压辊式生物质成型专利技术综述

金一凡

（国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心，江苏 苏州 215163）

压辊式生物质成型专利技术综述

金一凡

（国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心，江苏 苏州 215163）

随着现代社会能源消耗的剧增，环境污染的日益加剧，获得除石油、煤炭和天然气之外的清洁能源越来越迫切，而生物质燃料作为一种补充能源则进入了人们的视野。压辊式生物质成型技术作为一种近年来发展较快的生物质成型技术，在农林牧等生物质的成型上体现着优越的性能。本文针对压辊式生物质成型技术的专利申请进行了统计，对国内外专利申请量、申请人分布等多方面进行了分析，并阐述了压辊式生物质成型技术领域的专利申请发展趋势，给出了其技术领域的发展脉络，并重点针对各技术分支进行了研究。

压辊式；生物质；成型；专利申请；发展趋势

1.概述

生物质压块成型技术主要分为压辊式、螺旋挤压式和活塞冲压式颗粒成型机。螺旋挤压式成型设备，其锥形螺杆磨损严重，使用寿命短，造价高；单位产品能耗高，生产效率低，难以实现规模化生产。

活塞式冲压成型机与螺旋压缩成型机相比，活塞压缩成型机明显改善了成型部件磨损严重的现象，使用寿命提高，单位产品能耗下降。但机械驱动成型设备结构复杂，存在较大震动负荷，机械运行不稳定且噪音剧烈，润滑油污染较严重，使其推广和应用都有一定困难。

压辊式成型设备的基本工作部件由压辊和压模组成，其中压辊可以自转，也可以公转。压辊式成型设备又可分为环模成型机和平模成型机器，环模成型机是目前使用最为广泛的机型，压模为环形。环模成型机产量大，耗电少，自动化程度高，对原料的含水率要求较宽，适于规模化产业化发展。平模成型机压模为平面，压制室空间较大，可采用大直径压辊，能将体积大、纤维长的原料粉碎成型。另外，平模成型机结构简便，压力可调，产量稳定，并且模具正反两面都可以使用。

近年来，压辊式生物质成型机发展速度较快，应用较多，为了满足当今传统能源日渐枯竭，急需寻找新的能源形式来缓解能源危机的要求，研制低功耗、喂入性能好，空转率低的压辊式成型机是今后研究者们的重点。

2.压辊式生物质成型技术全球专利申请趋势分析

压辊式生物质成型机的专利申请最早出现在20世纪20年代左右，申请量极少。20世纪60年代成为压辊式生物质成型机的第一次快速发展的时期，而后的70年代则进入了技术发展相对平缓的时期，到了80年代，由于能源的快速消耗，尤其是以石油危机为代表性的能源危机，造成了人们对可替代性能源的重视，因此，研究的重点又回到了生物质能源方面，这一时期是压辊式生物质成型机的第二次快速发展的时期，进入90年代，随着国外石油能源的勘探、开发，使得压辊式生物质成型机在此进入发展的平缓期，一直到21世纪，尤其是最近几年，该技术才有了第三次的发展。

国外的申请主要集中在德国、美国和日本，分别占总申请量的18%、12%和8%。如果按照洲际划分，欧洲占到了73%，亚洲占到了14%，北美占到了13%，这3个地区都是农牧业、林业发达的地区，同时技术实力也相对雄厚，德国和美国是农牧业、林业大国，所以其申请量较大，虽然日本不是农牧业强国，但是日本对能源极其重视，主要原因在于其能源匮乏，几乎全部依赖进口，因此，日本希望寻找石油的补充能源，所以其在生物质成型技术领域也走在前列。

通过与国外专利申请状况的比较，我国在压辊式生物质成型机的研究上起步较晚，在20世纪90年代才首次出现专利申请，在2006年之前申请量极少，而从2006年之后，申请量呈快速增长趋势，一方面是由于我国经济总量不断增长，技术水平不断提高，中国作为能源消耗大国，对生物质的再利用有强大的需求，再加上近年环境污染问题日益加深，所以促使了申请量的激增，另一方面，2008年6月5日，国务院颁布了《国家知识产权战略纲要》，在此大环境下，国内申请量逐年攀升，并且随着专利法律体系逐步完善，全民专利意识普遍提高、专利申请人创新能力大幅增强，因此，国内专利申请量呈迅猛攀升趋势，上升势头强劲。

