本發(fā)明涉及一種用于秸稈制備生物質(zhì)顆粒燃料的前處理系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

類似秸稈的生物質(zhì)資源因來源充足、環(huán)境友好而廣泛應(yīng)用制備顆粒燃料；目前在利用秸稈制備顆粒燃料時，在造粒時往往難以成型；這是因?yàn)榻斩捹|(zhì)量輕、粘接性差，在擠壓造粒時的可操作性差，如同要將棉花擠壓一樣，不僅處理效率低，且導(dǎo)致顆粒燃料的堆比重小和能量密度小，既不便于使用，也降低了資源的利用率；特別是要更為高效的利用生物質(zhì)顆粒燃料，對其進(jìn)行熱裂解氣化是越來越主流的方式，但這必須建立在較高的堆比重和能量密度的基礎(chǔ)之上，而現(xiàn)有的處理方法均無法實(shí)現(xiàn)，使得顆粒燃料的使用受到限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種秸稈前處理系統(tǒng)及方法，它不僅處理效率高，且大幅提高產(chǎn)品的堆比重和能量密度，使用方便，并可用于熱裂解氣化，提高了資源的利用率。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的一種秸稈前處理系統(tǒng)，包括通過兩皮帶輸送機(jī)依次相連的秸稈破碎機(jī)、秸稈細(xì)碎機(jī)和秸稈調(diào)質(zhì)機(jī)，其特征在于：在秸稈細(xì)碎機(jī)的進(jìn)料口設(shè)有添加劑進(jìn)管，所述秸稈調(diào)質(zhì)機(jī)包括機(jī)座、外殼、頂蓋、通過軸承設(shè)于外殼內(nèi)的主軸、電機(jī)、連接主軸和電機(jī)的傳動裝置，頂蓋上設(shè)有進(jìn)料口，在主軸外設(shè)有與外殼相連的支撐板，一環(huán)形篩筒設(shè)于支撐板上，環(huán)形篩筒外側(cè)的支撐板上設(shè)有落料孔，在支撐板下方設(shè)有排料口和接料板，在環(huán)形篩筒內(nèi)的主軸上通過上、下聯(lián)接板設(shè)有兩根以上的壓輥，每根壓輥上均通過軸承設(shè)有一個以上的壓輪，在環(huán)形篩筒內(nèi)至少設(shè)有二層以上縱向的篩孔，每層篩孔均包括數(shù)個篩孔；

上述傳動裝置可以為聯(lián)于電機(jī)輸出軸上小錐齒輪、聯(lián)于主軸上的大錐齒輪；

作為對本發(fā)明一種秸稈前處理系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)，篩孔的長度均大于4厘米；較長的篩孔有利于物料的調(diào)質(zhì)；

作為對本發(fā)明一種秸稈前處理系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)，在主軸上還聯(lián)有與一層以上的螺旋葉片，螺旋葉片位于同層的各壓輪之間；便于將物料推向環(huán)形篩筒；

作為對本發(fā)明一種秸稈前處理系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)，在支撐板與接料板之間的主軸上聯(lián)有排料葉片；可高排料效率；

本發(fā)明使用上述秸稈前處理系統(tǒng)的方法，包括以下步驟：1）粗破：將秸稈連續(xù)投入秸稈破碎機(jī)內(nèi)破碎，再由皮帶輸送機(jī)連續(xù)送至秸稈細(xì)碎機(jī)內(nèi)；2）細(xì)破：將進(jìn)入秸稈細(xì)碎機(jī)內(nèi)的秸稈再次破碎，其粒度進(jìn)一步降低；同時將木焦油和木醋液按0.03—0.2:1的比例混合由添加劑進(jìn)管連續(xù)噴入秸稈細(xì)碎機(jī)內(nèi)，木焦油和木醋液的質(zhì)量占秸稈質(zhì)量的5%-8%；3）調(diào)質(zhì)：由皮帶輸送機(jī)將秸稈細(xì)碎機(jī)出來的秸稈及添加物連續(xù)送至秸稈調(diào)質(zhì)機(jī)的環(huán)形篩筒內(nèi)，電機(jī)通過傳動裝置帶動主軸及壓輥、壓輪旋轉(zhuǎn)，壓輪同時做隨動的自轉(zhuǎn)，對其與環(huán)形篩筒之間的物料進(jìn)行正向碾壓、破碎，符合粒度要求的物料再被擠壓進(jìn)入篩孔內(nèi)、被推出，物料在此過程中承受高壓、同時被自然地升溫，實(shí)現(xiàn)調(diào)質(zhì)；調(diào)質(zhì)后的物料由落料孔落入接料板上，再由排料口排出。

