1、引言
    生物質(zhì)能源將成為未來可持續(xù)能源重要部分，預(yù)計(jì)到2050年，全球總能耗將有40%來自生物質(zhì)能源。據(jù)統(tǒng)計(jì)，地球上每年經(jīng)光合作用固定下來的生物質(zhì)能約為目前全球能源消耗量的10倍多，在全球能源結(jié)構(gòu)中占有十分重要的地位。生物質(zhì)發(fā)電可以替代大量煤的燃燒，并有助于減輕溫室效應(yīng)，改善生態(tài)環(huán)境。我國擁有豐富的木質(zhì)生物質(zhì)資源，森林面積居世界第5位，森林蓄積列居世界第6位，人工林面積高居世界首位。根據(jù)第六次全國森林資源清查結(jié)果，森林覆蓋率為18.21%，林業(yè)用地面積28280,34萬公頃，森林面積17278.70萬公頃，活立木蓄積量132.59億立方米，森林蓄積量l20.98億立方米；天然林面積11576.20萬公頃，蓄積105,93億立方米；人工林面積5325.73萬公頃，蓄積15.05億立方米。
    另外，全國經(jīng)濟(jì)林面積2139.00萬公頃，竹林面積484.26萬公頃，灌木林面積4529.68萬公頃。據(jù)估計(jì)，我國現(xiàn)有的農(nóng)林廢棄物約合7.4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，可開發(fā)量約為4,6億噸標(biāo)準(zhǔn)煤；預(yù)測2020年將分別達(dá)到11.65億噸和8.3億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。木質(zhì)生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)是一種方便的、易實(shí)現(xiàn)的、無污染的、可再生能源分布式發(fā)電系統(tǒng)�？梢灾苯犹峁┙o終端用戶，不受電網(wǎng)的限制，同時(shí)可以解決農(nóng)村和偏遠(yuǎn)山區(qū)的用電問題，滿足人們?nèi)找嬖鲩L的電力需求。因此，深入研究木基剩余物生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)，既有現(xiàn)實(shí)的經(jīng)濟(jì)意義又有廣闊的應(yīng)用前景。生物質(zhì)發(fā)電裝置，如圖l所示。
2、發(fā)電用木粉粉碎理論
   木材是一種十分復(fù)雜的生物體，又是典型的各向異性材料，具有明顯的三個(gè)主平面。由于發(fā)電用超細(xì)木粉的形成技術(shù)是人類在木材工業(yè)開拓的—個(gè)新領(lǐng)域，它的許多研究都是創(chuàng)學(xué)科性質(zhì)的研究。
    在制備符合發(fā)電用粒度要求的木粉時(shí)，必須從三個(gè)不同的切面人手，才能了解木粉的構(gòu)造和性質(zhì)。這三個(gè)切面分別為橫切斷面為垂直于樹干木紋方向，徑切面為沿樹干方向并通過髓心的切面，弦切面為沿樹干方向并與年輪或樹皮成切線相切的切面。
    在木材中，從橫切面觀察，木粉為不規(guī)則的粒狀形狀，弦切面可見與縱向垂直的木射線構(gòu)成木粉。木粉的形態(tài)對發(fā)電用木粉的表面木粉性能影響甚大，木粉長度和長寬（木粉直徑）比(L：D)越大，發(fā)電用木粉的粒度相對越細(xì)。在發(fā)電用木粉的生產(chǎn)過程中，應(yīng)用最多的原料是鋸末和碎纖維，發(fā)電用木粉裂解設(shè)備是發(fā)電用木粉生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，在發(fā)電用木粉生產(chǎn)過程中起著舉足輕重的作用。鋸末或碎纖維在利用高轉(zhuǎn)速下動靜刀具的剪切作用，在超高速氣流的沖擊作用下，依靠特殊結(jié)構(gòu)構(gòu)成的楔形結(jié)構(gòu)形成的高壓動壓效應(yīng)，依靠沖擊動能把鋸末或碎纖維木粉沖擊切削成符合發(fā)電用粒度要求的木粉。從發(fā)電用木粉加工工藝流程中可以看出，在發(fā)電用木粉加工過程中用裂解設(shè)備形成發(fā)電用木粉。木粉的高速銑削是銑刀的高速銑削，對于木粉來說是受到銑刀高速銑削沖擊后形成發(fā)電用粒度。發(fā)用電木粉生產(chǎn)的工藝流程圖，如圖2所示。
3、發(fā)電用木粉粉碎裝備總體方案設(shè)計(jì)
    從發(fā)電用木粉的生產(chǎn)工藝流程中我們知道，發(fā)電用木粉的生產(chǎn)關(guān)鍵是在離心粉碎和離分分級。發(fā)電用木粉的原料制備是由削片機(jī)完成的，粉碎是由發(fā)電用裂解粉碎機(jī)完成的。在木粉銑削過程中，木粉需要自由運(yùn)動，主運(yùn)動為刀具的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動以及氣動進(jìn)給運(yùn)動。
