旋叶片每旋转一圈，被输送物料移动的距离近似 等于螺旋的螺距，因此物料的平均速度［３］可表示为

  螺旋给料机的输送能力： Ｑｍ＝ＡＶ! ＝ ０．２５（Ｄ１２－ Ｄ２２）ｋＶ!

  由于螺旋给料机设计简单，造价低廉，因此得 到了广泛的应用。本文根据生物质原料的特点，设

  式中：Ｄ—— —螺旋轴的外径，ｍ； Ｑ— ——螺旋轴的输送能力，ｋｇ／ｈ； ! —— —物料的综合特性系数；

  Ｆｍ —— —物料系数：干锯木屑 １．４，刨花 ３．０， 煤 ２．０，其它物料系数可参考文献［３］；

  ｇ — ——重力加速度。 此外，在一般工程实践中要考虑超载的可能 和传动效率的影响，因此，电机功率的最终大小应 由下式来表示：

  Ｐ ＝（Ｐｍ＋ Ｐ ｆ）Ｆ０／# 式中：Ｆ０— ——超载系数，一般为 １．１￣１．２；

  沼气净化器压力降取 １００ Ｐａ，经计算总压力降 以保证沼气池气室内沼气的可利用率。因此，在

  见表 １。灶具的额定压力为 ８００ Ｐａ 时，要求沼气 实际在做的工作中，对于输气距离为 １０ ｍ 以内的用

  池最低气压为 ８００ Ｐａ 与总压力降之和（表 １）。 户，应选择内 径 为 １０ ｍｍ 的 输 气 管 路 ；输 气 距

  与发酵主池的液面差，从沼气气室输送到灶具 燃烧压力的 ０．６４～１．４４，即为 ５１２～１ １５２ Ｐａ。我

  （灯具）前的压力损失包括输气管路压力降、室 们在选择输气管路管径时，在保证输气管路的

  内管路压力降、沼气净化器的压力降。室内管路 压力降符合灶具要求的同时，尽量使压力降最

  的压力降一般取值 ８０～１００ Ｐａ（这里取 ８０ Ｐａ）， 小，使灶具对沼气池最低压力要求尽可能降低，

  中最大颗粒尺寸的 １．７￣２．５ 倍，如果被输送物料 中块状物料的质量分数大于 ９０％，则螺旋轴和壳 体间的径向间隙要为最大颗粒尺寸的 ４．５ 倍，如

  在螺旋给料机的设计中，常常要求在其端部 设置轴的防尘密封，用来防止壳体里的灰尘或粉 尘进入轴承。本工艺轴端密封设计采用的是橡胶 骨架式密封圈，其结构剖面图如图 １。

  图 １ 轴端密封剖面图 Ｆｉｇ．１ Ｓｅａｌ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｓｅｃｔｉｏｎ ｐｌａｎｅ ｏｆ ａｘｅｓ ｅｎｄ

  从表 １ 中能够准确的看出，相同的管径，输气距离越 离在 １０￣３０ ｍ 的用户，可选用内径为 １２ ｍｍ 的

  长，管路的压力损失越大；相同的输气距离，管径 输气管路；输气距离超过 ３０ ｍ 的用户，宜选择

  越小，管路的压力损失越大。管路的压力损失越 内径为 １５ ｍｍ 的输气管路。合理选择输气管路

  大，则灶具对沼气池的最低气压要求越高，气室内 的内径，可减少因管路造成的压力降和过大的

  在生物质气化工艺过程中，要求生物质原料 连续不断地加入到气化设备中，螺旋给料机是一 种常用的原料输送装置。

  螺旋给料机多用于散状固体物料的输送，它 是在一根中心轴上安装螺旋叶片，轴和螺旋在一 固定的外壳内旋转，借助螺旋面的转动使物料在 壳体内呈轴向移动。通过螺旋叶片的结构（如直 径、螺距等）以及给料机转速的变化，能调节原 料输送量。生物质原料种类较多，如玉米芯、花生 壳、玉米秸等，各种原料的流动特性差别较大，这 就使得同一结构的螺旋给料机输送不同的原料时 会得到不同的加料量。

  Ｐｍ＝Ｆ ｓ ＦｍＱｍｇＬ 式中：Ｆ ｓ — ——螺旋形式系数：标准螺旋叶片值为 １，装载率为 ４５％时锯齿或带状螺旋叶片值为 １．２，装载率为 ４５％时折角螺旋叶片值为 １．７，每个 螺距带一个混合桨的螺旋叶片值为 １．３，每个螺距 带 ２ 个混合桨的螺旋叶片值为 １．６；

  纤维状的固体物料时，常常因为物料间的摩擦使 得物料逐渐缠绕压结在一起，影响物料的输送。因 此，在设计输送此类原料的螺旋给料机时，应该使 用变螺径或变螺距的叶片。本设计采用了变螺距 结构，必须要格外注意的是，具有输送功能的螺旋给料 机，其输送段的螺距或螺径只能逐渐增大，切忌不 能减小。 ５ 结束语

