秸秆类生物质原料筛分除杂试验及滚筒筛改进

原料的较佳筛分粒度范围，提高原料的纯洁度，优化设计农作物秸秆等剩余物作为清洁的可再生能源，压缩一个连接在粉碎机和成型机之间的除杂装置。以为了成成生物质成型燃料，可直接替代煤炭，应用潜力巨大【l】。但     型的玉米秸秆燃料品质，为秸秆的能源化利用提供参数
是，由于农作物秸秆原料中杂质较多(金属、塑料织物、粉 依据。尘、泥土、细砂石等)，影响生物质成型燃料产品质量。
在粉碎的秸秆中金属及塑料织物等大粒度杂质的含量较而粉尘、砂石等小粒度杂质在粉碎秸秆中的含量较高[61。粉尘成分复杂，其所含细砂石会加剧成型设备的关键部件磨损㈣，混合的灰尘与小粒度物料，会直接影响燃料发热量和燃烧特一[91。因此在秸秆成型生产中，应尽量过筛去除其中的小粒度杂质。

中国在筛上的研究与应用多集中在煤矿、冶金、化工建材等方面[9-Ⅷ，少有的用于生物质能源领域的研究也集中在原料获取[11】和物料输送【12—13]过程中，不能解决收获后的秸秆中小杂质的去除问题。故本文主要对粒径在10 mm以下的玉米秸秆原料进行研究。拟通过对不同粒度的玉米秸秆原料进行热工特性对比试验，研究灰尘等细颗粒物对玉米秸秆原料品质。秸秆在田间自然生长过程中，表面附着尘土等细小颗粒物，这些颗粒物大多积聚在粒度级别较小的原料中，使得秸秆原料粒度从0．6 mm开始，随着粒度减小，尘土等细颗粒物杂质所占比例不断增加，导致秸秆原料在小粒度级别下，挥发分含量减小，灰分含量增加。

 2．2沉降试验结果分析 

观察图1可知，3种粒度级别的物料在放入水中初期，大部分物料都漂浮在上层，而在静置24 h后，3种级别的物料呈现明显差异，粒度级别为>0．33～0．45 mm的原料仅有少量沉于量筒底部；粒度级别为0．2。0．33 mm的原料一半漂浮在上层，一半处于量筒底部；粒度<0．2 mm的原料大部分处于量筒的底部，仅有少部分漂浮在上层。将

 分离干燥的上浮物和下沉物称量，如表3所示：粒度级别<O．2 mm的原料下沉物占比例为83．22％，由于尘土砂石等杂质的比例远远大于秸秆的比例，故可判断，粒度级N<O．2 mm的原料中尘土砂石的质量分数为83．22％。

结合工业分析可知，粒度级SJJ<o．2 mm的原料具有尘土砂石等杂质含量过高、灰分高、发热量小的特点，而粒度

级别为0．2～0．33 mm的原料其灰分较前7个粒度级别有小幅度升高、发热量有小幅度降低，其尘土砂石等杂质

 质量分数达52．41％。这2个粒度级别的物料占总质量的百分含量为3．39％。所以，在设计筛分装置时，应去除<0．33 mm的物料。3．1滚筒筛的改造加工通过前文的试验分析及参考大量文献，在前人制作的滚筒筛噬础上进行改造、加工。该滚筒筛为长径比、倾角和滚筒转速可调，孔径5 mm，可除去粒径<5 mm的秸秆杂质。

 在一般的滚筒筛分工业中，倾角范围为o 50，而应用在秸秆固体成型中的物料杂质筛分倾角范围远超此数值。这是因秸秆物料中杂质含量相对较少，一般低于3％，很少

 

超过10％。故将原有滚筒筛加工为：筛筒长1 000 mm，直径500 mm，倾角10。，根据前文将筛网加工成孔径为0．33 mm，电机的转速由变频器控制，通过链传动与滚筒主轴相连，带动滚筒筛转动，从而达到筛分去除粒度<0．33 mm杂质的目的。

 图2为经改造后的滚筒筛示意图，利用电机带动驱动

装置1，使滚筒筛转动，粉碎后的秸秆物料由进料口10进入，碰撞挡料板9后下落进入筒体5内，随着滚筒筛的转

动，<o．33 mm的杂质由杂质出料口11掉落，剩余物料由 

筛上物出料口2泻出，进入下一步工序。由于筛网孔直径较小，设计4振动电机，定期敲打密封罩3，使处于桶内的筛网6因外力振动保持筛孔7流通。

3．2滚筒筛较佳工况确定

滚筒筛分应尽量处于瀑泻运动，避免离心及滑塌运动115--171，结合文献f51及试验发现滚筒转速≤22 r／min时，物料出现滑塌运动现象；滚筒转速／>40 r／min时，出现离心运动现象。故通过对滚筒转速的控制，以筛分率为主要指标，得出滚筒筛运转的较佳工况。

试验结果如表5所示，通过对滚筒筛转速的控制，经试验表明：滚筒筛的转速由24 r／min上升到38 r／min，筛分

率呈先上升后下降的趋势，在转速为34 r／min时，除杂效果较好，确定其为较佳工况。

3．3筛分对比试验 

通过对原料进行筛分前和筛分后秸秆压块的成型率、压块的热化学工程特性的对比试验，分析滚筒筛的除

杂效率。在较佳滚筒筛分试验参数下，对露天放置的粉碎后的秸秆堆料进行取样，分别取安装筛分装置后压块成型的秸秆和未安装筛分装置压块成型的秸秆各1 _kg，烘干，混合均匀后，测试热化学工程特性值。 对表6筛分前后物料的热化学工程特性测试分析可知，筛分前后对秸秆颗粒成型率影响不大，但筛分后的物料灰分明显降低，由筛分前的13．21％降低到9．88％，灰分 降低了25．21％，灰分的大幅度降低，减小了对成型机关键部件造成的磨损和结渣对燃烧器的阻塞影响。且挥发分和热值明显升高，筛分后的挥发分比筛分前物料的挥发分增加了3．52％，热值增加了11．27％。

1)秸秆在田间自然生长过程中，表面附着尘土等细小颗粒物，这些颗粒物大多积聚在粒度级别较小的原料中，使得秸秆原料粒度从0．6 mm开始，随着粒度减小，尘土等细颗粒物杂质所占比例不断增加，导致秸秆原料在小粒

度级别下，挥发分含量减小，灰分含量增加。

2)在粒度为>0．33～0．45、0．2～0．33和<0．2 mm这3个范围内，粒度级别<0．2 mm的原料具有尘土砂等杂质含量

 过高、灰分高、发热量小的特点，而粒度级别为0．2～0．33 mm 的原料其灰分较前7个粒度级别有小幅度升高、发热量 有小幅度降低，其尘土砂石等杂质质量分数达52．41％。这 

2个粒度级别的物料占总质量百分含量为3．39％。所以，在 设计筛分装置时，应去除粒度<0．33 mm的物料。

 3)设计连接在粉碎机和成型机之间的除杂装置，其较佳 

工况下的技术参数为：筛筒长1 000 mm，筛筒直径500