本發(fā)明通過在細(xì)破時將加入一定量的木焦油和木醋液，使得物料的堆比重和綜合熱值大幅提高，木焦油還具有一定的粘接作用，利于后續(xù)的造粒；物料在調(diào)質(zhì)時，被正向碾壓、破碎，破碎效率高；在機(jī)械碾壓作用下，木焦油和酸性的木醋液起到軟化纖維素和木質(zhì)素的作用；物料再被擠壓進(jìn)入篩孔、之后被推出，物料在此過程中承受高壓、同時被自然地升溫，其柔韌性得到提高，其內(nèi)部的結(jié)合水和焦油之類的活性有機(jī)物被擠壓出來，實(shí)現(xiàn)調(diào)質(zhì)，成為天然的粘合劑，無需再添加粘合劑，物料被推出篩孔即完成造粒成型，處理效率高，其堆比重和能量密度再次提高，使用方便，可用于熱裂解氣化，提高了資源的利用率；

作為對本發(fā)明脈沖式循環(huán)流化床氣化方法的進(jìn)一步改進(jìn)，在細(xì)破時，向秸稈細(xì)碎機(jī)內(nèi)還連續(xù)加入占秸稈質(zhì)量的5%-10%的木炭；木炭可增加熱值，也可吸附焦油，利于熱裂解氣化過程中焦油的沉積、脫出，便于焦油的后續(xù)裂解；

綜上所述，本發(fā)明不僅處理效率高，且大幅提高產(chǎn)品的堆比重和能量密度，使用方便，并可用于熱裂解氣化，提高了資源的利用率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明秸稈前處理系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)簡圖。

圖2為圖1中秸稈調(diào)質(zhì)機(jī)的主視圖。

圖3為圖2的俯視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的秸稈前處理系統(tǒng)，通過兩皮帶輸送機(jī)34、35依次相連的秸稈破碎機(jī)31、秸稈細(xì)碎機(jī)32和秸稈調(diào)質(zhì)機(jī)33，在秸稈細(xì)碎機(jī)32的進(jìn)料口設(shè)有添加劑進(jìn)管36，秸稈調(diào)質(zhì)機(jī)33如圖2、圖3所示，包括機(jī)座1、外殼2、頂蓋3、通過軸承11設(shè)于外殼2內(nèi)的主軸4、電機(jī)5、聯(lián)于電機(jī)5輸出軸上小錐齒輪6、聯(lián)于主軸4上的大錐齒輪7，大錐齒輪7與小錐齒輪6相嚙合，頂蓋3上設(shè)有進(jìn)料口8，在主軸4外設(shè)有與外殼2相連的支撐板9，一環(huán)形篩筒10設(shè)于支撐板9上，環(huán)形篩筒10外側(cè)的支撐板9上設(shè)有數(shù)個落料孔12，在支撐板9下方設(shè)有排料口13和接料板14，在支撐板9與接料板14之間的主軸4上緊定螺釘通過聯(lián)有排料葉片15；在環(huán)形篩筒10內(nèi)的主軸4上通過上聯(lián)接板16及下聯(lián)接板17設(shè)有兩根壓輥18，每根壓輥18上均通過軸承設(shè)有三個縱向排列的壓輪19，作為優(yōu)選壓輪19上設(shè)有破碎齒，在環(huán)形篩筒10內(nèi)設(shè)有數(shù)層縱向的篩孔，每層篩孔均包括數(shù)個篩孔20，篩孔20的長度均大于4厘米；在主軸4上還固聯(lián)有與三層螺旋葉片21，螺旋葉片21位于同層的各壓輪19之間；

