉碎，生物質(zhì)的粒度和柔韌性得到提高，在此過程中生物質(zhì)同時被 自然地升溫，其內(nèi)部的結(jié)合水和焦油之類的活性有機物被擠壓出來，成為天然的粘合劑；3) 干燥攪拌將調(diào)質(zhì)熟化后的生物質(zhì)原料進行攪拌、干燥，使其含水量控制在15%_25% ； 4)擠 壓成型獲得粒度20mm以下的生物質(zhì)顆粒燃料；5)風冷干燥將生物質(zhì)顆粒燃料的含水量 控制在10%以下。
2.如權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)顆粒燃料的生產(chǎn)工藝，其特征在于在調(diào)質(zhì)熟化前還進行 除塵通過負壓將原料中的輕質(zhì)粉塵吸出。
3.如權(quán)利要求1或2所述的生物質(zhì)顆粒燃料的生產(chǎn)工藝，其特征在于在調(diào)質(zhì)熟化后還 添加輔料將適量的煤粉加入到生物質(zhì)原料中。
4.如權(quán)利要求3所述的生物質(zhì)顆粒燃料的生產(chǎn)工藝，其特征在于在干燥攪拌后還對原 料進行除鐵器通過磁鐵吸附，去除原料中的鐵質(zhì)顆粒。
5.用于權(quán)利要求1的生物質(zhì)顆粒燃料的生產(chǎn)成套設(shè)備，包括依次排列的生物質(zhì)破碎 機、煙氣干燥攪拌機、成型擠壓機、風冷干燥機，一熱風爐通過風管分別與煙氣干燥攪拌機 和風冷干燥機的進料端相連，煙氣干燥攪拌機和風冷干燥機的出料端分別通過風管與風機 相連，其特征在于在生物質(zhì)破碎機與煙氣干燥攪拌機之間還設(shè)有調(diào)質(zhì)熟化機，在依次排列 的相鄰兩機器之間均設(shè)有皮帶送料機，所述調(diào)質(zhì)熟化機包括底座、固定于底座上的電機、軸 承座和機殼，一傳動軸通過軸承裝于軸承座上，傳動軸的一端通過傳動裝置與電機相連，其 另一端與設(shè)于機殼內(nèi)的主軸固聯(lián)；在機殼的前端設(shè)有進料通槽，機殼的末端設(shè)有逐漸收縮 的錐段，在進料通槽下方及后方的機殼內(nèi)壁固設(shè)有數(shù)根軸向的方形的磨條，主軸上固設(shè)有 帶鋸齒的螺旋葉片，位于錐段內(nèi)的螺旋葉片其螺距逐漸減小，磨條的棱邊設(shè)有刃口，在機殼 末端的排料孔外設(shè)有緊貼機殼的孔板，孔板上設(shè)有前端為刃口的數(shù)個成型孔；在通槽的兩 側(cè)設(shè)有與主軸同向的兩根送料軸，送料軸上均固設(shè)有數(shù)根撥料桿，兩根送料軸通過送料傳 動裝置與一送料電機相連。
6.如權(quán)利要求5所述的生物質(zhì)顆粒燃料的生產(chǎn)成套設(shè)備，其特征在于所述傳動裝置包 括皮帶輪傳動機構(gòu)、減速器和聯(lián)軸器，電機和減速器的輸入軸通過皮帶輪傳動機構(gòu)相連，減 速器的輸出軸和傳動軸通過聯(lián)軸器相連。
7.如權(quán)利要求5所述的生物質(zhì)顆粒燃料的生產(chǎn)成套設(shè)備，其特征在于所述送料傳動裝 置包括減速器、鏈輪鏈條機構(gòu)，該減速器的輸入軸和輸出軸分別與送料電機和鏈輪鏈條機 構(gòu)的主動鏈輪相連，鏈輪鏈條機構(gòu)的兩從動鏈輪分別裝于兩根送料軸的端部。
8.如權(quán)利要求5至7任一所述的生物質(zhì)顆粒燃料的生產(chǎn)成套設(shè)備，其特征在于在機殼 的末端固設(shè)有安裝座和滑座，孔板裝于滑座的滑槽中，一絲桿-螺母副的絲桿和螺母分別 裝于安裝座和孔板上。
9.如權(quán)利要求8所述的生物質(zhì)顆粒燃料的生產(chǎn)成套設(shè)備，其特征在于在生物質(zhì)破碎機 與調(diào)質(zhì)熟化機之間的皮帶送料機上還設(shè)有收集倉，一旋風除塵器通過管路與收集倉相連。
10.如權(quán)利要求9所述的生物質(zhì)顆粒燃料的生產(chǎn)成套設(shè)備，其特征在于在煙氣干燥攪 拌機與成型擠壓機之間的皮帶送料機上方通過支架還設(shè)有磁鐵。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種生物質(zhì)顆粒燃料的生產(chǎn)工藝及成套設(shè)備，所述生產(chǎn)工藝包括以下步驟1)破碎將生物質(zhì)原料破碎至200mm以下；2)調(diào)質(zhì)熟化將破碎后的生物質(zhì)進行螺旋式的攪拌、加壓擠壓、相互摩擦搓揉粉碎、以及機械粉碎，生物質(zhì)的粒度和柔韌性得到提高，在此過程中生物質(zhì)同時被自然地升溫，其內(nèi)部的結(jié)合水和焦油之類的活性有機物被擠壓出來，成為天然的粘合劑；3)干燥攪拌將調(diào)質(zhì)熟化后的生物質(zhì)原料進行攪拌、干燥，使其含水量控制在15%-25%；4)擠壓成型獲得粒度20mm以下的生物質(zhì)顆粒燃料；5)風冷干燥將生物質(zhì)顆粒燃料的含水量控制在10%以下。本發(fā)明具有生產(chǎn)的連續(xù)性好、生物質(zhì)原料適應范圍廣、能耗較低、容易成型、生產(chǎn)效率高的優(yōu)點，且成型后顆粒的體積較小，便于運輸和儲存。
文檔編號C10L5/44GK102061209SQ201110024969
公開日2011年5月18日 申請日期2011年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月24日
發(fā)明者雷建國 申請人:四川雷鳴生物環(huán)保工程有限公司