第一章生物質原料預處理設備第一節生物質原料篩選與分級第二節生物質原料的粉碎第三節生物質原料固體間的混合生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備第一節生物質原料篩選與分級設備生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備、磁力除鐵器、生物質原料精選機、篩選設備、滾筒分級機生物質原料篩選、分級的意義

原料在收獲、貯藏、運輸等過程中，往往會混入沙土、石子甚至金屬等雜物。雜質影響生產設備正常工作，甚至造成安全事故，如：粉碎機、均質機、泵等；不合格原料，影響產品質量。生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備一、磁力除鐵器除鐵的目的是將夾雜在原料中的小鐵塊、螺絲等金屬雜物除去，因為這些金屬混雜物若不加以清除，隨原料進入機內，將會損壞機器，甚至引起粉塵爆炸事故，須在清理過程中用磁選設備除去。生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備1.永磁滾筒由滾筒、磁芯、進料斗、傳動系統、機架等組成，滾筒外表面敷有無毒而耐磨的聚氨酯涂料作保護層，以延長使用壽命。滾筒由電機通過變速機構傳遞動力。工作原理圖生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備2.其它類型的磁分離設備永磁溜板固定，物料依靠重力下滑，金屬雜質吸附在磁溜板上，定期清除金屬雜質。生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備二、生物質原料精選機精選目的：其主要目的是按顆粒長度進行分級，除雜粒，如大麥中的豆類、小麥和大米等。除去傷殘粒，因為大麥發芽時傷粒易生霉。精選適用于顆粒狀物料，按顆粒長度分級。主要設備有：滾筒精選機和碟片精選機。

生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備

1.滾筒式精選機

生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備主要構件是一個表面開有袋孔的旋轉圓筒。利用帶有袋孔（窩眼）的工作面來分離雜粒物料，袋孔中嵌入長度不同的顆粒，帶升高度不同而分離。5工作原理

窩眼筒式精選機工作示意圖生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備長粒物料不能進入袋孔，在進料壓力和滾筒傾斜的影響下向滾筒另一端移動流出，短粒物料則嵌入袋孔被帶到較高位置，落入中央收集槽中，由螺旋輸送機送出從而得到分離。2.碟片精選機主要結構:螺旋輸送機、旋轉碟片、傳動系統等組成。生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備工作原理碟片在糧堆中運動時，短小的顆粒嵌入碟片的袋孔被帶到較高的位置才會落下來，只要把收集短粒的斜槽放在適當位置，就能將短粒分出來。生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備結構：金屬碟片的平面上有許多袋形的凹孔，孔的大小和形式視分級條件而定。

生產中往往需要將生物質原料按不同粒度分級，來進行不同的處理，這就需要篩選分級。篩選設備一般分為振動篩、擺動篩和滾筒篩三種。1.擺動篩2.振動篩3.滾筒篩三、篩選設備生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備1.

擺動（搖動）篩結構:主要由篩體，機架，進料斗，傳動系統等組成。工作原理：是在重力、慣性力和物料與篩面之間的摩擦力的作用下，物料與篩面之間產生不對稱的相對運動而進行連續篩分。

生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備按篩面的運動規律不同，搖動篩可分為直線搖動篩、平面搖晃篩和差動篩。1）直線搖動篩

圖直線搖動篩

1—拉桿；

2—篩框；

3—篩面；

4—偏心輪機構生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備篩面基本上作直線運動。結構：它有一個長方形的篩框，篩面固定在篩框上，篩框用拉桿懸掛或用滾輪支承。篩框和篩面由偏心輪機構帶動作往復運動。工作過程：物料由篩面的一端加入，篩面下面有容器承接篩下的物料，不能過篩的物料即由篩面的另一端卸出。篩面一般傾斜安裝。2）平面搖晃篩生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備構造與直線搖動篩類似。它與直線搖動篩的主要差別是平面搖晃篩將篩框的一端直接連在偏心輪上。篩面作復雜的平面運動，在與偏心輪連接的一端，運動時有較大的垂直位移。1—篩框2—彈性支桿3—底座3）差動篩生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備（工作過程見演示）根據篩面上物料進退運動的不同特征（速度不一致）而得名。工作過程：篩框的運動方向與篩面成一定角度，篩面上物料的前進和后退有不同的加速度，從而使篩面上的物料與篩面之間有不對稱的相對運動，使篩上料能夠移到篩面的另一側卸出。搖動篩的特點優點（1）由于篩面是平面的，因而全部篩面都在工作，工作效率較高。（2）結構簡單，制造和安裝比較容易，更換篩面方便。（3）適于多種物料的分級。缺點（1）動力平衡較差，運行時連桿機構易損（2）噪聲較大。

