本發(fā)明涉及一種生物質(zhì)原料處理技術(shù)，尤其是一種生物質(zhì)中的秸稈飼料或生物質(zhì)成型燃料原料壓型技術(shù)，具體地說是一種提高生物質(zhì)壓縮成型率的方法及裝置。

背景技術(shù)：

隨著世界人口的增加和生活水平的提高，人類對能源的需求日益增長。能源短缺和化石燃料使用帶來的環(huán)境污染是人類社會面臨的最大挑戰(zhàn)?？稍偕茉吹拈_發(fā)和利用是解決這一問題的關(guān)鍵所在。生物質(zhì)能源作為可再生能源，具有獨特的優(yōu)勢和巨大的開發(fā)利用潛能。我國每年產(chǎn)生大量的農(nóng)作物秸稈和林業(yè)廢棄物，除較少部分被循環(huán)利用，絕大部分被棄于田間地頭或掩埋或直接焚燒。合理利用農(nóng)、林廢棄物等生物質(zhì)能源，既能有效解決資源浪費問題，緩解能源危機(jī)，又能減少環(huán)境污染，具有較好的社會效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益^[4]。

生物質(zhì)壓縮成型技術(shù)作為較成熟的生物質(zhì)資源化利用技術(shù)之一，可以將生物質(zhì)經(jīng)干燥、粉碎、壓縮成型，變?yōu)榘魻睢K狀或顆粒狀的成型燃料和秸稈壓塊飼料。根據(jù)生物質(zhì)的原料不同，成型料的密度可達(dá)0.80～1.35 g/cm³。作為能源，能量密度與中值煤相當(dāng)，燃燒特性較成型前也有明顯改善；作為飼料，可適合于牛、羊等反芻類動物的飼養(yǎng)。

生物質(zhì)壓縮成型過程是一個比較復(fù)雜過程，高溫、高壓伴隨著物理和化學(xué)的變化。影響生物質(zhì)壓縮成型的因素很多，如原料的種類、前期預(yù)處理、含水率、成型溫度、成型壓力、粘結(jié)劑和添加劑等。國內(nèi)外業(yè)界對生物質(zhì)壓縮成型的機(jī)理、關(guān)鍵技術(shù)及其關(guān)鍵設(shè)備開展了廣泛的研究，但是，生物質(zhì)壓縮成型的能耗高、生產(chǎn)效率低、成型效果不好等問題，特別是對于農(nóng)作物秸稈類和稻殼等木質(zhì)素含量較低的生物質(zhì)原料難以成型的問題一直沒有得到很好地解決，嚴(yán)重制約生物質(zhì)成型燃料和秸稈成型飼料的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的生物質(zhì)壓縮成型的能耗高、生產(chǎn)效率低、成型效果不好、易出現(xiàn)失壓膨化等問題，特別是對于農(nóng)作物秸稈類和稻殼等木質(zhì)素含量較低的生物質(zhì)原料難以成型的問題，發(fā)明一種提高生物質(zhì)壓縮成型率的方法及裝置。。

本發(fā)明的技術(shù)方案之一是：

一種提高生物質(zhì)壓縮成型率的方法，其特征是它包括以下步驟：

首先，在成型模具與成型主機(jī)機(jī)體之間設(shè)置一個排氣通道，并使該排氣通道的出氣口與進(jìn)料口相連通，利用排氣通道的熱量對生物質(zhì)原料進(jìn)行加熱；

其次，在成型模具的保型段的腔壁上設(shè)置排氣孔，使生物質(zhì)成型壓塊中的蒸汽通過該排氣孔逐步排入排氣通道中以避免生物質(zhì)成型壓塊在排出成型模具時形成蒸汽膨化現(xiàn)象，提高成形效果。

所述成型主機(jī)采用熱壓成型工藝，成型溫度范圍為100～200℃。

所述的生物質(zhì)原料的含水率范圍為10%～25%。

所述的成型模的壓縮成型段的后半段靠近保型段的一段上也開有排氣孔。

所述的排氣孔的中心線與?？字行木€的夾角小于90°，孔徑為2～5mm。

所述的排氣孔的中心線與模孔中心線的夾角為45°～90°。

本發(fā)明的技術(shù)方案之二是：

一種提高生物質(zhì)壓縮成型率的裝置，它包括成型模1，其特征是所述的成型橫1的保型段6的腔壁上排有多個排氣孔3，該排氣孔3與排氣通道2相連通，排氣通道2位于成型模1外側(cè)與成型主機(jī)機(jī)體之間。

