0、引言
我国是农业大国，农林废弃物资源十分丰富。据保守估计，全国农作物秸秆年产量为6亿t左右，除去部分作为造纸原料和畜牧饲料外，大约3亿t可作为燃料利用，折合约1.5亿t标准煤。但农作物秸秆具有资源分散、能量密度低、容重小和储运不方便等缺点，严重地制约了其大规模应用。秸秆成型颗粒燃料是生物质能开发利用技术的发展方向之一，农作物秸秆成型后作为燃料具有可再生性及排放污染性小的特点，是化石燃料的重要替代燃料之一。秸秆燃料成型技术可将各类农作物秸秆原料经粉碎和高压成型等环节，使原来分散的、没有一定形状的原料压缩成具有一定几何形状和密度较大的成型燃料．该燃料可应用于工农业生产和生活领域，市场需求量巨大，前景广阔。目前，每到农忙季节，无法处置的秸秆被随意焚烧，不仅浪费资源而且严重污染环境，秸秆燃料成型技术对于保护生态环境、减少一次性能源消耗意义重大，具有明显的经济、环境和社会效益，秸秆颗粒机压制的秸秆颗粒燃料如下所示：
自20世纪80年代中期，我国就开始了成型燃料的开发研究，一方面组织科技攻关，另一方面引进国外先进机型，经消化、吸收，研制出各种类型的适合我国国情的生物质压缩成型机，用以生产棒状、块状或颗粒状生物质成型燃料。秸秆燃料成型设备类型按成型原理主要有三大类，即：螺旋挤压成型机、柱塞冲压式成型机和模辊挤压式颗粒成型机。30码期期必中生产的是环模式秸秆颗粒机。目前，农作物秸秆固化成型设备存在有生产率低、成型能耗高、主要工作部件寿命短、机器故障率多、费用高等方面问题。为此，在研究其他类型秸秆燃料成型机结构特点的基础上，设计了9JZ-32型秸秆燃料成型机。该机采用平模挤压成型技术，产量高、能耗相对螺旋挤压和活塞冲压技术低，其能够适应的原料广，设备的系统结构简单、体积小、质量轻，可移动性强，颗粒成型能耗低、成本低，能够得到较好的应用和推广。1、整机结构及工作原理
1.1整机结构
9J2-32型秸秆燃料成型机是一种动辊平模式秸秆燃料成型机。主要由加料斗、压辊部件、平模部件、主轴部件、出料斗、机架、变速箱、电动机等组成。该机把秸秆等生物质原料粉碎压缩制成高效、环保的成型燃料，具有产量高、耗电少、操作简单、环境无污染等优点。
1.2工作原理
该机配置Y250M-8电动机，动力经联轴器传递给变速箱，输出轴与9J2-32型秸秆燃料成型机的主轴部件直联，形成了一个结构紧凑、效率高的传递动力系统。工作时，将准备压制的秸秆或牧草粉碎成30 mm以内的小段，含水率控制在15%～30%范围内，经加料斗将物料送人秸秆燃料成型机内：主轴部件带动压辊部件转动，压辊轮紧贴在多孔平模上，当压辊轮旋转时，即把秸秆物料从模孔中强制挤出，形成柱状物料，经出料斗收集，回凉后装袋包装。
2、主要工作部件选型与设计
2.1机架的设计
机架是机器的基础框架，由中间筒和底座等组成。底座采用优质国标槽钢焊接而成，在机架主要结合部加以必要的支撑以保证机架的强度，底座上主要安装有电动机、减速箱以及中间筒等部件。中间筒用碳素钢板焊合，两端焊合法兰盘，其上部支撑平模部件，下部与底座连接。整体结构设计紧凑，可靠。
2.2平模部件设计
平模是秸秆燃料成型机的关键部件，又是主要易损件，平模的材料及热处理与平模的使用寿命密切相关。该机采用优质合金结构钢40Cr，锻造毛坯经机加工后，进行渗碳淬火处理，使其表面硬度达到HRC58-62，具有足够的表面硬度和韧性，提高了使用寿命。
平模的孔形、厚度、开孔率以及模孔的排列方式、长径比对结构强度及使用寿命有很大影响，并直接影响制粒质量、生产率及能耗。压模的孔径太小、厚度太大会使生产效率降低，且增加其成本费用，但如果孔径太大、厚度不够就会使成型颗粒密度松散，影响成型燃料的质量；开孔率的选择要在保证压模结构强度的条件下尽可能地增加开孔率来提高生产率。