(3)篩孔易堵塞。生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備2.振動篩原理：振動篩是由篩體產生高頻振動配合風選而實現篩分操作的。生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備主要結構：篩體、振動器、風機、通風道、傳動系統等組成原麥通過控料閥控制進料，進入粗篩，同時輕雜經過前吸風道進入沉降室分離出輕雜后由風機排出。粗篩分離出大雜后，通過上、下兩道振動篩體的作用細雜、粗雜和大麥。振動篩的工作過程生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備振動篩的特點由于振動篩篩面具有強烈的高頻振動，篩孔幾乎完全不會被物料堵塞，故篩分效率高，生產能力大，篩面利用率高。振動篩結構也簡單，占地面積小，重量輕，動力消耗省，價格低，應用范圍較廣，特別適用于細粒物料的篩分操作。生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備3.滾筒分級篩生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備滾筒（回轉篩）是一種篩面作回轉運動的篩分機械，主要結構為具有篩孔的回轉圓筒。

物料在傾斜的滾筒內在重力、摩擦力、以及離心力作用下，做直線和回轉的復合運動，通過篩面得到篩選。（見演示）生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備工作過程其他形式的滾筒篩

生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備串連式同軸式齒圈式：在滾筒的出料端裝有一個大齒圈，電機帶動小齒輪轉動，小齒輪嚙合大齒圈帶動滾筒轉動，這種傳動，大齒圈制造麻煩，同時潤滑油易玷污物料；中心軸式：將滾筒固定在中心軸上，當傳動系統帶動軸轉動時，滾筒也就同步旋轉，此種方式，由于軸太長，故轉動起來不平穩；摩擦輪式：在滾筒的外壁上裝有摩擦圈，通過摩擦輪使筒旋轉，此種傳動方式簡單、平穩，所以被廣泛應用。生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備驅動滾筒轉動有三種方式滾筒分級機工作原理當滾筒等速轉動時，物料在筒內，由于摩擦力的作用，而被外舉一定高度，然后由于重力的作用，則沿筒壁向下滾動，這樣物料一邊進行篩分，一邊沿著傾斜的篩面逐漸從加料端移向卸料端，細粒則通過篩孔進入篩下，粗粒在篩筒的末端被收集。特點：設備簡單；缺點：篩面利用率低，僅為整個篩面的1/5。生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備滾筒轉數的確定

滾筒的轉速直接影響生產能力和分級效率，它與直徑有關：n=~（轉/分）

生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備第二節生物質粉碎機械一、粉碎理論二、沖擊式粉碎機三、研磨式粉碎機四、球磨機五、氣流粉碎機生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備一、粉碎理論粉碎概念：利用機械的方法克服固體物料內部的凝聚力而將其破碎的一種操作，是生物工廠中的基本操作之一。粉碎在生物工廠中的作用：增加固體表面積以利于干燥、溶解、浸出等后續工序的順利進行；生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備粉碎方法沖擊擠壓磨碎剪切劈裂

實際粉碎過程中幾種作用可能同時存在。粉碎規則對被粉碎物料只需粉碎到需要的或適于下一工序加工的粒度（粉碎比：物料粉碎前后平均粒徑之比），到達此程度后，應立即使物料離開粉碎機。在粉碎操作的前后，都要過篩，凡能夠通過所需大小篩孔的物料，都不能使它再經過粉碎機粉碎，以免引起過度粉碎，降低粉碎機生產能力。當所需粉碎比較大時，應分成幾個步驟進行粉碎，實驗證明當粉碎比在4左右時，操作效率最高。生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備粉碎操作采用何種粉碎方法或設備，取決于被粉碎物料大小和要求的粉碎比以及物料的特性，而其中物料的硬度和破裂性最重要。堅硬物料——擠壓和沖擊韌性物料——剪切力或磨碎。生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備粉碎機械分類按粉碎作用形式：沖擊式粉碎機和研磨式粉碎機按成品粒度：普通粉碎機、微粉碎機和超微粉碎機按粉碎過程中物料的狀態：干法粉碎機和濕法粉碎機械生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備二、沖擊式粉碎機利用高速旋轉的錘頭