    發(fā)電用木粉裂解設(shè)備為適應(yīng)發(fā)電用木粉生產(chǎn)需求，必須能夠加工不同粒度的木粉，并且粒度范圍在200-300目。我們結(jié)合各種木材細(xì)胞和木纖維的結(jié)構(gòu)，突破國內(nèi)外各種目數(shù)木粉加工工藝和方法，利用銑刀高速旋轉(zhuǎn)的過程中由于雷諾效應(yīng)產(chǎn)生的動壓高壓和靜壓形成的高壓疊加，形成高速切削離心粉碎需要的高壓，依靠特殊結(jié)構(gòu)構(gòu)成的楔形結(jié)構(gòu)形成的高壓動壓效應(yīng)，依靠沖擊動能把鋸末或碎纖維木粉沖擊切削成符合發(fā)電用粒度要求的木粉。確定了該機(jī)床采用橫軸式，銑刀為組合銑刀。進(jìn)行了粉碎機(jī)各部件設(shè)計(jì)，包括主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、組合刀具部件設(shè)計(jì)、篩網(wǎng)部件設(shè)計(jì)和木粉收集裝置設(shè)計(jì)等。
3.1發(fā)電用木粉粉碎機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.2發(fā)電用木粉粉碎機(jī)主軸部件設(shè)計(jì)
    粉碎機(jī)主軸部件是發(fā)電用木粉裂解粉碎機(jī)中最重要的部件，在主軸上安裝動刀（鋸片或銑刀）．利用高速旋轉(zhuǎn)下的動刀和安裝在殼體內(nèi)的靜刀之間由于雷諾效應(yīng)產(chǎn)生的動壓高壓和靜壓形成的高壓疊加，實(shí)現(xiàn)對鋸末或碎纖維在雙重剪切作用，在超高速氣流的沖擊作用下，依靠特殊結(jié)構(gòu)構(gòu)成的楔形結(jié)構(gòu)形成的高壓動壓效應(yīng)，依靠沖擊動能把鋸末或碎纖維木粉沖擊切削成符合發(fā)電用粒度要求的木粉。由于主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到3809rpm，主軸長約400mm，在發(fā)電用木粉加工過程中為了減小帶傳動對主軸部件的沖擊和振動，采用兩個(gè)軸承座進(jìn)行支撐，并在兩個(gè)軸承座間配置飛輪，主軸部件結(jié)構(gòu)圖，如圖4所示。
3.3粉碎部設(shè)計(jì)
    粉碎室分上、下兩半倉，兩倉之間要安裝橡膠密封板，料斗內(nèi)安裝100目的進(jìn)料篩；進(jìn)風(fēng)口內(nèi)安裝進(jìn)風(fēng)口篩；粉碎室內(nèi)內(nèi)安裝有6個(gè)100目的倉內(nèi)篩；出料口安裝200-300目的出料篩。為了方便對堵塞的篩網(wǎng)進(jìn)行清理，粉碎室可以從三個(gè)不同方向裝拆。粉碎部結(jié)構(gòu)，如圖5所示。
3.4制動裝置設(shè)計(jì)
    用于發(fā)電用木粉裂解粉碎機(jī)的在啟動后轉(zhuǎn)速迅速由O升到約3800rpm，由于主軸上配有飛輪，斷電后主軸不能馬上停止。為此設(shè)計(jì)了的制動裝置，如圖6所示。支撐板1通過螺栓5、螺母6和彈射墊圈7固定在支撐架上，制動軸2安裝在支撐板l上。扳手3通過開口銷及銷軸壓縮彈簧可以對轉(zhuǎn)動著的主軸施加阻力來實(shí)現(xiàn)的制動的目的。
4、結(jié)論
    通過研究現(xiàn)有發(fā)電用木粉粉碎理論和粉碎裝備技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種用于生產(chǎn)發(fā)電用的木粉裂解粉碎機(jī)，粉碎機(jī)利用高速定刀和靜刀雙重剪切作用，實(shí)現(xiàn)了將動靜壓粉碎技術(shù)應(yīng)用到木粉粉碎，通過銑刀高速旋轉(zhuǎn)的過程中由于雷諾效應(yīng)產(chǎn)生的動壓高壓和靜壓形成的高壓疊加，大大簡化，實(shí)現(xiàn)了生生發(fā)電用木粉的效率較高、產(chǎn)生的污染較小、投資較少的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)傳統(tǒng)木粉加工方法中雜質(zhì)多、纖維質(zhì)量差、木粉的目數(shù)不均勻等缺點(diǎn)，開創(chuàng)出一種新的發(fā)電用木粉生產(chǎn)方式。
    同時(shí)對粉碎機(jī)傳動系統(tǒng)中的帶傳動進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，對主軸部件、粉碎部件和制動裝置進(jìn)行了設(shè)計(jì)。利用該粉碎機(jī)生產(chǎn)了發(fā)電用的木粉，木粉粒度已經(jīng)達(dá)到了(200-300)目，完全能夠滿足木才用于發(fā)電對木粉的粒度要求。