  摘 要：根据生物质原料的特性和生物质气化工艺的要求，设计了一种生物质原料加料装置— ——螺旋给料 机。对螺旋给料机设计过程中的几个主要参数进行了阐述，包括螺旋轴的直径、螺距、轴的转速以及功率等，最 后还对螺旋给料机的类型进行了阐述。文章还介绍了一种变螺距的螺旋给料机，该装置具有输送能力大小可 调、运行稳定、密封良好等特点，能够很好的满足长期连续使用的需要。 关键词：生物质；螺旋给料机；变螺径；变螺距 中图分类号：ＴＨ１２２； ＴＫ６ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７１－ ５２９２（２００７）０１－ ００７３－ ０２

  １．２ 叶片的选型及其螺距的计算 实体螺旋面推送力大，效率高，适用于经过粉

  给 料 机 通 常 采 用 无 级 变 速 减 速 电 机 。螺 旋 轴 转

  速 在 满 足 输 送 能 力 的 条 件 下 不 宜 太 高 ，以 免 物

  料 受 过 大 的 切 向 力 而 被 抛 起 ，以 致 无 法 向 前 输

  式中：Ｑｍ— ——螺旋给料机的输送能力，ｋｇ／ｓ； Ａ — ——螺旋给料机中输送非整装物料的截面

  积，ｍ２； Ｄ１ — ——壳体的直径，ｍ； Ｄ２ — ——中心轴的直径，ｍ。

  下部，用以控制物料的流量。通常来说，给料机 秸等），为了能够更好的保证设备能够连续稳定地运行，螺

  的进料口都充满物料，通过叶片的直径、螺距的 旋 给 料 机 应 该 采 用 变 螺 径 或 变 螺 距 的 结 构 形

  ２ 不同的管径和输气距离对沼气池内气压的最 具前的沼气额定压力为 ８００ Ｐａ 或 １ ６００ Ｐａ。目

  水压式沼气池输送沼气的压力来自水压间 Ｐａ，沼气灶燃烧器适宜的压力波动范围为标准

  ｋ — ——螺旋给料机的填充系数； — ——物料的堆积密度，ｋｇ／ｍ３； ｃ — ——倾角系数，当给料机水平放置时ｃ ＝１。

  收稿日期：２００６－ ０６－ １３。 基金项目：国家十五科技攻关资助项目（２００１ＢＡ４０３Ｂ０３０２）。 作者简介：闫桂焕（１９７７－ ），女，助理研究员，主要是做生物质能利用方面的研究。Ｅ－ ｍａｉｌ：ｙａｎｇｕｉｈｕａｎ＠１６３．ｃｏｍ

  Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａ ｓｃｒ ｅｗ ｆｅｅｄｅｒ ｆｏｒ ｂｉｏｍａｓｓ

  （Ｅｎｅｒｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｊｉｎａｎ ２５００１４，Ｃｈｉｎａ）

  标准螺距的螺旋给料机是由直径相同的螺旋 连续稳定，密封良好，可完全满足长期连续使

  克服摩擦的功率 Ｐｆ 与给料机长度及直径以及 螺旋轴的转速有关，其值可用下面的经验公式求得：

  Ａｂｓｔｒ ａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｂｉｏｍａｓｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｂｉｏｍａｓｓ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ， ａ ｓｃｒｅｗ ｆｅｅｄｅｒ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｆｏｒ ｂｉｏｍａｓｓ． Ｍａｉｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｅｅｄｅ ａｒｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ， ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｄｉａｍｅ－ ｔｅｒ ｏｆ ｓｃｒｅｗ ａｘｅｓ， ｓｃｒｅｗ－ ｐｉｔｃｈ， ａｘｅｓ ｒｏｔａｔｅ ｓｐｅｅｄ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｅｔｃ． Ｔｈｅｎ ｖａｎｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｍｏｄｅｌｓ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｂｉｏｍａｓｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ， ａ ｓｃｒｅｗ ｆｅｅｄｅｒ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｗｉｔｈ ｖａｒｉ－ ａｂｌｅ ｓｃｒｅｗ ｐｉｔｃｈ， ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ｍａｎｙ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｆｅｅｄｉｎｇ ａｂｉｌｉｔｙ， ｅｑｕａｌｉｔｙ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｇｏｏｄ ｌｅａｋｐｒｏｏｆ ｓｅａｌ ｅｔｃ． Ｔｈｅ ｄｅｖｉｃｅ ｃａｎ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｎｅｅｄ ｏｆ ｃｏｎｔｉｎｕｉｎｇ ａｎｄ ｓｔａｂｌｅ ｆｅｅｄｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ：ｂｉｏｍａｓｓ； ｓｃｒｅｗ ｆｅｅｄｓｔｏｃｋ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ； ｖａｒｉａｂｌｅ ｓｃｒｅｗ ｄｉａｍｅｔｅｒ； ｖａｒｉａｂｌｅ ｓｃｒｅｗ ｐｉｔｃｈ

  旋给料机设计 ［Ｊ］． 吉林农业大学学报，２００５，２７（５）： ５８２－ ５８５． ［３］ 张荣善．散料输送与贮存［Ｍ］．北京：化学工业出版社， １９９４．