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针对原有生物质型煤高压成型机的局限性和不经济性, 成功地开发了完全利用生物质纤维的交联作用实现成型的新产品-型煤压球机,初步考察了煤种、成型压力、生物质形态及配比和成型水分对新方法成型性能的影响. 结果表明:新方法对不同煤种和生物质普适性强; 型煤压球机性能随生物质配比的提高而增强, 纯生物质成型性能优异,适宜的低配比为15%;能将生物质交联作用固结下来的成型压力特征值< 120MPa, 过高的成型压力反而产生负面影响;适当调高生物质配比和降低成型压力能显著缓解水分对高压成型的不利影响,大同煤的许可成分高达10%以上.
型煤压球机是生物质型煤技术开发利用煤和生物质能的新途径. 它充分利用了煤和生物质自身的优势, 便于保证燃料热值, 利于克服常规型煤性能的不足, 又由于代替部分化石燃料, 因而能减少温室气体和SO2 的排放, 有利于防止气候变暖和酸雨污染. 更为重要的是生物质纤维的网络连接作用可省去粘结剂的使用, 也没有后续烘干工序, 因此能大大降低加工成本. 开发生物质型煤成型技术的关键是如何实现生物质纤维代粘结剂的作用. 鉴于现有生物质型煤高压成型机存在着为其成型机制所决定的局限性和不经济性, 尚需研究新的成型机制.
1、现有生物质型煤成型机的技术特征现有的生物质型煤高压成型机沿用了习惯上采用的工业对辊成型技术. 以国内引进的日本成型机为例, 采用两半型窝对接的成型方式,只是针对生物质的物性, 在对辊上方料煤空间增设了预实送料螺旋及自动控制装置, 包括驱动电机、自动调速装置和减速机. 这种对辊成型方式潜藏着一个为其成型机制所决定的不利于成型的隐患. 即当维持辊轮往下卷料的摩擦力不能克服辊间物料跟随辊轮同步转动所能产生的压力梯度时, 必然发生部分物料相对辊面滑动上翻. 辊间受挤物料特定的空间分布决定了上翻的不可避免性, 从而增大成型功耗, 亦使辊面容易磨损. 尤其是在辊间物料提前达到准不可压缩状态之后继续挤料升压, 势将引起剧烈的滑动剪切, 破坏生物质纤维对两半型煤的交联作用.原有生物质型成型机的特征之一就在于利用滑动摩擦生热, 使生物质达到软化点析出木质素类粘结物而使两半型煤对接. 其特征之二则在于螺旋的自动调速. 按理仅起预实作用的螺旋不必自动调速, 定量输送上料和螺旋的二次均料作用, 会使调好的预实度相当稳定. 自动调速的真实作用在于将定量供料转变为脉冲供料, 造成辊轮往复不断的退让, 以利用突升的脉冲协同摩擦力提升成型压力, 继而靠蓄能器的回弹主动旋压维持成型压力, 从而缓解高压成型中的滑动剪切. 这两个技术特征, 前者因势利导, 然易误导向过高的成型压力, 且需严格控制水分; 后者物尽其用, 而实际作用如何尚不得而知, 拟通过工业成型试验加以验证和甄别, 同时断明现有成型机之结症, 以探寻更**的成型方法和技术手段。
2、工业成型试验
（1）试验装置及条件；
工业成型试验在北京市丰台煤炭机械厂研制的对辊高压成型机及其配套的生产线上进行. 该成型机基本结构特征与日本成型机相同,只是预实送料螺旋采用手调变速, 与自动调速的日本成型机在成型机理上有一定差别. 试验主煤种有大同煤和临沂煤, 经通用粉煤机粉碎,露天堆存和部分棚存风干. 生物质有稻草和玉米秸2种, 由1台饲料粉碎机粉碎. 按不同生物质配比, 经轮碾混合, 所需的末煤调湿工作亦在此混合过程中完成, 再经上料斗和皮带输送机送料, 上机成型. 试验用料的粒度分布见表1.
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（2）原成型方式的工业试验观察和分析；
通过在预实送料螺旋不同转速和不同成型压力下的成型效果观察, 发现有如下现象:
①在螺旋不同转速下均未见辊轮有明显退让, 退让油压在各设定值下升值均很小, 远未达到( 事后发现的) 蓄能器气囊充气压力.
② 生物质型煤普遍冲上裂嘴, 在出料皮带上即易跌为两半, 风干后成型仍易发生随机性和相对较轻的裂嘴现象.
③ 临沂风干煤( 含水量~ 3%) 成型达到实用要求, 形状较为规整, 脚踩站人不裂, 抛高跌落不易碎; 大同风干煤( 含水~ 4%) 仅能在出料皮带上保持完整型煤形状, 自皮带下落后即易跌为两半.
④ 两半型煤机械强度良好, 亦随生物质配比和成型压力的提高而增强.前2种现象表明对辊高压成型存在着严重的物料上翻, 并延续至成型的终了. 实际上是高压下物料的难以压缩引发了反冲作用, 破坏了中低压下原有的咬入区, 削弱了对辊的卷料能力, 因而既不能产生明显的退让, 又剪断了生物质纤维对两半型煤的交联作用. 同时由于纤维的交联作用牵扯着周边煤料在径向挤压中成块上移, 双侧剪切, 不能与型煤基体结成整体, 落下后脱离而成裂嘴. 利用这种上翻摩擦生机制, 促成生物质局部软化而增强两半型煤的对接强度, 如现象③那样在一定条件下是能够实现的. 这正是现有生物质型煤成型机的主要成型机制. 预实送料螺旋的自动调速只起一种辅助作用, 以取得更好而稳定的成型效果. 这2项措施, 构思很好, 但非根本性的解决办法.
（3）工业成型改进试验及初步结果；
根据上述成型试验的结果及认识, 按原机的装配要求设计加工了新型轮, 换下了旧型轮,并在型煤成型中拆下了预实送料螺旋, 试验用料和操作方法同（1）**改进试验中虽发现退让油压异常升高, 不能象定压退让那样缓解滑动剪切, 但仍取得良好的成型效果( 见表2) .
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1)物种下的数值为其含水百分率; 大同煤和无烟煤为经晾晒的露天末煤, 大同煤在露天存放4年; 临沂煤为冬季棚存风
干煤, 历次测试含水率为07%~26%.
2)气囊充气压力要求10MPa, 经15级新表校正, **退让油压为13MPa.
此结果突出表明了新型轮提高成型压力的超常能力, 反映出缓解滑动剪切的**性能, 亦在对煤种普适性和许可水分等方面初步显示出**的优势.
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