收稿日期： 2010－01－02 作者简介： 孔雪辉(1972-)，男，哈尔滨人，博士，工程师。 主要研 究方向：系统与信息安全及智能测控。 曾参与了国家自然科学 基金和省研究基金等科研项目的研究，发表论文十余篇。
法兰
预热器
挤出螺旋
驱动轴
图 1 螺旋挤压成型部件结构示意图
Fig.1 The structure of screw extruder
3 生物质燃料固化成型设备发展趋势
（1） 进一步研究生物质的成型机理。 目前市场上已 形成产品的设备主要以加热成型为主， 研究的热点主要 还是集中在螺旋挤压成型机上， 存在能耗较高、 成型部 件易磨损等问题。 随着生物质成型机理研究的深入， 压 辊式成型方式的成型机的研制越来越引起人们的重视 [5]。 通 过 对 生 物 质 成 型 机 理 的 研 究 ， 改 变 成 型 方 式 ， 尽 可能的减少物料与成型模具之间形成的摩擦， 从而增加 成型模具的使用寿命， 降低成本。
压辊 原料
压辊 原料
切刀
平模 成型颗粒
图 3 平模挤压成型部件结构 示意图
Fig.3 The structure of plat-mould extruder
环模
成型颗粒
切刀
图 4 环模挤压成型部件结构 示意图
Fig.4 The structure of annular-mould extruder
（东北林业大学 机电工程学院， 黑龙江 哈尔滨 150000）
Vol．23,No．2 Mar．,2010
摘 要： 生物质固化成型技术作为生物质能的一种有效利用方式， 对开发利用我国大量生物质秸秆资源 具有重要意义。 介绍了国内外生物质燃料固化成型设备的发展现状， 分析比较了国内外固化成 型设备， 提出未来生物质燃料固化成型设备的发展趋势。
2 生物质固化成型设备应用情况
料 成 型 机 。 湖 南 省 衡 阳 市 粮 食 机 械 厂 于 1985 年 根 据 国 外样机试制了第一台 ZT-63 型生物质压缩成型机。 但这 些设备存在诸如成型筒及螺杆磨损严重、 寿命较短、 电 耗大等缺点。 进入 21 世纪, 化石能源价格 连 续 攀 升, 环 境污染日益加剧, 国家开始重视对各种可再生能源的开 发, 生物质成型燃料进入良好发展阶段, 颗粒状、 小方块 状成型燃料引起高度关注， 并在生物质发电、 取暖炉、 锅炉、 机制木炭生产等方面广泛使用。 目前, 国内很多 企业和大专院校、 科研院所开发成功挤压式、 液压冲击 式、 螺杆式成型燃料生产设备, 例如： 作为国家重点攻 关项目， 中国农机院能源动力研究所， 辽宁省能源研究 所、 中国林业科学院林产化工所、 中国农业工程研究设 计院， 对生物质冲压挤压式压块技术装置进行了攻关， 推进了我国的研究工作。 1994 年湖南农大、 中国农机能 源动力所分别研究出 PB-I 型、 CYJ-35 型机械冲压式成 型 机 。 1997 年 河 南 农 业 大 学 又 研 制 出 HPB-I 型 液 压 驱 动柱塞式成型机。 1998 年初， 东南大学、 江苏省科技情 报 所 和 国 营 9305 厂 研 制 出 了 MD-15 型 固 体 燃 料 成 型 机。 1999 年辽宁省能源研究所在国家科技攻关项目的支
秸秆平模造粒机 ZLJ-300 、 ZLJ-1000
辊模碾压
PMJ250 、 HMJ350 型颗粒成型机
辊模碾压
9JYS3-2000、 9JYS4-1000
压块成型
9SYS-3000、 9SYS45-2000、 9SYS36-1000 压块成型
直筒式冲压成型机 CYZL260A 型
机械冲压
冲压成型 TYK-Ⅱ秸秆成型机
（2） 活塞冲压式成型设备。 活塞冲压式成型机靠液
压驱动活塞的往复运动实现成型[3]。 一般不用电加热。 产
品为实心燃料棒或燃料块， 密度稍低， 介于 0.8～1.1g/cm3
之间，容易松散。 图 2 为活塞冲压成型部件结构示意图。
（3） 压辊辗压设备。 压辊辗压设备分为环模压辊式
成型机和平模
辗压成型机。
我国虽然在这方面的研究起步较晚， 但是国家对生 物质利用非常重视， 尤其是最近几年大幅度增加科研经 费投入， 生物质成型设备技术取得显著进步。
Hale Waihona Puke 持下， 研制开发成功生物质致密成型机组， 该机组包括 干燥、 成型、 炭化等设备。 据统计， 全国目前投入使用的 生物质压缩成型设备约为 1000 台套， 年产生物质成型燃
噪音小， 并有较好的缓冲能力， 但传动效率低、 不能实
的试制， 并建成了年产 1000t 棒状 燃 料生 产 线 。 其 后 西
