平模制粒机加工生物质燃料的工作特性分析（一）

生物质能的利用技术主要有生物质热裂解气化技术、生物质热裂解液化技术、沼气技术、和生物质固化成型技术等。其中，固化成型技术生产的生物质燃料颗粒，可用于工业燃料、电厂发电和农村居民做饭取暖等领域，在瑞典等欧洲国家已得到广泛应用。据统计，2005年，世界生物质固体成型燃料的产量已突破420万吨。我国对生物质固化成型技术的研究始于20世纪80年代，在生物质螺旋挤压成型、活塞压缩成型和制粒机挤压成型等方面都有所突破。平模制粒机加工生物质颗粒是固化成型技术的一种，近几年在生物质制粒产业的发展过程中，平模机以其坚固耐用、原料适应性强等优点逐渐取得生产者的青睐，本文将就平模制粒机加工生物质颗粒的工作原理，生物质原料的成型机理，平模机加工生物质颗粒的工艺以及特点等方面进行介绍和讨论。

平模制粒机的工作过程与颗粒成型机理

按执行部件的运动状态分，平模制粒机有动辊式、动模式、模辊双动式三种，后两种常见于小型平模制粒机，较大机型一般用动辊式。按磨辊的形状分，又可以分为锥辊式和直辊式两种。直辊动辊式平模制粒机工作原理如图1所示：电动机通过减速箱驱动主轴，主轴带动磨辊，磨辊绕主轴公转的同时也绕磨辊轴自转。加工颗粒时，生物质原料被送入平模机的喂料室，在分料器和刮板的共同作用下均匀地铺在平模上，主轴带动的压辊连续不断地滚过料层，将物料挤压进入模孔，物料在模孔中经历成型、保型等过程，一定时间后以圆柱状态被挤出，旋转的切刀将物料切断，形成颗粒，由扫料板将颗粒送出。

生物质原料主要含有纤维素、半纤维素和木质素等物质，其平模机模辊间的成型机理如下（见图2）：供料区内的物料在重力作用下紧贴在平模上，当压辊向前滚动，物料进入变形压紧区，这时因受到挤压，原料粒子不断进入粒子间的空隙内，间隙中的空气被排出，粒子间的相互位置不断更新，粒子间所有较大的空隙逐渐都被能进入的粒子占据。随着压辊继续滚动，被压实的原料进入挤压成型区，部分楔形区、模孔的锥孔部分和前半部分都属于挤压成型区，该区内，压力继续增加，粒子本身发生变形和塑性流动，在垂直于最大主应力的方向被延展，并继续充填周围较小的空隙，由于压辊和物料间的摩擦作用加剧而产生大量热量，导致原料中含有的木质素软化，粘合力增加，软化的木质素和生物质中固有的纤维素联合作用，使生物质逐渐成形，这时部分残余应力贮存于成型块内部，粒子结合牢固但不甚稳定。成型块在挤压作用下进入模孔的保型段，在该段不利于形状保持的残余应力被消除，颗粒被定型。