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1、I目 录1 绪论 .- 1 -1.1 设计的目的与意义 .- 1 -1.2 国内外生物质成型机的发展现状 .- 3 -1.2.1 国外发展现状 .- 3 -1.2.2 国内发展现状 .- 3 -1.3 目前主要的成型机类型及其成型方法 .- 6 -1.3.1 活塞式成型机 .- 6 -1.3.2 螺旋式成型机 .- 7 -1.3.3 模压颗粒成型机 .- 7 -1.4 秸秆燃料成型加工技术与装备发展趋势 .- 7 -1.5 秸秆成型技术存在的问题 .- 8 -1.5.1 成型机的问题 .- 8 -1.5.2 成型原料问题 .- 9 -1.5.3 配套设备问题 .- 9 -2 秸秆燃料挤压成型机
2、的结构及成型原理 .- 9 -2.1 秸秆燃料挤压成型机的结构设计 .- 9 -2.2 秸秆燃料挤压成型机的成型原理 .- 11 -3 主要部件的设计 .- 12 -3.1 电动机的选择 .- 12 -3.2 套筒的设计 .- 12 -3.2.1 套筒结构设计 .- 12 -3.2.2 套筒基本参数的确定 .- 13 -3.3 模头的设计 .- 13 -3.3.1 模头设计的基本原则 .- 14 -3.3.2 模头材料要求 .- 14 -3.4 螺杆的设计 .- 14 -3.4.1 螺杆结构的设计 .- 14 -3.4.2 螺杆基本参数的确定 .- 15 -3.4.2 螺杆的强度校核 .- 1
3、6 -3.5 传动装置的设计 .- 17 -II3.5.1 设计功率 .- 17 -3.5.2 选取 V 带型号 .- 18 -3.5.3 确定带轮基准直径 .- 18 -3.5.4 确定中心距 a 和带的基准长度 .- 18 -3.5.5 验算包角 .- 19 -3.5.6 确定带的根数 .- 19 -3.5.7 定初拉力 .- 19 -3.5.8 计算轴压力 .- 20 -3.6 轴的设计 .- 20 -3.6.1 轴材料的选择 .- 20 -3.6.2 轴径的确定 .- 20 -3.7 轴承的选择 .- 23 -4 结论 .- 24 -参考文献 .- 25 -致谢 .- 27 -11 绪
4、论1.1 设计的目的与意义伴随着人类社会的不断进步，在利用资源取得一个又一个的胜利的同时人们惊异地发现：地球母亲能够提供给我们的资源已越来越少了，而且这些资源也自然而然的包括了为我们的生活提供保障的那些能源。这绝对是我们应该重视起来的问题，否则能源问题将带来毁灭性的灾难。因此，为了人类社会持续发展，开发新能源已势在必行 。1目前，世界上能源消耗主要是以煤炭、石油和天然气为主的不可再生的化石能源。由于他们的不可再生性，其利用是以消耗地球资源为代价。据统计 ：目2前占全球能源消耗总量近 50的石油和天然气在 21 世纪中叶将耗尽，而其他常规能源也将随着全球人口的迅速增加、经济的高速发展和人们生活水
5、平的不断提高而逐渐要枯竭，中国的能源状况比起全球的能源状况来就更为严峻了。人类使用能源的无限性与常规能源储量的有限性形成一对尖锐矛盾，而解决这一矛盾的主要办法就是“开源节流” ，开源即开辟新的能量源泉，节流即节约常规能源，两者缺一不可。另外，作为世界主要能源的化石能源在为人类作出巨大贡献的同时，也在严重地破坏人类的生存环境，其主要表现在：排放大量的 和 ，而 和2SON2S等气体浓度的增加将会对人类的健康造成直接的危害，并产生“温室效应” 。2NO另外就是石化能源的燃烧产生大量的粉尘，这也是直接威胁人类健康的。所以，现在作为新能源出现的可再生能源将是人类社会未来能源的基石，它必将在不久的将来替
6、代石化能源。可再生能源主要有风能、水能、太阳能和生物质能 。其中生物质能是指利3用生物质产生的能源，是一种高效和廉价的太阳能浓缩储存方式，是唯一一种可储存和运输的可再生能源，而且由于生物质是指有机物中除化石燃料外的所有来源于动植物并能再生的物质，所以生物质能分布最广，不像风能、水能、太阳能，要受到天气和自然条件的限制，只要有生命的地方即有生物质存在，也就可以利用生物质能。因此，可以说生物质是地球上一个巨大的能源库。生物质的种类很多，通常包括以下几个方面 ：一是木材及森林工业废弃物；4二是农业废弃物；三是水生植物；四是油料植物；五是城市和工业有机废弃物；六是动物粪便。全世界约有 25 亿人生活能