现低成本的二级变速。 图 4 为环模压辊式成型部件结构
北农业大学对该技术和工艺做了进一步的研究和探讨，
示意图。
先后研制出 JX-75、 JX-11、 SZJ-80A 三种型号的秸秆燃
空心轴上旋转， 压辊则固定在用制动装置固定的实心轴
液压驱动活塞式成型机、 电加热螺杆成型机等， 例如中
上， 为动模式制粒机。 齿轮型传动效率高、 结构紧凑，
国林业科学院林产化工所通过对引进的样机消化吸收，
但生产时噪音较大； 皮带型传动不需额外的润滑管理，
系统地进行了成型工艺条件试验， 完成了木质成型设备
原料
环模压辊式颗
粒成型机是目
前使用最为广
成型块
喉管
活塞
液压或机械驱动
泛的压制机机 型， 主要有齿
图 2 活塞冲压成型部件结构示意图 Fig.2 The structure of piston extruder
12
·开 发 与 创 新·
轮传动和皮带传动两种方式。 环模固定在大齿轮传递的
的生物质成型机和碳化机组， 包括机械冲压式成型机、
辊模碾压
诸城市恒基机械制造有限公司
秸杆颗粒全自动生产线
辊模碾压
设立了对生物质致密成型机及 生物质成型理论的研究课题。 但由于设备的螺杆磨损快和产 品没有市场, 发展缓慢。
1990 年 前 后 , 一 些 单 位 先 后研制和生产了几种不同规格
吉林省华光生态工程技术研究所 黑龙江省双赢再生能源有限公司 河北富润农业科技开发有限公司 河北金胜达秸秆综合利用开发有限公司 北京合盛开生物质能科技有限公司 合肥天焱绿色能源开发有限公司
成型棒
锥形筒
原料
1 生物质固化成型设备类型
现已研制开发的生物质成型设备按成型原理主要有 三大类[1]：螺旋挤压生产棒状成型设备 ； 机械和活塞式挤 压制得圆柱块状成型设备； 压辊辗压颗粒状成型设备 （包括环模式和平模式）。
（1） 螺旋挤压热挤成型设备。 螺旋挤压式成型机利 用螺杆挤压生物质[2]， 靠外部加热， 维持 150～300℃成型 温度使木质素、 纤维素等软化， 挤压成生物质压块。 为 避免成型过程中原料水分的快速汽化造成成型块的开裂 和 “放炮” 现象发生， 一般将原料的含水率控制在 8%～ 12%之间。 成型压力的大小随原料和所要求成型块密度
机械冲压
（下转第 21 页）
13
-75.90
-75.95
-76.00
-76.05
-76.10
能量
-76.15
-76.20
-76.25
-76.30
01
23
456
7
8 9 10 11
距离
图 4 能量分布图
Fig.4 Energy distribution
H3O+（H2O）n 结构比 H5O2+（H2O）n 结构 更 稳 定 。 因 此 ，质 子 主要是通过 H5O2+（H2O）n 结构进行传递。
2 结束语
（1） 质 子 在 水 中 主 要 通 过 H5O2+（H2O）n 结 构 进 行 传 递 ， 其 原 因 是 水 分 子 的 热 运 动 引 起 H5O2+离 子 的 高 速 运 动， 热运动为水和 H5O2+离子中氢键的断裂与生成提供了
（上接第 13 页） 料 20 万吨左右 （不包括机制木炭）。 综上所述， 我国目前研究热点主要还是集中在螺旋
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我国的平模制粒机一般采用拉丝直辊平模制粒方 式， 广泛使用平行轴齿轮减速。 图 3 为平模辗压成型部 件结构示意图。 平模辗压成型设备优点是平模式制粒机 压制室空间较大， 可采用大直径压辊， 因而能将诸如秸 秆、 干甜菜根、 稻壳、 木屑等体积粗大、 纤维较长的原 料强行辗压粉碎后压制成粒， 降低了对原料的粉碎度要 求 。 对 原 料 水 分 的 适 应 性 也 较 强 ， 含 水 率 15%~25%的 物料都能被压缩成型。
0 引言
生物质能是太阳能以化学能形式储存在生物中的一 种能量形式， 是一种以生物质为载体的能量。 它既是可 再生能源， 又是无污染的清洁能源。 因此， 开发生物质 能已成为解决全球能源危机和改善生态环境的重要途径。
的不同而异， 可以通过调整螺杆的进套尺寸进行调节， 成型燃料形状通常为直径50～60mm 的空心棒。 图 1 为螺 旋挤压成型部件结构示意图。
第 23 卷第 2 期 ·开20发10与年创3新月·
机电产品开发与创新
Development ＆ Innovation of Machinery ＆ Electrical Products
文章编号： 1002－6673 （2010） 02－012－03