生物质粉碎系统的实验研讨

　　1用于粉体破碎的主要设备。

　　1.1破碎系统新工艺概述。

　　本文主要介绍了一套用于生产极细生物质粉体的破碎系统，物料自喂料口加入后在一个封闭的系统中自行流转，直到细粉体排出，中间过程无须人工操作，得到的生物质粉体平均粒径可达到120目，即粒度在0.105～0.149mm.本套系统主要由进料工作台，粗破碎机，精破碎机，旋风除尘器，粉体收集料斗，极细粉体收集布袋，风机等组成。

　　1.2粗破碎机。

　　（1）工作原理。

　　本系统中的粗破碎机也称为卧式破碎机，一级破碎机。运行时，工作台上的原料借助手动推力和破碎室内刀片高速旋转形成的负压以及系统尾部风机的联合作用进入破碎室。物料在破碎室中经刀片高速剪切磨削，以及物料之间的碰撞摩擦而逐渐被破碎为小颗粒及短纤维丝，较小较轻的物料脱离高速圆周运动的轨道进入出料口，而较大较重的物料则继续留在破碎室内被破碎。

　　（2）粗破碎机结构。

　　粗破碎机主要由进料口，圆形中空破碎室，出料口组成。破碎室底面直径为1000mm，高为600mm，电动机转速为2960r/min，采用皮带传动，以减少对轴的损害，皮带盘传动比为1：1.根据转速和生产量选用15kW电动机，完全可以满足一般生物质破碎的需要。在破碎室尾部上端的圆管出口处有一个筛网，防止粗破碎时狭长且轻细的纤维丝从出口处进入细破碎机中。

　　在整个粗破碎机中，刀片的设计是至关重要的，它的具体特点如下。

　　①通常薄刀片可显着提高生产率和降低功率消耗，因此在不影响其使用寿命的前提下，我们采用较薄的刀片，本破碎机中刀片厚度为4mm.②刀片越多，物料被破碎的机会也越大，但刀片过多，也会增加破碎机的空载功率，因此在保证生产率的情况下，应尽量减少刀片数量。本破碎机选用的是7组刀片（每组2片刀片）。

　　③破碎机中刀片的排列形式很重要，刀片应均匀分布在破碎室的宽度上，并要保证轴的动平衡和静平衡及物料能均匀地分布在破碎室内。本破碎机的刀片交错平衡排列，相邻两组为垂直布置，平衡性比较好，刀片在破碎室的宽度上分布也比较均匀。

　　④本系统中物料为秸秆，质地较坚硬，使得刀片所受的冲击载荷对锁刀片的销和轴有一定的影响，因此本破碎机中的刀片没有设计为固定式，刀片与锁，销之间是一种松动的联接形式。

　　（3）粗破碎产物分析。

　　粗破碎产物中除了细，中，大颗粒物之外，还含有纤维丝，纤维丝为物料的表皮。以秸秆为例，其纤维丝平均长40mm.表1是秸秆破碎产物平均直径分布表（各粒度分布选用质量百分比）。

　　1.3精破碎机。

　　本套系统中的精破碎机也可称为二级破碎机，立式破碎机，用于对粗破碎产物进行细破碎。精破碎机配置4台相同电机，额定功率均为15kW，额定电流为28.9A，转速为2890 r/min.动力传输采用皮带传动的方式，皮带盘传动比为1：1.（1）工作原理。

　　精破碎机主要由进料管，破碎室，出料管及动力传动装置组成。工作时，粗破碎产物因破碎室内的负压迅速由各组刀片附近的入口进入精破碎机。进入精破碎系统的物料的平均粒度小于5 mm，在精破碎机中物料主要是借助电机的高速旋转实现与刀片间的研磨以及物料间的互磨以达到更细的粒度。经研磨与互磨后，粒度小的物料会浮在上层，随后被风机从破碎室上端的出口抽到旋风除尘器中，而相对大的颗粒由于重力的原因则留在下层继续被破碎。

　　（2）精破碎机结构。

　　由于粉体较轻易漂浮，因此将进料口设计在精破碎机底部，出料口在顶部。另外，切向喂入能使物料直接进入刀片*大线速度区域，它比轴向喂入的生产效率要高10%～20%，因此精破碎机上的4个进料口分别布置在4组刀片的切线方向上。

　　（3）精破碎产物分析。

　　经精破碎机破碎后的秸秆颗粒粒径在60～200目。

　　1.4旋风除尘器。

　　从精破碎机出来的粉体进入旋风除尘器（进口位于其上端）后，小的颗粒从旋风除尘器上端另一侧的出口进入尾端的布袋中，而大的颗粒则沉降到旋风除尘器的底部，进入与之连接的大料斗收集器中。

　　1.5风机。

　　风机装在整个系统的*尾端，风机形成的负压使被破碎的细物料不断涌向下一个装置，直至到达布袋或大料斗收集器。风机不仅可以降低物料在破碎过程中的湿度和温度，也可以降低各破碎室的温度，有效防止系统中有可能出现的堵塞情况，并能防止粉尘外泄。因此风机在整个系统中起着至关重要的作用。

　　一般而言，风量过小，会使系统的产率降低，严重时会造成粉体堵塞系统；风量过大，收集到的粉体又不够细。因此，应根据系统的需要选择合适的风量。

　　2运行结果分析。

　　2.1系统运行中粗破碎机和精破碎机的电流情况。

　　本系统中粗破碎机和精破碎机所使用的电动机均为15kW电机，额定电流为29.8A.在运行过程中为了减少对电机的损耗，加料时要通过工作台旁边的电控柜严格控制加料速度，使电机电流控制在额定电流以内。在试验中，粗破碎机的电流一直稳定在20～25A，平均值为23A；风机电流在3～5A，平均值为4.5A；精破碎机中4组刀片的电流有所波动。由表3可以看出，在25min时，4组刀片电流均达到一个高峰，说明此时喂料过快；在45min时，4组刀片电流基本都接近额定电流，此时应减慢加料速度。

　　2.2经济分析。

　　本系统每小时耗电66.58kWh，当地电价为0.70元/kWh，则每小时电费为46.61元。本套系统的产量为500kg/h，则系统生产1t玉米秸秆粉体需电费93.22元。

　　每收购1t玉米秸秆原料需120元（含运输费用）。在生产中，按一天两班工作制，每天工作8h，生产量为5t/d计算，每生产1t粉体需人工费10元，每吨粉体的包装及运费需25元，可初步计算出每生产1t粉体的成本为253.22元。

　　3结论。

　　本破碎系统得到的产物平均粒径为120目，产率能达到500kg/h，每吨成本为253.22元。

　　系统中的两大主要设备DDD粗破碎机和精破碎机的额定电流均为28.9A，但运行时平均电流为20～25A，因此设备的使用效率并未达到*佳状态，应通过调节转速，风量等工艺参数使设备的使用状况达到*佳状态。

　　由于粗破碎机和精破碎机转速高，再加上刀片对物料的高频率冲撞，使得系统噪音较大，因此要尽量提高零部件的加工精度和装配水平，维持好轴的动平衡。