7、源的 90以上是生物质能。生物质能储量大，燃烧容易、污染少，有害成分低，更具特色的是生物质能燃料燃烧所释放出的 大体上相当于其生长时通过光合作用所吸收的 ，所2CO2CO以燃用生物质能时 的排放量可以认为是零，甚至有所减少（考虑到燃烧后草木灰中含有大量的 ） ，这是气、油、煤等常规能源所无法比拟的。因此，生3K物质能在世界能源结构中占有十分重要的地位，特别是在广大农村和经济不发达2地区，生物质能的应用仍占有很大的比例 。5目前，欧盟许多国家已经把发展生物质能源作为解决本国就业、替代化石能源和减少大气污染等问题的战略措施来对待。然而作为生物质的一部分秸杆和颖壳等农业废弃物在我国却仍在被极大的浪费
8、着：我国每年生产秸秆 6 亿多 t，其中大约 0.28 亿 t 用于造纸，1.13 亿 t 用作饲料，1.08 亿 t 还田，3.5 亿 t 用作燃料或就地荒烧。当前收获、打捆、运输、储藏、干燥等环节的加工利用水平都比较低。人们虽然对某些环节进行了研究，但没有进行大面积的推广，尤其是在利用农作物秸秆作为煤的替代燃料方面基本上没有成功的模式，这样就导致了近几年出现的大面积荒烧现象，造成每年数亿吨的生物质能源白白浪费，还造成了大气的严重污染，大大加重了政府工作的负担。社会的需求把科学研究推向了研究的前沿，秸秆成型燃料技术的研究就是为适应这种需求而开展的。但是，生物质能也有其缺点热值及热效率低，体积
9、大，不易运输，直接燃烧生物质的热效率仅为 1030，因此作为高效洁净燃料必须加工成型。生物质致密成型技术就是在这种情况下产生的，他是将各类松散的生物质原料（主要是农作物秸秆、农产品加工废弃物、林木加工废弃物等）用机械加压(加热或不加热)的方法，使原来松散的、没有一定形状的原料压缩成具有一定形状的、密度较大（0.81.4g/cm ）的成型燃料成型后的原料的热性能要优于木材,热3值为 1417 MJ/kg,相当于中质烟煤,可直接燃烧,同时具有黑烟少,火力旺、燃烧充分,不飞灰、干净卫生等优点, 和 极微量排放。2SON6生物质固化成型燃料具有加工简单、成本较低、便于储存和运输、易着火、燃烧性能好、热
10、效率高的优点，可作为炊事、取暖的燃料，也可以作为工业锅炉和电厂的燃料。对生物质能源资源丰富的贫油、贫煤国家来说，生物质能源必将成为一种发展前景非常可观的替代能源。中国作为一个迅速崛起的发展中农业大国，在保护环境的前提下，要实现国民经济的持续增长，必须改变传统的能源利用和能源生产方式，开发利用生物质资源，生产清洁能源是一项必然的选择。作为人类传统燃料的农作物秸秆，是来源于太阳能的一种可再生能源，具有资源丰富含碳量低的特点，加之在其生长过程中吸收大气中的 CO2 而成为碳元素的汇（Sink）而被称为清洁能源。近年来随着农业生产经济水平的不断提高，农村生活用能中高品位的商品能源的比例增加，秸秆所占的
11、比重正逐步下降。燃烧秸秆成为被替代的对象，田间地头或田间焚烧的秸秆量逐年增加，这种污染在收获季节集中排放，使得短时间内大气质量严重恶化，成为一个严重的社会问题。本课题主要研究了废弃的农作物秸秆转化为高品位的能源，替代部分煤炭、石油等化石燃料，来提高农民的收入，缓解农村能源紧张的局面，从而实现农村能源的可持续发展。 开发利用生物质能对中国农村更具特殊意义。中国 80人口生活在农村，秸秆和薪柴等生物质能是农村的主要生活燃料。尽管煤炭等商品能源在农村的使用迅速增加，但生物质能仍占有重要地位。1998 年农村生活用能总量 3.65 亿吨标煤，其中秸秆和薪柴为 2.07 亿吨3标煤，占 56.7。因此发展生物质能技术，为农村地区提供生活和生产用能，是帮助这些地区脱贫致富，实现小康目标的一项重要任务。由上述可知，生物质成型技术是我们目前必须加紧研究的重大课题，而且需要我们去努力解决的问题还非常多。 1.2 国内外生物质成型机的发展现状1.2.1 国外发展现状从 20 世纪 30 年代美国开始了压缩成型燃料技术的研究，并研制了螺旋压缩机至今共有包括：日本、西德、意大利、丹麦、法国、德国、瑞典、瑞士、比利时，泰国、印度、越南、菲律宾、南非等国家先后加