本發(fā)明使用上述秸稈前處理系統(tǒng)的方法，包括以下步驟： 1）粗破：將秸稈連續(xù)投入秸稈破碎機(jī)31內(nèi)破碎，再由皮帶輸送機(jī)34連續(xù)送至秸稈細(xì)碎機(jī)32內(nèi)；2）細(xì)破：將進(jìn)入秸稈細(xì)碎機(jī)32內(nèi)的秸稈再次破碎，其粒度進(jìn)一步降低；同時將木焦油和木醋液按0.03—0.2:1的比例混合再加上木炭由添加劑進(jìn)管36連續(xù)噴入秸稈細(xì)碎機(jī)32內(nèi)，木焦油和木醋液的質(zhì)量占秸稈質(zhì)量的5%-8%，木炭占秸稈質(zhì)量的5%-10%；3）調(diào)質(zhì)：由皮帶輸送機(jī)35將秸稈細(xì)碎機(jī)32出來的秸稈及添加物連續(xù)送至秸稈調(diào)質(zhì)機(jī)33的環(huán)形篩筒10內(nèi)，受離心作用加上螺旋葉片21將物料推向環(huán)形篩筒10，電機(jī)通過小錐齒輪6、大錐齒輪7帶動主軸4及壓輥18、壓輪19旋轉(zhuǎn)，壓輪19同時可做隨動的自轉(zhuǎn)，對其與環(huán)形篩筒19之間的物料進(jìn)行正向碾壓、破碎，符合粒度要求的物料再被擠壓進(jìn)入篩孔20內(nèi)，之后被推出，物料在此過程中承受高壓、同時被自然地升溫，其柔韌性得到提高，其內(nèi)部的結(jié)合水和焦油之類的活性有機(jī)物被擠壓出來，實(shí)現(xiàn)調(diào)質(zhì)；破碎后的物料由落料孔12落入接料板14上，隨主軸4旋轉(zhuǎn)的排料葉片15將物料推經(jīng)排料口13時排出；

本發(fā)明通過在細(xì)破時將加入一定量的木焦油和木醋液，使得物料的堆比重和綜合熱值大幅提高，木焦油還具有一定的粘接作用，利于后續(xù)的造粒；物料在調(diào)質(zhì)時，被正向碾壓、破碎，破碎效率高，在機(jī)械碾壓作用下，木焦油和酸性的木醋液起到軟化纖維素和木質(zhì)素的作用；物料再被擠壓進(jìn)入篩孔20、之后被推出，物料在此過程中承受高壓、同時被自然地升溫，其柔韌性得到提高，其內(nèi)部的結(jié)合水和焦油之類的活性有機(jī)物被擠壓出來，實(shí)現(xiàn)調(diào)質(zhì)，成為天然的粘合劑，無需再添加粘合劑，物料被推出篩孔20即完成造粒成型，處理效率高，其堆比重和能量密度再次提高，使用方便，可用于流化床汽化爐進(jìn)行熱裂解氣化，也可用于流化床鍋爐燃燒發(fā)電，利于形成流化態(tài)，可提高發(fā)電經(jīng)濟(jì)效益，提高了資源的利用率；木炭可增加熱值，也可吸附焦油，利于熱裂解氣化過程中焦油的沉積、脫出，便于焦油的后續(xù)裂解； 較長的篩孔20可提高物料受壓、升溫的程度，有利于物料特性的改善。

本發(fā)明的秸稈破碎機(jī)31可采用常規(guī)結(jié)構(gòu)，如片式秸稈破碎機(jī)；秸稈細(xì)碎機(jī)32可使用與秸稈調(diào)質(zhì)機(jī)33相同的結(jié)構(gòu)，只是其篩筒的厚度較小，亦即篩孔的長度較短，篩孔的孔徑也較小，其功能主要為實(shí)現(xiàn)較細(xì)的破碎，對物料實(shí)現(xiàn)擠壓、調(diào)質(zhì)的功能較弱，主要由后方的秸稈調(diào)質(zhì)機(jī)33完成，如此通過各工序的配合加上添加劑以提升顆粒燃料的綜合特性。