或錘片產生的作用力使物料粉碎，既適用于脆性物料，也可用于部分韌性物料甚至

纖維性物料的粉碎，所以常被稱為萬能粉碎機。錘式粉碎機生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備分類按粉碎機的進料方向：切向喂料式軸向喂料式徑向喂料式生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備進料機構錘片粉碎室出料機構傳動系統生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備主要結構進料機構粉碎機對喂入量的要求是均勻連續地供料，以保證粉碎機在額定負荷下穩定工作常用的進料機構有：螺旋供料器電磁振動供料器圓盤供料器生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備錘片錘片是粉碎機最主要的易損工作部件，其形狀、尺寸和工作密度、排列方式對粉碎效率、產品質量有一定影響。錘片種類與形狀：錘片材料：耐磨鋼或特種鑄鐵表面硬化處理生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備齒板齒板：作用是阻止環流層的運動，降低物料在粉碎室的運動速度，增強對物料的碰撞和摩擦作用。齒板的齒形：人字形、直齒形、高齒槽形生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備篩片粉碎機主要的易損部件之一種類：沖孔篩、圓錐孔篩、魚鱗篩等；按篩片的配置形式，篩片可分為：底篩、環篩和側篩。錘篩間距：指轉子運動時錘片頂端到篩片內表面的距離。影響粉碎效率的重要因素之一各種物料的最佳錘篩間歇應通過試驗求得：谷物8mm，纖維物料14mm。生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備工作原理物料從上方料斗加入，在懸空狀態下就被錘的沖擊力所破碎。然后物料被拋至沖擊板上，再次被擊碎。此外物料在機內還受到擠壓和研磨的作用。（見演示）生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備錘片式粉碎機的使用與維護錘片式粉碎機工作時，應先啟動機器，再投入物料。切忌在滿負荷時啟動。進入錘式粉碎機的物料，應通過電磁除鐵器去除金屬雜質，以免損壞機件。要根據產品的粒度選擇篩板，篩板與錘片之間的間歇要根據物料性質加以調整。篩板和錘片工作時會因強大沖擊力及磨損而損壞，要經常檢查，隨時更換。篩板的壽命不應以篩面破損為準，應視篩孔邊沿的磨損程度而定。錘式粉碎機對濕度大的物料粉碎效果較差，故進入機器的物料濕度不要大于15%。停機前，應先停止進料，待機內物料基本排空后再停機。生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備三、輥式粉碎機屬于研磨式粉碎機

分類工作原理磨粉機生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備輥式粉碎機分類

按成對輥磨數量：單式、復式、八輥按磨輥松合閘的自動化程度：手動、半自動、全自動根據兩輥軸線的相對位置：水平配置、傾斜配置生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備工作原理磨輥是磨粉機的主要工作部件，一對磨輥速度和輥面狀態不同，粉碎物料的型式也不同。等速反向光磨輥：以擠壓的方式粉碎物料或使物料變形；差速反向光磨輥：以擠壓和研磨的方式粉碎物料；等速反向齒磨輥：以剪切、擠壓和研磨的方式粉碎物料。生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備

主要工作機構為兩個相對旋轉的平行裝置的圓柱形輥筒，裝在兩輥之間的物料通過輥筒對其的摩擦作用而被拖入兩輥的間隙中被粉碎。輥筒：有的表面光滑，有的表面有齒、有的表面有凸棱或凹槽。作用力：擠壓、剪切和研磨。要得到粒度較細的成品：提高轉速、具有一定轉速差（15％～20％）兩輥式粉碎機生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備四輥式粉碎機由兩對相向旋轉的擠壓滾筒和兩個篩子組成，篩子有一定的傾角，便于物料下落。

原料經第一對輥筒粉碎后，由篩選裝置分離出皮殼排出，粉粒再進入第二對輥筒粉碎。可對粉碎物料按粒度分級。生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備六輥式粉碎機三對輥筒，前兩對為光輥，后一對為絲輥。生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備磨輥為了達到一定的研磨效果，磨輥需要承受較大的徑向工作壓力；同時磨輥的表面還與物料產生強烈的摩擦作用。因此不僅要求磨輥應具有一定的強度、韌性、耐磨性和良好的導熱性能；而且還要求磨輥表面沒有砂眼、氣孔、裂紋和硬度不一等制造缺陷為了達到運轉平穩和保持兩磨輥間的軋距，磨輥應表面平直并具有精確的圓柱度。生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備

