平模机制备生物质成型燃料的试验研究

以玉米秸秆、稻秆为原料,在平模生物质成型机上进行了制备试验。分析了含水率、原料粒度、喂入量对成型率、成型密度、生产率及能耗的影响。结果表明:该设备的可靠性不高,适合加工的含水率范围很窄;原料的粒度小,成型效果好、密度大、能耗低、产量大、成型率高;随喂入量增大,成型率先增大后减小,成型密度先增大后基本不变,电机功率上升;设备结构及加工关键技术有待改进和进一步研究。     

超声振动玉米秸秆成型燃料密度和松弛密度影响因素分析

为提高成型燃料的密度和松弛密度,采用单因素方法研究了超声振动成型过程中含水率、成型压力和超声波电源功率对玉米秸秆燃料密度和松弛密度的影响。结果表明随着原料含水率的增加,燃料的密度和松弛密度先增加后逐渐减小;随着成型压力和超声波电源功率的增加,燃料的密度和松弛密度逐渐增加,但超声波电源功率过大时燃料内部易炭化。     

不同添加剂油茶壳炭粉成型性能与燃烧特性研究

以油茶壳炭粉为原料,纤维素和氧化淀粉为添加剂,采用万能试验机研究成型温度、成型压力、原料含水率对燃料成型品质的影响。研究发现,成型温度在60~100℃时成型燃料的品质较好,提高成型温度对燃料的松弛密度影响不明显,但比能耗增加,对径向抗压强度影响与添加剂种类有关。提高成型压力,成型燃料的松弛密度、比能耗和径向抗压强度都随之增大,成型压力在6~8 k N时成型燃料品质较好。提高原料含水率对降低能耗有显著作用,但原料含水率过大不利于成型,原料含水率在15%~20%时成型燃料品质较好。对成型燃料燃烧特性研究发现,纤维素和氧化淀粉的加入,着火温度能分别降低至362.5℃和324.5℃,添加氧化淀粉后燃料品质和燃烧特性最好;添加纤维素的混合成型燃料热值降低更少,且品质受成型因素影响较小。     

油茶壳连续热解炭粉成型及其燃烧特性研究

以油茶壳炭粉为原料,纤维素和氧化淀粉为添加剂,采用万能试验机研究成型温度、成型压力、原料含水率对燃料成型品质的影响。研究发现成型温度在60～100℃时成型燃料的品质较好,成型温度提高对燃料的松弛密度影响不明显,但比能耗增加,对径向抗压强度影响与添加剂种类有关。提高成型压力,成型燃料的松弛密度、比能耗和径向抗压强度都随之增大,在6～8k N压力下成型后燃料品质较好。提高含水率对降低能耗有显著作用,但含水率过大将不利于成型,控制在15%～20%时成型燃料品质较好。对成型燃料燃烧特性研究,发现纤维素和氧化淀粉的加入能降低着火温度分别至362.5℃和324.5℃,添加氧化淀粉后燃料品质和燃烧特性最好;但添加纤维素的混合成型燃料热值降低更少且品质受成型因素影响较小。     

玉米秸秆叶颗粒成型性能试验研究

为促进玉米秸秆叶饲料化利用,本文利用平模制粒机对影响玉米秸秆叶颗粒成型性能的主要因素进行试验研究。采用四因素五水平正交旋转中心组合试验设计方法,以添加剂含量、原料含水率、主轴转速、模孔长径比为试验因素,以成型密度和吨产品能耗为评价指标,利用Design-Expert8.0.6软件建立评价指标与各影响因素之间的回归模型。结果表明各因素对成型密度影响大小顺序为:模孔长径比添加剂含量原料含水率主轴转速,各因素对吨产品能耗影响大小顺序为:模孔长径比原料含水率主轴转速添加剂含量;在添加剂含量为26.2%、原料含水率为21.1%、模孔长径比为2.99、主轴转速为188.3r/min工艺条件下,生产的玉米秸秆叶颗粒饲料成型密度为1.185g/cm3,吨产品能耗为49.3kW·h/t。     

立式柱塞冲压生物质成型机设计与试验

针对目前生物质固化成型机多为生产生物质成型颗粒且成型颗粒质量不高、成型机高能耗等问题，提出了一种新型立式柱塞冲压的生物质固化成型方式，并制造了样机。样机以开关磁阻电机为动力源，驱动飞轮并转化为成型柱塞的上下往返直线运动，实现对模具内生物质原料的冲压成型，从而形成生物质成型块。该样机利用飞轮可积蓄能量的特性，有效降低了成型作业时的能耗。成型模具采用组合式结构设计，提高了原料适应性。以典型生物质原料玉米秸秆、松木屑为原料，在10%左右含水率、室温条件下进行了试验，结果表明该成型方法可行，且整机运行情况良好；生产的成型块密度大于等于1.2g/cm3，抗跌碎性指数高于95%；样机能耗为36.51kW·h/t，各项指标均达到了相关标准的要求。该成型方法的提出和研究结果可为生物质成型机的发展提供借鉴与参考。     