压辊式生物质成型机在国内的申请主要集中在江苏、河北、北京、河南、山东等省份，这些省份首先都是农业大省，有较大的需求去对生物质进行处理，同时这些省份，尤其是江苏、山东、北京科研院所较多，科技实力也相对较强，也从另一方面能够对生物质处理进行技术支持。因此，压辊式生物质成型机在国内的申请量主要集中在这5个省份。

3.压辊式生物质成型专利技术发展路线

目前，压辊式生物质成型技术主要分为两种：

（1）环模式，即生物质经压辊压制后从模腔的侧面出料，出料口开设在模盘的侧面。

（2）平模式，即生物质经压辊压制后从底面出料，出料口开设在模盘的底面。

3.1环模式生物质成型技术

国外方面，环模式生物质成型机最早出现于20世纪20年代的英国，是由HENRY JOSEPH LONG DUNLOP公司申请的（GB237944A）“An improved machine for compressing and moulding plastic or other substance”（一种提升压缩和造型塑料或其他物质的机器），其为卧式环模成型机，内部的压辊是环状的，且只有一个。之后，在1966年，由麦塞福格森公司率先提出了倒立式的环模成型机，即“干草压块装置和方法”（DE1217684B），同年，约翰迪尔公司提出正立式的环模成型机（DE1211841B）。

国内方面，20世纪90年代出现了卧式环模成型机，是由辽宁省农牧业机械研究所申请的（CN2268616Y）“牧草、秸秆压块机”，其采用了两个压辊施压。之后的2008年，由郑春山申请的（CN201192902Y）“行星传动式秸秆压块机”，是国内率先申请的立式环模成型机。

进入21世纪，国内的环模式成型机发展水平有了很大的提高，在立式环模的基础上，在2011年，由东北林业大学申请了立式单层辊双层模盘的环模式成型机（CN202097990U），这也是国内首次出现双层模盘的环模式成型机，仅仅两年之后的2013年，由江苏大学申请的双层辊双层模盘的环模式成型机就出现了（CN203210715U），这也是国内首次出现双层辊和双层模盘的环模式成型机。

3.2平模式生物质成型技术

平模式生物质成型机经过发展，与1983年出现了锥辊式的平模生物质成型机，由MUNCH EDELSTAHL GM申请的（DE3313012A1）。一年后的1984年，由AMANDUS KAHL NACHF申请了直辊式的双层模盘的平模成型机（DE3344044A1），同年，BLOHM & VOSS AG 和 HOWALDTSWERKE DEUT WERFT AG联合申请了直辊锥辊复合式的双层模盘的平模成型机（DE3342660A1）。

相比较之下，国内首次出现直辊式平模成型机是在2006年，由燕山大学申请的“三辊斜齿平模碾压冷成型造粒机”（CN201020864Y），之后与2008年，由山东百川同创能源有限公司率先申请了锥辊式的平模成型机，“生物质平模颗粒成型机”（CN201325191Y），仅仅一年后的2009年，孙永超就首先申请了直辊锥辊复合双层模盘的平模生物质成型机，“双模盘平模秸秆压块成型机”（CN201776928U），经过近4年的发展，到了2013年，出现了3层直辊和3层模盘的平模式生物质成型机，是由北京奥科瑞丰新能源股份有限公司和河北奥科新能源设备有限公司联合申请的“3层生物质挤压成型装置及立式生物质挤压成型机”（CN103434178A）。

在这期间，仅有这么一件专利申请相对特殊，其为平模和环模双层复合的生物质成型机，既不是单纯的平模式，也不是纯粹的环模式，这一类申请仅有且只有一篇，是由彭世润于2009年申请的“复合型环模生物质燃料成型机”（CN101474882A）。

结语

通过上述分析可以看出，压辊式生物质成型机技术的专利申请量主要集中在中国、美国、德国和日本，而随着我国经济总量不断增长以及知识产权的完善，近年来，国内专利申请量也以较快的速度在增长，而且研究深度方面已经达到甚至超过了国外的水平，因此，国内申请人可以通过不断总结现有经验，来增强我国在压辊式生物质成型技术领域中的竞争实力。

［1］张秀秀，侯梅芳，宋丽莉，等.农林固体有机废弃物压缩成型研究进展［J］.上海应用技术学院学报，2015，15（1）：67-72.

［2］郑戈，杨世关，孔书轩，等.生物质压缩成型技术的发展与分析［J］.河南农业大学学报，1998，32（4）：349-353.

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