普遍采用硬模離心澆鑄成型、冷凝合金輥體的實心半軸壓合空心磨輥。為了注入冷水降低磨輥表面的溫度，將磨輥兩端壓合的半軸中央鉆成通孔，成為空心半軸，使冷水能從半軸空心孔道通入空心磨輥中。磨輥的結構生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備四、圓盤鋼磨圓盤鋼磨也叫盤磨機．用以粉碎小麥、玉米、大豆、大米等;主要構件是2個帶溝槽的圓盤.兩只同時旋轉的轉盤，轉動方向相反，能產生更大的剪切力，效率更高。五、球磨機球磨機是歷史比較悠久的古老粉碎設備，至今仍廣泛應用著。結構工作原理研磨介質影響操作的因素特點生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備結構球磨機的工作部件是裝有研磨介質的圓柱形筒體。圓柱形筒體的兩端有端蓋，筒體上固定有大齒圈，電動機帶動大齒圈使筒體緩緩轉動。生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備工作原理當筒體轉動時，研磨介質及物料在離心力和摩擦力作用下，隨筒體上升至一定高度后，又在重力作用下呈拋物線拋落或呈瀉落下滑，如圖所示。由于端蓋有中空軸頸，物料從左方的中空軸頸進入筒體逐漸向右方擴散移動。在自左而右的運動過程中，物料受到鋼球的沖擊、研磨而逐漸粉碎，最終從右方的中空軸頸排出機外。物料受到沖擊、摩擦、剪切和研磨四種力的協同作用。生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備研磨介質球磨機常用的研磨介質有鋼球、氧化鋯球、氧化鋁球等，有時也用無規則形狀的鵝卵石或燧石等。磨介材料的相對密度大，則球磨機的產量大，粉碎效率高；相對密度較小，會使產量與效率降低。研磨介質的大小會直接影響球磨機的粉碎效果和成品顆粒的粒度大小。生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備影響球磨機操作的因素（1）滾筒轉速:磨介的運動形式;（2）磨介充填系數:一般為28%~40%;

（3）磨介尺寸:進料和出料粒度有關;（4）物料的含水率:干法粉碎含水量小于2%.生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備特點優點：結構簡單，易于制造、檢修，工作可靠；粉碎比大（可達300以上），通用性好；干法與濕法均可適用。缺點：粉碎周期長，能耗大，生產能力低；磨介易破碎，筒體易磨損。生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備六氣流粉碎機（超微粉碎機）

超微粉碎機生產的顆粒粒度極細，并有嚴格的粒度分布、規整的顆粒外形，要求顆粒極細，平均粒徑應通過200-325目篩以上。氣流粉碎機是較成熟的超微粉碎設備。常用的氣流粉碎機有：對沖式氣流粉碎機超音速噴射式粉碎機立式環形噴射式粉碎機生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備對沖式氣流粉碎機構成如右圖所示。主要工作部件有沖擊室、分級室、噴管、噴嘴等。工作過程生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備工作過程左右兩噴嘴和同時向沖擊室噴射高壓氣流。其中左噴嘴噴出的高壓氣流將料斗中的物料逐漸吸入，送入噴管，物料在此得到加速。加速后的物料一進入沖擊室，便受到右噴嘴噴射來的高速氣流阻止，物料尤如沖擊在粉碎板上而破碎。粉碎后轉而隨氣流經上導管進入分級室后作回轉運動。生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備在分級室中，因離心力的作用而分級，細粉粒所受離心力較小，處于中央而從排出口被排出機外；粗粉粒較大，沿分級室周壁運行至下導管入口處，并經下導管送至噴嘴前，被噴嘴的高速氣流送至噴管中加速后進入沖擊室，與對面新輸入的物粒相互碰撞、摩擦而再次粉碎。氣流粉碎機的特點氣流粉碎機具以下特點：(1)能獲得

50um以下粒度的粉體；(2)粗細粒可自動分級，且產品粒度分布窄；(3)適用于低熔點和熱敏性材料的粉碎；(4)故產品不易受金屬或其它粉碎介質的污染；(5)可以實現聯合作業；(6)可在無菌情況下操作；(7)結構緊湊，構造簡單，沒有傳動件

濕法粉碎設備與干法粉碎的比較：消除了粉塵危害，改善了勞動環境，降低了原料消耗；對淀粉質原料濕法粉碎，粉碎過程總吸水膨脹，提高了后續蒸煮效果；粉碎在有水的條件下運行，使工作部件磨損減少，節省了設備維修費用。

