- 研究背景与意义
能源是人类社会生存和发展的重要物质基础，也是我国经济社会可持续发展的保障。当今社会，煤炭、石油和天然气等化石能源仍然是我国乃至世界范围内的主要燃料。其中我国能源结构主要以煤炭为主，这是我国目前雾霾严重的重要原因之一，已经严重影响到了我国居民的生活，不符合人民对美好生活的诉求，不适用于可持续发展的理念。故而改善当前能源消耗结构，已经是我国一个不可忽视的任务。
在众多的新能源中，我国作为农业大国，生物质能源的开发与利用则占据了重要地位。以秸秆为例，致密成型后的秸秆，其形式为具有规则形状和较高密度的固体，再结合碳化、气化和液化相关技术后，利用相关设备将成型燃料热解、发酵、提炼，最后可形成诸多重要能源产物，是一种极具潜力的可再生能源。故而生物质的致密成型技术变得尤为关键。
目前最常用制粒机是的是环模制粒机。制粒机的品质对颗粒的产量、质量等起着决定性作用。目前国内制粒机普遍存在成本较高、生产率偏低、能耗较高、使用寿命较短等问题 。本课题旨在设计一款可以最大限度解决上述问题的
生物质环模制粒机，可以更加高效，生产率较高的进行颗粒制造。
- 国内外研究现状分析
从20世纪80年代起，我国就开始致力于生物质固体成型技术的研究。1996年，辽宁省农牧业机械所申请了环模压块机构的专利[1]。直至目前，我国的环模成型机还处于商业化的初步阶段，相对于国外来说，有所欠缺，但随着近几年的发展，已经有所进步。国外的环模成型机适用原料主要是木屑等林业废弃物，其所制造出来的产品多为颗粒燃料，且已经具备规模化和自动化，生产水准较高，但价格昂贵[1,12-15]。国内的制粒机成型设备，现在主要分为三种类型：螺旋挤压式、活塞（机械或液压）冲压式和模压（平模和环模）式[2]。这三种都有各自的优点与不足之处。螺旋式为最早开发的制粒机，成产出的生物质成型燃料不仅可以直接进行燃烧，还可以深加工用于化工行业[3]。活塞式成型机设备生产成本低，可用于各类农作物秸秆，但是该设备间歇成型，噪声大，污染大，有不少的缺陷[3]。目前国内主流技术则为模压式，模压式成型机又可称为压辊式成型机，具有成产率高，适应性强和成型品质好的各项优点。国内秸秆类生物质成型设备有80%采用此种成型机[2，11]。
- 生物质压缩成型理论依据与影响因素
关于成型机生产制粒的理论依据，国内外早已有了深刻研究。植物细胞中含有纤维素、半纤维素和木质素。其中木质素是非晶固体，没有固定熔点，但是它具有软化点，当温度达到200-300℃时，会逐渐软化与液化，此时通过成型机给予植物一定压力，木质素就会与纤维素黏结，并与周围颗粒胶接，冷却之后，即可固化成型[4]。而纤维素的含量高低，则代表了植物细胞机械组织的发达与否，所以，纤维素的多与少与植物颗粒的成型难易度息息相关。
生物质在固化成型的过程中则需要考虑诸多因素，这些因素的存在影响着成型机的结构设计等方面。故而对影响因素的研究，是设计成型机的前提。国内外现主要研究的影响因素有：原料种类、原料粒度、原料含水率以及成型力度和成型温度、成型模具尺寸和形状等[4，5]。其中成型力度、成型温度以及模具尺寸和形状则是本项目需要特别关注，并在成型机的设计与试验测试方面需要考虑的。比如，成型压力的大小影响着成型机的产量和制粒的质量。而对于模具形状与尺寸来说，由于成型机多采用挤压成型的方式，故而摩擦力的大小与成型质量高低则有重要关系，同时摩擦力的大小又与模具尺寸和形状有关[4，5],所以，成型机的设计不可避免的要考虑到此点因素。
四、制粒机的工作过程与寿命影响因素
成型机的制粒过程是设计生物质环模制粒机的核心步骤之一，制粒过程的
研究与分析则体现了制粒机的设计思路，环模制粒机的核心部件是环模和压辊
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