針對原有生物質型煤高壓成型機的局限性和不經濟性, 成功地開發了完全利用生物質纖維的交聯作用實現成型的新產品-型煤壓球機,初步考察了煤種、成型壓力、生物質形態及配比和成型水分對新方法成型性能的影響. 結果表明:新方法對不同煤種和生物質普適性強; 型煤壓球機性能隨生物質配比的提高而增強, 純生物質成型性能優異,適宜的低配比為15%;能將生物質交聯作用固結下來的成型壓力特征值< 120MPa, 過高的成型壓力反而產生負面影響;適當調高生物質配比和降低成型壓力能顯著緩解水分對高壓成型的不利影響,大同煤的許可成分高達10%以上.

    型煤壓球機是生物質型煤技術開發利用煤和生物質能的新途徑. 它充分利用了煤和生物質自身的優勢, 便于保證燃料熱值, 利于克服常規型煤性能的不足, 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纖維的網絡連接作用可省去粘結劑的使用, 也沒有后續烘干工序, 因此能大大降低加工成本. 開發生物質型煤成型技術的關鍵是如何實現生物質纖維代粘結劑的作用. 鑒于現有生物質型煤高壓成型機存在著為其成型機制所決定的局限性和不經濟性, 尚需研究新的成型機制.
 
    1、現有生物質型煤成型機的技術特征現有的生物質型煤高壓成型機沿用了習慣上采用的工業對輥成型技術. 以國內引進的日本成型機為例, 采用兩半型窩對接的成型方式,只是針對生物質的物性, 在對輥上方料煤空間增設了預實送料螺旋及自動控制裝置, 包括驅動電機、自動調速裝置和減速機. 這種對輥成型方式潛藏著一個為其成型機制所決定的不利于成型的隱患. 即當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動所能產生的壓力梯度時, 必然發生部分物料相對輥面滑動上翻. 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到準不可壓縮狀態之后繼續擠料升壓, 勢將引起劇烈的滑動剪切, 破壞生物質纖維對兩半型煤的交聯作用.原有生物質型成型機的特征之一就在于利用滑動摩擦生熱, 使生物質達到軟化點析出木質素類粘結物而使兩半型煤對接. 其特征之二則在于螺旋的自動調速. 按理僅起預實作用的螺旋不必自動調速, 定量輸送上料和螺旋的二次均料作用, 會使調好的預實度相當穩定. 自動調速的真實作用在于將定量供料轉變為脈沖供料, 造成輥輪往復不斷的退讓, 以利用突升的脈沖協同摩擦力提升成型壓力, 繼而靠蓄能器的回彈主動旋壓維持成型壓力, 從而緩解高壓成型中的滑動剪切. 這兩個技術特征, 前者因勢利導, 然易誤導向過高的成型壓力, 且需嚴格控制水分; 后者物盡其用, 而實際作用如何尚不得而知, 擬通過工業成型試驗加以驗證和甄別, 同時斷明現有成型機之結癥, 以探尋更**的成型方法和技術手段。
  
    2、工業成型試驗

（1）試驗裝置及條件；

    工業成型試驗在北京市豐臺煤炭機械廠研制的對輥高壓成型機及其配套的生產線上進行. 該成型機基本結構特征與日本成型機相同,只是預實送料螺旋采用手調變速, 與自動調速的日本成型機在成型機理上有一定差別. 試驗主煤種有大同煤和臨沂煤, 經通用粉煤機粉碎,露天堆存和部分棚存風干. 生物質有稻草和玉米秸2種, 由1臺飼料粉碎機粉碎. 按不同生物質配比, 經輪碾混合, 所需的末煤調濕工作亦在此混合過程中完成, 再經上料斗和皮帶輸送機送料, 上機成型. 試驗用料的粒度分布見表1.

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（2）原成型方式的工業試驗觀察和分析；

   通過在預實送料螺旋不同轉速和不同成型壓力下的成型效果觀察, 發現有如下現象:

①在螺旋不同轉速下均未見輥輪有明顯退讓, 退讓油壓在各設定值下升值均很小, 遠未達到( 事后發現的) 蓄能器氣囊充氣壓力.

② 生物質型煤普遍沖上裂嘴, 在出料皮帶上即易跌為兩半, 風干后成型仍易發生隨機性和相對較輕的裂嘴現象.

③ 臨沂風干煤( 含水量~ 3%) 成型達到實用要求, 形狀較為規整, 腳踩站人不裂, 拋高跌落不易碎; 大同風干煤( 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 兩半型煤機械強度良好, 亦隨生物質配比和成型壓力的提高而增強.前2種現象表明對輥高壓成型存在著嚴重的物料上翻, 并延續至成型的終了. 實際上是高壓下物料的難以壓縮引發了反沖作用, 破壞了中低壓下原有的咬入區, 削弱了對輥的卷料能力, 因而既不能產生明顯的退讓, 又剪斷了生物質纖維對兩半型煤的交聯作用. 同時由于纖維的交聯作用牽扯著周邊煤料在徑向擠壓中成塊上移, 雙側剪切, 不能與型煤基體結成整體, 落下后脫離而成裂嘴. 利用這種上翻摩擦生機制, 促成生物質局部軟化而增強兩半型煤的對接強度, 如現象③那樣在一定條件下是能夠實現的. 這正是現有生物質型煤成型機的主要成型機制. 預實送料螺旋的自動調速只起一種輔助作用, 以取得更好而穩定的成型效果. 這2項措施, 構思很好, 但非根本性的解決辦法.

（3）工業成型改進試驗及初步結果；

   根據上述成型試驗的結果及認識, 按原機的裝配要求設計加工了新型輪, 換下了舊型輪,并在型煤成型中拆下了預實送料螺旋, 試驗用料和操作方法同（1）**改進試驗中雖發現退讓油壓異常升高, 不能象定壓退讓那樣緩解滑動剪切, 但仍取得良好的成型效果( 見表2) .

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1)物種下的數值為其含水百分率; 大同煤和無煙煤為經晾曬的露天末煤, 大同煤在露天存放4年; 臨沂煤為冬季棚存風
干煤, 歷次測試含水率為0
7%~2
6%.

2)氣囊充氣壓力要求10MPa, 經1
5級新表校正, **退讓油壓為13MPa.

  此結果突出表明了新型輪提高成型壓力的超常能力, 反映出緩解滑動剪切的**性能, 亦在對煤種普適性和許可水分等方面初步顯示出**的優勢.

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