2.3压辊部件的设计
压辊部件是秸秆燃料成型机的主要部件，与平模部件共同作用将秸秆物料挤压入模孔，在模孔中受压成型。成型压力是秸秆压缩成型最基本的条件，原材料被施加足够的压力后才能够成型，压力不足时将不能成型，而压力到达一定值后继续增加，成型燃料密度的增加会变得缓慢。该机压辊部件采用三轴均布结构，受力均匀，运转平稳；在相同的出模时间内较二轴结构挤压次数增多，成型率高，并且增加了压制区，提高了生产效率。
9J2-32型秸秆燃料成型机的压辊制成锥形，设计了100锥角。使其两端与模盘内、外圈线速一致，不出现轮与模的错位摩擦，减少了阻力，降低了动能损耗，延长了模具的使用寿命；物料受力一致，增加了成品的均匀性。另外采用大直径压辊，加大了轴承承受力，提高了设备的寿命，压力大，对原料的适应性广：增加了攫取角度使压制室空间得到增加，从而提高了生产效率。
该机压辊具有自动调节功能：利用推力轴承双向旋转的原理自动调节压力角度，使物料不挤团、不闷机，保证出料成型的稳定。采用带成型槽模盘与压辊相配合结构，在物料被压缩前物料均衡结构将多余物料驱走使物料在模盘成型孔上面，保证压辊作用力直接传递给被压秸秆物料，提高效率，降低成型电耗。
压辊部件结构如图3所示。压辊材料采用优质合全结构钢40Cr机加工后，进行渗碳淬火处理，使其表面硬度达到HRC52-56，具有足够的表面硬度和韧性，其硬度略低于平模表面硬度，从而使平模与压辊具有合理的匹配使用寿命。压辊的表面设计为拉丝表面，使其表面粗糙，以增加摩擦系数，提高防滑能力；并且沟槽做成封闭型，以减少物料的滑移。
2.4主轴部件的设计
主轴部件连接变速箱与压辊部件，传递动能。主轴转速对生产率、能耗影响较大，提高转速能够增大生产率，降低能耗。根据试验结果，取n=108r/min。模辊间隙对成型率影响很大，间隙越大，成型率越低，该机主轴部件上设计安装了模辊间隙调整垫，工作中能够将间隙调整到最优值0.2 mm。主轴材料采用优质合金结构钢40Cr机加工后，进行调质热处理，使具有足够的强度和表面硬度，从而提高了使用寿命。
2.5电机及变速箱的设计选型
根据理论计算和实测，采用Y250M-8型电机，主要参数为380V，30 kW，735 r/min。变速箱设计为齿轮减速，速比为6:41，运行良好。
3、9J2-32型秸秆燃料成型机的主要技术指标
3.1该机主要技术指标
产量：3t/h;功率：30kW。
3.2秸秆成型燃料主要技术参数
密度：800-1400 kg/m3；水分<15%。
秸秆成型燃料燃烧后的灰分处理：燃尽率可达96%．剩余40/0的部分可以回收做钾肥，实现了“秸秆—燃料_+肥料”的有效循环。
3.3影响秸秆燃料成型的因素
秸秆原料的种类、含水率、粒度大小和均匀性对秸秆燃料成型均有影响。秸秆应粉碎成30 mm以内的小段，利用干燥设备或系统将秸秆干燥到合适的含水率，以15%-20%之间为最佳。另外，成型后注意不要随即装袋，因热胀冷缩的原理，待冷却后再装袋运输。
4、结语
9J2-32型秸秆燃料成型机设计完成后进行了试验，并测试了相关技术数据。该机物料适应性广、产量高、吨料耗电低、机械运行寿命长维修率低、操作简单使用方便。秸秆经成型机加工后，方便运输、保存，满足了商品化的要求。秸秆燃料可替代煤炭用于炊事、取暖、发电等多种用途，生物质燃料与矿物质燃料相比对环境污染小，易取、价廉、资源丰富。随着煤、石油和天然气的存储日益减少，其价格不断上涨，作为可再生能源的秸秆成型燃料将成为化石燃料的有益补充和替代燃料之一，其价格也将随之升高。我国是农业大国，农林废弃物资源十分丰富，如转化为秸秆燃料，其经济效益和社会效益是十分巨大的。
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