（1）臥式（2）立式（3）分體立式圖6.37膠體磨外形

典型濕法粉碎設備——膠體（砂輪）磨

（1）臥式（2）立式（3）分體立式主要由機殼、磨盤、進料斗、調節盤、葉輪等構成。立式膠體磨結構立式膠體磨臥式膠體磨固定件與轉動件之間的間隙：

通常為

50~150微米，

依靠轉動件的水平位置調整環來調節這種膠體磨適用于粘性相對較低的物料。第三節生物質原料固體間的混合作用對象是兩種或兩種以上具有一定流動性的粉料顆粒，通過混合機的混合作用使其成為各組分濃度均勻的混合物。在混合機內，大部分混合操作都并存對流、擴散和剪切三種混合方式，但由于機型結構和被處理物料的物性不同，其中某一種混合方式起主導作用。固定容器式混合機容器回轉式混合機

生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備一、固定容器式混合機特征：容器固定。內部設有回轉的攪拌槳葉或絞龍螺旋，強制性地分散、切斷物料。物料在容器內有確定的流動方向，屬于對流混合。適用于物料的性質差別較大及混合比較大、混合精度要求高的場合。由于容器固定，物料進出方便，有些類型的固定容器式混合機可以實現連續操作。生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備螺帶混合機立式混合機懸臂雙螺旋錐形混合機

錐形混合機固定容器式混合機生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備螺帶混合機

攪拌容器內裝有薄而細長的螺旋帶狀槳葉，靠槳葉的回轉來完成對物料的混合操作。根據螺帶的數目可分：單螺帶混合機和多螺帶混合機；根據螺帶的安裝位置分：臥式螺帶混合機、立式螺帶混合機和傾斜式螺帶混合機等。生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備主要是靠物料的徑向運動實現混合，而物料在軸向的運動變得很弱，混合精度不高。生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備單螺帶混合機由混合室、單螺帶攪拌器、驅動裝置、機架等組成。在驅動軸上裝有兩條螺旋方向相反的螺帶，兩條螺帶外緣回轉半徑不同，回轉半徑大的稱為外螺帶，回轉半徑小的稱為內螺帶。當驅動軸旋轉時，兩條螺帶同時翻動物料，并且內、外螺帶對物料的翻動速度不同，有利于物料的徑向混合，同時內外螺帶反向旋轉，推動物料在混合容器內反復運動，產生較強烈的軸向混合，大大增強了混合效果。生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備雙螺帶混合機斜式單螺帶混合機可以實現邊混合邊輸送，但混合強度不高。生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備立式混合機

結構：容器為立式，容器中央設有螺旋狀的驅動軸（垂直螺桿）。軸的四周是一個套筒，容器上部設有一塊由驅動軸帶動的甩料板。工作過程：工作時，螺旋狀驅動軸將物料從套筒底部提升至上部，在甩料板的旋轉作用下被拋落到容器周圍慢慢落下，至底部后又被螺旋狀驅動軸提升。如此循環往復，直至混合到預定程度，由下部的出料口排出。生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備錐形混合機混合容器呈倒圓錐形，螺旋攪拌器沿圓錐的母線置于容器的內部。容器的上部設有驅動裝置（為行星輪機構）帶動螺旋攪拌器一方面繞混合器公轉，另一方面螺旋攪拌器繞本身軸線自轉。（行星輪機構）生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備懸臂雙螺旋錐形混合機1．螺旋沿壁公轉，使物料沿錐壁作圓周運動；

2．螺旋自轉使物料自錐底沿螺旋上升；

3．螺旋的公、自轉復合運動使一部分物料被吸收到螺旋圓柱面內，同時受螺旋自轉的離心力作用使螺旋圓柱面內的一部分物料向錐體徑向排放；

4．上升的物料受自身重力作用下降。

四種運動在混合機內產生對流、剪切、擴散，從而達到快速均勻混合的目的。生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備二、容器回轉式混合機間歇操作的混合機械。混合機用驅動軸水平地支撐著容器，容器內放入兩種以上的粉粒物料，驅動軸帶動容器自身回轉而完成物料的混合。機構簡單，混合效果良好，應用廣泛。生物工程設備——第二篇第1章生物質原料預處理設備1、基本結構由旋轉容器及驅動轉軸、機架、減速傳動機構和電動機組成。旋轉容器是此類混合機的重要構件，它的