針對(duì)原有生物質(zhì)型煤高壓成型機(jī)的局限性和不經(jīng)濟(jì)性, 成功地開發(fā)了完全利用生物質(zhì)纖維的交聯(lián)作用實(shí)現(xiàn)成型的新產(chǎn)品-型煤壓球機(jī),初步考察了煤種、成型壓力、生物質(zhì)形態(tài)及配比和成型水分對(duì)新方法成型性能的影響. 結(jié)果表明:新方法對(duì)不同煤種和生物質(zhì)普適性強(qiáng); 型煤壓球機(jī)性能隨生物質(zhì)配比的提高而增強(qiáng), 純生物質(zhì)成型性能優(yōu)異,適宜的低配比為15%;能將生物質(zhì)交聯(lián)作用固結(jié)下來(lái)的成型壓力特征值< 120MPa, 過(guò)高的成型壓力反而產(chǎn)生負(fù)面影響;適當(dāng)調(diào)高生物質(zhì)配比和降低成型壓力能顯著緩解水分對(duì)高壓成型的不利影響,大同煤的許可成分高達(dá)10%以上.
型煤壓球機(jī)是生物質(zhì)型煤技術(shù)開發(fā)利用煤和生物質(zhì)能的新途徑. 它充分利用了煤和生物質(zhì)自身的優(yōu)勢(shì), 便于保證燃料熱值, 利于克服常規(guī)型煤性能的不足, 又由于代替部分化石燃料, 因而能減少溫室氣體和SO2 的排放, 有利于防止氣候變暖和酸雨污染. 更為重要的是生物質(zhì)纖維的網(wǎng)絡(luò)連接作用可省去粘結(jié)劑的使用, 也沒有后續(xù)烘干工序, 因此能大大降低加工成本. 開發(fā)生物質(zhì)型煤成型技術(shù)的關(guān)鍵是如何實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)纖維代粘結(jié)劑的作用. 鑒于現(xiàn)有生物質(zhì)型煤高壓成型機(jī)存在著為其成型機(jī)制所決定的局限性和不經(jīng)濟(jì)性, 尚需研究新的成型機(jī)制.
1、現(xiàn)有生物質(zhì)型煤成型機(jī)的技術(shù)特征現(xiàn)有的生物質(zhì)型煤高壓成型機(jī)沿用了習(xí)慣上采用的工業(yè)對(duì)輥成型技術(shù). 以國(guó)內(nèi)引進(jìn)的日本成型機(jī)為例, 采用兩半型窩對(duì)接的成型方式,只是針對(duì)生物質(zhì)的物性, 在對(duì)輥上方料煤空間增設(shè)了預(yù)實(shí)送料螺旋及自動(dòng)控制裝置, 包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、自動(dòng)調(diào)速裝置和減速機(jī). 這種對(duì)輥成型方式潛藏著一個(gè)為其成型機(jī)制所決定的不利于成型的隱患. 即當(dāng)維持輥輪往下卷料的摩擦力不能克服輥間物料跟隨輥輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)所能產(chǎn)生的壓力梯度時(shí), 必然發(fā)生部分物料相對(duì)輥面滑動(dòng)上翻. 輥間受擠物料特定的空間分布決定了上翻的不可避免性, 從而增大成型功耗, 亦使輥面容易磨損. 尤其是在輥間物料提前達(dá)到準(zhǔn)不可壓縮狀態(tài)之后繼續(xù)擠料升壓, 勢(shì)將引起劇烈的滑動(dòng)剪切, 破壞生物質(zhì)纖維對(duì)兩半型煤的交聯(lián)作用.原有生物質(zhì)型成型機(jī)的特征之一就在于利用滑動(dòng)摩擦生熱, 使生物質(zhì)達(dá)到軟化點(diǎn)析出木質(zhì)素類粘結(jié)物而使兩半型煤對(duì)接. 其特征之二則在于螺旋的自動(dòng)調(diào)速. 按理僅起預(yù)實(shí)作用的螺旋不必自動(dòng)調(diào)速, 定量輸送上料和螺旋的二次均料作用, 會(huì)使調(diào)好的預(yù)實(shí)度相當(dāng)穩(wěn)定. 自動(dòng)調(diào)速的真實(shí)作用在于將定量供料轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖供料, 造成輥輪往復(fù)不斷的退讓, 以利用突升的脈沖協(xié)同摩擦力提升成型壓力, 繼而靠蓄能器的回彈主動(dòng)旋壓維持成型壓力, 從而緩解高壓成型中的滑動(dòng)剪切. 這兩個(gè)技術(shù)特征, 前者因勢(shì)利導(dǎo), 然易誤導(dǎo)向過(guò)高的成型壓力, 且需嚴(yán)格控制水分; 后者物盡其用, 而實(shí)際作用如何尚不得而知, 擬通過(guò)工業(yè)成型試驗(yàn)加以驗(yàn)證和甄別, 同時(shí)斷明現(xiàn)有成型機(jī)之結(jié)癥, 以探尋更**的成型方法和技術(shù)手段。
2、工業(yè)成型試驗(yàn)
（1）試驗(yàn)裝置及條件；
工業(yè)成型試驗(yàn)在北京市豐臺(tái)煤炭機(jī)械廠研制的對(duì)輥高壓成型機(jī)及其配套的生產(chǎn)線上進(jìn)行. 該成型機(jī)基本結(jié)構(gòu)特征與日本成型機(jī)相同,只是預(yù)實(shí)送料螺旋采用手調(diào)變速, 與自動(dòng)調(diào)速的日本成型機(jī)在成型機(jī)理上有一定差別. 試驗(yàn)主煤種有大同煤和臨沂煤, 經(jīng)通用粉煤機(jī)粉碎,露天堆存和部分棚存風(fēng)干. 生物質(zhì)有稻草和玉米秸2種, 由1臺(tái)飼料粉碎機(jī)粉碎. 按不同生物質(zhì)配比, 經(jīng)輪碾混合, 所需的末煤調(diào)濕工作亦在此混合過(guò)程中完成, 再經(jīng)上料斗和皮帶輸送機(jī)送料, 上機(jī)成型. 試驗(yàn)用料的粒度分布見表1.