所述的排氣孔3的中心線與模孔中心線的夾角為45°～90°，孔徑為2～5mm。

所述的排氣孔3的中心線與?？字行木€的夾角相同或不相同，孔徑相同或不相同。

本發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明針對我國現(xiàn)有的生物質(zhì)壓縮成型的能耗高、生產(chǎn)效率低、成型效果不好等問題，特別是對于農(nóng)作物秸稈類和稻殼等木質(zhì)素含量較低的生物質(zhì)原料難以成型的問題，提供了一種生物質(zhì)壓縮成型的排氣保型技術(shù)與裝置。

2、本技術(shù)與裝置采用了熱壓成型工藝，并選用較高的成型溫度及范圍（100～200℃）和較寬的物料含水率范圍（10%～25%），其優(yōu)點是：

1）較高的物料含水率。減少生產(chǎn)過程中的粉塵污染，改善生產(chǎn)環(huán)境。

2）采用較高的成型溫度和含水率，降低能耗、提高生產(chǎn)效率。

依據(jù)生物質(zhì)的成型機(jī)理，在外部加熱和擠壓摩擦產(chǎn)生的高溫的作用下，物料中的水分迅速形成蒸汽，加快熱量的傳導(dǎo)并對物料進(jìn)行均勻和快速加熱，使得物料中的木質(zhì)素（一種天然黏結(jié)劑）快速軟化并熔融形成膠體，此時加以一定壓力可使其與相鄰顆粒互相膠接，提高了黏結(jié)成型質(zhì)量和效果，降低成型壓力，進(jìn)而提高生產(chǎn)效率、降低能耗和提高成型質(zhì)量。

3）較寬的物料含水率范圍，降低了對原料的生產(chǎn)工藝要求，降低生產(chǎn)成本。

3、本發(fā)明能有效避免生物質(zhì)壓塊成型燃料無法成型或成型效果不好的情況,提高了生產(chǎn)穩(wěn)定性。

提高含水率和成型溫度對發(fā)揮木質(zhì)素的天然粘合劑作用，提高生物質(zhì)的成型率和松弛密度有利。但是，隨著含水率和成型溫度的提高，成型過程中有大量蒸汽的形成，當(dāng)生物質(zhì)成型塊（顆粒）出型時非常容易形成“蒸汽膨化”的現(xiàn)象，造成了生物質(zhì)成型塊（顆粒）成型效果不好或甚至無法成型。因此，常規(guī)壓縮成型技術(shù)中都對物料的含水率進(jìn)行了嚴(yán)格規(guī)定。

4、該本發(fā)明可用于生產(chǎn)高成型率、低松弛密度的生物質(zhì)成型燃料或秸稈壓塊飼料。制作的成型燃料可有效地提高其燃燒效果；制作成的秸稈壓塊飼料，由于成型好、松弛密度低，帶來了良好的飼喂效果。

所以，本發(fā)明實現(xiàn)了成型工藝與成型機(jī)理的比較完美的結(jié)合。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的成型模具的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中： 1-成型模具，2-排氣通道，3-排氣孔，4-預(yù)壓段，5-成型段，6-保型段。

圖2是本發(fā)明的成型模具在生物質(zhì)壓縮成型機(jī)上的安裝位置示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

實施例一。

如圖1所示。

一種提高生物質(zhì)壓縮成型率的方法，它包括以下步驟：

首先，在成型模具1與成型主機(jī)機(jī)體之間設(shè)置一個排氣通道2，成型主機(jī)采用熱壓成型工藝，成型溫度范圍為100～200℃，并使該排氣通道2的出氣口與主機(jī)進(jìn)料口相連通，利用排氣通道2的熱量對進(jìn)料口的生物質(zhì)原料（如小麥秸稈、稻秸稈、玉米秸稈、稻殼、飼料草等，生物質(zhì)原料的含水率范圍為10%～25%）進(jìn)行加熱；