秸秆类生物质压力成型过程影响因素研究

以秸秆类生物质作为原料,采用压力成型设备,试验研究原料在成型过程中含水率、成型压力与原料粒度等因素对成型效果的影响。结果表明:含水率、成型压力与原料粒度等因素不仅影响成型产品的最终密度的大小,而且影响成型产品最终的成型效果,直接决定了成型产品的品质。经过综合分析可知:秸秆类生物质通过控制含水率在15%左右、粒径范围为0~20mm、成型压力控制为15~25MPa时,可以使成型产品的成型密度与成型效果达到最优值,为秸秆类生物质成型提供最佳的工艺参数。     

模辊式生物质颗粒燃料成型机性能试验

针对模辊式成型机在生产生物质颗粒燃料过程中存在能耗高等问题,以玉米秸秆为原料,研究成型机模辊间隙、主轴转速和模孔直径等参数对生产率、吨燃料能耗、颗粒燃料的成型率、机械耐久性和颗粒密度等的影响。结果表明：模辊间隙仅对成型率有影响,间隙为0.2mm最优。吨燃料能耗和颗粒密度随主轴转速增大而减小;模孔直径大,生产率高,吨燃料能耗低,颗粒密度小;为保证生产率,主轴转速应大于等于160r/min。不同因素试验,颗粒燃料的成型率大于95%,机械耐久性大于96%,均符合生物质颗粒燃料要求。     

桉树热解产物热物性参数演变特性研究

在自行设计的生物质固定床热解装置上,进行了150~850℃温度范围内,每隔100℃的桉树芯材木屑的固定床热解实验,并进行固态产物的热物性参数测试。结果表明:随着温度的升高,桉树芯材热解炭的固态产率逐渐减小,低位热值逐渐增大,450℃热解炭的热值比木屑原料提高了95.53%;堆积密度先减小后增大,体积能量密度持续增大,750℃热解炭的体积能量密度比原料增大了63.21%;热解炭的比热容和导热系数与热解炭内部的含水率、骨架结构,即孔道开度和密度有密切的关系。随着热解温度的升高,热解炭的比热容呈U字型趋势先减小而后增大,导热系数先轻微减小后以指数形式大幅增大,得到比热容和导热系数随温度的变化曲线方程,拟合度分别为0.932 0和0.995 3。     

秸秆固化成型工艺对成型块品质的影响

以玉米秸秆为研究对象,采用自制秸秆固化成型设备生产成型块,分别考察成型压力、加热温度及物料含水率对成型块物理品质和力学性能的影响,引入轴向位移、径向峰值位移、峰值压力和名义应力等概念衡量成型块的力学性能.研究表明:成型压力、温度及物料含水率对成型块的松弛密度、抗变形性和抗渗水性影响显著,当压力在60～90 MPa,加热温度在75～100℃,物料含水率在8%～12%时,可以生产出性能优良且便于储运的成型块.     

不同击实能量下粗粒土颗粒分形特性分析

击实能量荷载引起粗粒土颗粒破碎效应,采用分形理论量化破碎程度。通过室内重型击实试验,设定4种击实能量及5种含水率探究粗粒土干密度变化规律;依据颗粒筛分试验,得到击实前后颗粒粒径分布,分析粒度分形曲线特征,总结分形维数变化规律,阐释能量及含水率引起土体颗粒破碎微观机理。试验结果分析表明,标准重型击实能量作用下干密度在含水率为8%时取最大值,不同击实能量下粒度分形曲线线性关系显著,含水率影响曲线集中程度。粗粒土分形维数随含水率增加均呈先减小后增大趋势,颗粒破碎程度随击实能量增加而加剧。分形维数取极小值时含水率随击实能量增大从10%减小至8%,建议工程压实过程应控制含水量且压实能量不小于室内标准重型击实功。     

基于深梁试样的压实黏土抗拉强度试验研究

将深梁试样引入压实黏土抗拉强度测试中，分析了不同含水率和干密度条件下的抗裂特性演化规律，包括荷载-挠度曲线、抗拉强度和能量参数。结果表明：压实黏土破坏模式与含水率密切相关，不受干密度影响；含水率和干密度对压实黏土试样抗拉强度影响显著，抗拉强度含水率升高先增大后减小，随干密度增大呈线性递增；断裂耗散能随含水率增大呈先增大后减小变化，高含水率时裂纹延展耗能更多。弹性储备能和裂缝延展能随试样干密度增大逐渐增大，弹性储备能增幅更大。     