圖片：
（2）原成型方式的工業(yè)試驗(yàn)觀察和分析；
通過(guò)在預(yù)實(shí)送料螺旋不同轉(zhuǎn)速和不同成型壓力下的成型效果觀察, 發(fā)現(xiàn)有如下現(xiàn)象:
①在螺旋不同轉(zhuǎn)速下均未見輥輪有明顯退讓, 退讓油壓在各設(shè)定值下升值均很小, 遠(yuǎn)未達(dá)到( 事后發(fā)現(xiàn)的) 蓄能器氣囊充氣壓力.
② 生物質(zhì)型煤普遍沖上裂嘴, 在出料皮帶上即易跌為兩半, 風(fēng)干后成型仍易發(fā)生隨機(jī)性和相對(duì)較輕的裂嘴現(xiàn)象.
③ 臨沂風(fēng)干煤( 含水量~ 3%) 成型達(dá)到實(shí)用要求, 形狀較為規(guī)整, 腳踩站人不裂, 拋高跌落不易碎; 大同風(fēng)干煤( 含水~ 4%) 僅能在出料皮帶上保持完整型煤形狀, 自皮帶下落后即易跌為兩半.
④ 兩半型煤機(jī)械強(qiáng)度良好, 亦隨生物質(zhì)配比和成型壓力的提高而增強(qiáng).前2種現(xiàn)象表明對(duì)輥高壓成型存在著嚴(yán)重的物料上翻, 并延續(xù)至成型的終了. 實(shí)際上是高壓下物料的難以壓縮引發(fā)了反沖作用, 破壞了中低壓下原有的咬入?yún)^(qū), 削弱了對(duì)輥的卷料能力, 因而既不能產(chǎn)生明顯的退讓, 又剪斷了生物質(zhì)纖維對(duì)兩半型煤的交聯(lián)作用. 同時(shí)由于纖維的交聯(lián)作用牽扯著周邊煤料在徑向擠壓中成塊上移, 雙側(cè)剪切, 不能與型煤基體結(jié)成整體, 落下后脫離而成裂嘴. 利用這種上翻摩擦生機(jī)制, 促成生物質(zhì)局部軟化而增強(qiáng)兩半型煤的對(duì)接強(qiáng)度, 如現(xiàn)象③那樣在一定條件下是能夠?qū)崿F(xiàn)的. 這正是現(xiàn)有生物質(zhì)型煤成型機(jī)的主要成型機(jī)制. 預(yù)實(shí)送料螺旋的自動(dòng)調(diào)速只起一種輔助作用, 以取得更好而穩(wěn)定的成型效果. 這2項(xiàng)措施, 構(gòu)思很好, 但非根本性的解決辦法.
（3）工業(yè)成型改進(jìn)試驗(yàn)及初步結(jié)果；
根據(jù)上述成型試驗(yàn)的結(jié)果及認(rèn)識(shí), 按原機(jī)的裝配要求設(shè)計(jì)加工了新型輪, 換下了舊型輪,并在型煤成型中拆下了預(yù)實(shí)送料螺旋, 試驗(yàn)用料和操作方法同（1）**改進(jìn)試驗(yàn)中雖發(fā)現(xiàn)退讓油壓異常升高, 不能象定壓退讓那樣緩解滑動(dòng)剪切, 但仍取得良好的成型效果( 見表2) .
圖片：
1)物種下的數(shù)值為其含水百分率; 大同煤和無(wú)煙煤為經(jīng)晾曬的露天末煤, 大同煤在露天存放4年; 臨沂煤為冬季棚存風(fēng)
干煤, 歷次測(cè)試含水率為07%~26%.
2)氣囊充氣壓力要求10MPa, 經(jīng)15級(jí)新表校正, **退讓油壓為13MPa.
此結(jié)果突出表明了新型輪提高成型壓力的超常能力, 反映出緩解滑動(dòng)剪切的**性能, 亦在對(duì)煤種普適性和許可水分等方面初步顯示出**的優(yōu)勢(shì).
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