模辊式颗粒机在草木灰生产领域中的比较分析

郭墅++李玲玲

摘 要：该文通过对草木灰成型颗粒机对比分析，着重说明平模颗粒机与环模颗粒机的工作原理，以及在应用领域的优缺点，和使用上的不足。

关键词：草木灰 颗粒成型 平模 环模

中图分类号：TK6 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）12（b）-0107-02

生物质热电厂能大量的回收农作物秸秆，大大减少焚烧秸秆造成的空气污染，在某种程度上为城市电力紧缺缓解了一定的压力，也为城乡生活取暖提供了有效的能源，但是生物质热电厂副产物草木灰，成为了一个亟待解决的新问题。一个生物质电厂，年产草木灰7 000 t，若不加以科学利用，既浪费了资源，又污染了环境。

1 草木灰的制粒方式

草木灰的主要成分为碳酸钾，一般含有5%～15%的有效钾，还含有钙、镁、硫、磷、铁等元素，草木灰属于质地疏松的灰分性物质，在田间作业时，需将其制成颗粒，否则在施洒时会造成局部扬尘等污染。由于草木灰矿物质含量较高，所以要求成型设备有较好的耐磨性，且应运行稳定，可连续生产，成型颗粒质量好等要求。我国在20世纪80年代就对生物质燃料的制粒工艺进行研究，曾经使用的燃料固体成型形式有螺旋挤压式、活塞冲压式及模辊碾压式3种[1]。在颗粒成型工艺中，普遍使用的是模辊式碾压成型工艺。模辊式成型工艺又分为动辊平模形式和定辊环模形式两种[2]。

2 平模与环模颗粒机成型工艺比较

2.1 平模颗粒机

动辊平模式制粒成型机主机结构如图1所示。

2.2 草木灰平模颗粒机成型原理

电动机经过减速箱减速后驱动主轴转动，主轴带动压辊公转，同时压辊在摩擦阻力的作用下绕压滚轴自转，草木灰通过料斗送入喂料室后，由分料器和刮板将其均匀的分布在平模上，压辊将平模上的草木灰不断挤压后进入模孔，进入模孔后的草木灰由于压辊的挤压和与模孔的摩擦，密度和温度不断升高，定型后被挤出平模，下方旋轉切刀将其切断，形成草木灰颗粒，最后再由扫料板将成型的草木灰颗粒排出，如图2所示。

平模成型颗粒机对草木灰水分要求较高，其水分高低对固化成型过程有重大影响，一般含水率在11%～16%之间，成型密度较低，在成型过程中，适当加入草炭土作为粘结剂。机器结构简单，易于维护保养，投资成本低，适用于小批量生产，一般不超过0.3 t/h。

2.3 环模颗粒机

动辊环模式制粒成型机主机结构如图3所示。

2.4 草木灰环模颗粒机成型原理

环模颗粒机一般由1个环模，2-3个压辊组成。环模在电动机的驱动下，以一定的速度逆时针旋转。调制好的草木灰被送入到压制室，压辊与环模有一定的间隙，草木灰在环模的推动下，进入到压辊与环模的间隙中，由于摩擦力的作用，压辊被动旋转，在压辊与环模之间对草木灰形成挤压，不断地被挤入环模模孔中，在高温和高压下固化成型，并排出模孔，环模外的切刀及时将草木灰颗粒切断，形成长度均匀的草木灰颗粒，如图4所示。

根据环模成型原理图，压辊与环模之间的草木灰摄入角变小，因此草木灰成型时的含水率偏低，一般在8%～14%之间，密度较高，不加任何添加剂也能够做出颗粒，颗粒强度较大。机器结构相对复杂，维修费用较高，投资较高，适用于大、中型生产。

2.5 环模颗粒机和平模颗粒机的对比

环模颗粒机成型的草木灰颗粒长度在8～15 mm之间，密度较大，水分含量低，后期烘干效果好。平模颗粒成型机草木灰颗粒长度在5～10 mm之间，密度较小，颗粒硬度低，后期烘干颗粒易碎。成型颗粒对比如图5、图6所示。平模机和环模机性能特点的对比分析见表1所示。

3 结语

（1）易损件磨损严重。对于辊式颗粒成型机，草木灰中矿物质无机物含量较高，以及在喂料时，草木灰在机器中分布不均匀等因素，加剧了模辊表面的磨损。环模与平模相比，平模颗粒机压辊内外角速度的不等，更加剧了模辊磨损程度。如能减少和改善模辊磨损，不仅有利于降低草木灰成型加工成本，而且还能够提高生产率及成型产品质量。

（2）模孔堵塞严重。颗粒机二次生产模孔被堵塞，不但影响草木灰生产，降低生产率，还会降低颗粒机使用寿命，影响成型颗粒质量，但是，目前如何很好地预防和及时处理模孔堵塞问题还未得到解决。

（3）颗粒机专业化水平低。目前国内外针对生物质颗粒燃料成型技术虽然已经比较成熟，其所针对的原料多为木屑、秸秆、花生皮等，但对其他成型原料，则会出现运行不平稳，甚至无法运行的现象，成型原料单一。

（4） 草木灰颗粒机选用。草木灰在颗粒成型上选取的是比较常用平模和环模颗粒机，课题中并没有选用其他机种，如今后的生产加工中，如能找到适合生产草木灰的颗粒机，必能形成规模化生产，解决好了设备问题，对于草木灰事业的整体发展，起到关键性的作用。

参考文献

[1] 姚宗路，田宜水，孟海波，等.生物质固体成型燃料加工生产线及配套设备[J].农业工程学报，2010，26（9）：280-285.

[2] 罗斌，罗东飚，等.模辊式颗粒机在生物质燃料生产领域中的应用比较[J].农业工程，2014，4（3）：44-46.

[3] 徐德民，陆辛，刘泰岳，等.生物质颗粒燃料致密化成形典型设备的比较[J].塑性工程学报，2011，18（1）：119-121.