其次，在成型模具1的保型段6的腔壁上設(shè)置排氣孔2，排氣孔的中心線與?？字行木€的夾角小于90°，最佳為45°～90°，孔徑為2～5mm，各排氣孔2的角度可相等，也可不相等，孔徑可相同也可不相同，如圖1所示。生物質(zhì)成型壓塊中的蒸汽可通過該排氣孔2逐步排入排氣通道2中以避免生物質(zhì)成型壓塊在排出成型模具時形成蒸汽膨化現(xiàn)象，提高成形效果。

具體要求實施時，還可在所述的成型模的壓縮成型段的后半段靠近保型段的一段上也開有排氣孔。

排氣孔2采用小于90度的夾角能避免原料在擠壓過程中滲入排氣孔2，而銳角有利于對原料產(chǎn)生切割作用，防止其進(jìn)入排氣孔中，即使有部分原料進(jìn)入排入排氣孔中，其也會在高壓蒸汽的沖擊下排入排氣通道中，最終再進(jìn)入成型模具中。

實施例二。

一種提高生物質(zhì)壓縮成型率的裝置，它包括成型模1，成型模1的安裝形式如圖2所示，所述的成型橫1的保型段6的腔壁上排有多個排氣孔3，該排氣孔3與排氣通道2相連通，排氣通道2位于成型模1外側(cè)與成型主機(jī)機(jī)體之間。所述的排氣孔3的中心線與?？字行木€的夾角為45°～90°，孔徑為2～5mm。所述的排氣孔3的中心線與模孔中心線的夾角相同或不相同，孔徑相同或不相同。

按照生物質(zhì)壓縮成型的過程不同，成型模具的?？卓煞譃轭A(yù)壓段4、成型段5和保型段6三個部分，保型段6的外端就是出口段。

本發(fā)明的生物質(zhì)壓縮成型主機(jī)采用的是熱壓成型工藝和結(jié)構(gòu)。

在壓輥或擠壓活塞（沖桿）的作用下，物料首先進(jìn)入預(yù)壓段4并在外力的作用下被快速壓縮，同時在外部加熱和擠壓摩擦產(chǎn)生的高溫的作用下物料被加熱；當(dāng)生物質(zhì)成型壓塊移動到成型段5附近時，作用在成型段5腔壁面上的側(cè)壓力達(dá)到最大，物料受到的摩擦應(yīng)力最大，在外部加熱和擠壓摩擦產(chǎn)生的高溫的作用下，生物質(zhì)成型壓塊中的水分迅速形成蒸汽，加快熱量的傳導(dǎo)并對物料進(jìn)行均勻和快速加熱，使得物料中的木質(zhì)素（一種天然黏結(jié)劑）快速軟化并熔融形成膠體，由于此時的物料受到的摩擦應(yīng)力和側(cè)壓力達(dá)到最大值，物料迅速發(fā)生化學(xué)結(jié)合反應(yīng)并成型；當(dāng)生物質(zhì)成型壓塊在成型段5中繼續(xù)向下移動，并進(jìn)入保型段6的過程中，側(cè)壓力開始逐漸減少，摩擦應(yīng)力也開始下降并趨于穩(wěn)定。生物質(zhì)成型壓塊在保型段6的末端出模孔時，作用在生物質(zhì)成型壓塊上的側(cè)壓力和摩擦應(yīng)力瞬間降到為零。

在常規(guī)生物質(zhì)壓縮成型技術(shù)和裝置中，由于生物質(zhì)成型的壓塊中含有大量的具有一定壓力的蒸汽，生物質(zhì)成型燃料出型時非常容易形成“蒸汽膨化”的現(xiàn)象，造成了生物質(zhì)成型燃料無法成型，即便是勉強(qiáng)成型，也會影響生物質(zhì)成型燃料的穩(wěn)定生產(chǎn)、耐久性和貯存效果。

在本發(fā)明中，當(dāng)生物質(zhì)物料在成型段5中發(fā)生化學(xué)結(jié)合反應(yīng)并成型后，在成型段5中繼續(xù)向下移動，并進(jìn)入保型段6的過程中，此時的成型模具1帶有排氣孔3，由于成型模具的?？椎拈L徑比沒有改變，側(cè)壓力和摩擦力與常規(guī)技術(shù)比較也無大的變化，但是生物質(zhì)成型壓塊中的蒸汽從排氣孔中逐漸排出，避免了出型時形成“蒸汽膨化”的現(xiàn)象，提高成型效果。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。