稻草、玉米芯调理牛粪堆肥成型育苗基质试验

以稻草和玉米芯为调理料,分别与主体原料牛粪按质量比1∶4混合堆沤腐熟后获得牛粪稻草基质和牛粪玉米芯基质,以这2种基质为原料进行压缩成型试验,探讨了土壤添加量、原料含水率、成型压力以及成型温度等操作因素对基质块成型品质的影响及作用规律。结果表明:牛粪稻草和牛粪玉米芯2种基质块的抗跌碎能力基本持平,其中牛粪稻草基质块的容重较大,吸水性和保水能力更强;添加土壤对2种基质块的抗破碎能力均有一定的提高,但不添加土壤2基质块也具有良好的抗破碎能力,能满足育苗过程对其机械强度的要求;适宜的原料含水率、成型压力和成型温度范围为10%~15%、10~15 k N和80~120℃。     

齿辊式环模生物质成型机设计与试验

为降低传统环模成型机的能耗,设计了一种齿辊式环模成型机,并对该成型机的运动干涉、最大攫取角进行了理论分析。结果表明按照设计尺寸运动并不干涉,最大攫取角大于普通环模;在该样机上以含水率8%~20%四倍体刺槐颗粒为原料进行了成型对比试验,结果表明:不同含水率下的平均比能耗为56.82 k W·h/t,成型密度为1.085 g/cm3,比同样结构的普通环模产量提高了3.36%~6.25%,能耗降低5.77%,密度提高3.33%,同时发现在含水率16%、转速200 r/min时比能耗最低,为50.3 k W·h/t。     

甘蔗叶秸秆压缩特性研究

我国每年都会产生数量巨大的甘蔗叶秸秆,是一种优质的生物质能源。为实现甘蔗叶秸秆资源化利用,就必须解决甘蔗叶秸秆的收集、打捆难题。利用自制的压缩装置并结合甘蔗叶秸秆在田间呈现的横向和杂乱两种铺放状态,设计取样部位、含水率、加载速度和加料量四个变量因素,进行4因素5水平正交旋转试验,解析各因素对甘蔗叶秸秆最大压缩力的影响规律。压缩试验表明:试验设置的四个变量因素对最大压缩力的影响规律相似,但是压缩至同一密度,杂乱铺放比横向铺放状态所需的压缩力要大的多。在横向和杂乱两种铺放状态下,从叶鞘至叶片上部所需最大压缩力先增大后减小,取样部位越靠近叶片下部,最大压缩力越大;随着物料的含水率增大,最大压缩力逐渐减小;加载速度增大,最大压缩力呈现出先增大后减小的趋势;随加料量的增加,最大压缩力呈现先减小后增大的变化趋势。在两种压缩状态下,其中含水率对甘蔗叶秸秆的压缩特性影响最显著。     

稻秸不同粒度对沼气发酵浮渣结壳层的影响

秸秆沼气工程中因原料上浮易产生料液分层结壳的现象,从而影响产气效率。文章以稻秸为原料,采用批式试验,研究不同粒度对沼气发酵结壳层特性的影响。结果表明:粒度为5 cm,2 cm和过筛10目时,结壳层密度随沼气发酵时间增加而增加,随粒度的减小而增大;到36 d,35 d和20 d,结壳层进入稳定期,密度不再增加,最终分别为54.84 g·L-1,62.67 g·L-1和99.71 g·L-1。但破壳强度随着粒度减小而减小,发酵60 d,分别为3.14 k Pa,2.10 k Pa和1.24 k Pa。综上所述,在一定粒度范围内,粒度越小越有利于减少破壳能耗。     

基于响应曲面法的干燥参数对苜蓿含水率影响研究

为分析干燥参数与苜蓿含水率的关系,通过三因素五水平响应曲面法,研究了喂入率、热风流量和滚筒转速间的交互作用对苜蓿含水率的影响,并优化出最佳干燥工艺参数.结果表明:热风流量一定,苜蓿含水率随着喂入率和滚筒转速的增大,呈先增大后减小的趋势;滚筒转速一定,随着热风流量的增大,苜蓿含水率逐渐增大;喂入率一定,苜蓿含水率随滚转速的增加先增加后减小.优化出的最佳干燥参数为:喂入率25 kg/min,热风流量58.00%,滚筒转速9 r/min,得到的苜蓿最终含水率为10.93%,可用于指导苜蓿干燥的生产实践.     

水稻秆颗粒冷压成型工艺条件优

以水稻秆颗粒为原料,以碱处理水稻秆颗粒为粘结荆,采用二次正交旋转设计,研究不同的成型压力、粘结剂添加比、含水率、原料粒径对成型燃料松弛密度以及落下强度的影响.利用SPSS 13.0的回归分析方法以及Matlab 7.1的响应面分析法,建立并分析了4个因子对试验指标影响的数学模型.结果表明,所得回归方程显著,拟合情况良好;最佳成型压力为32 MPa,粘结剂的添加比4:1,含水率为10%,原料粒径4mm,在此条件下,成型物的松弛密度达到1.188g/cm3,成型物落下强度达65.417%.     

稻壳热压成型工艺参数试验

采用四元二次回归正交旋转试验和响应面分析方法,并利用SPSS 11.5和Matlab 7.1软件研究了成型压力、加热温度、含水率和粘结剂添加量对稻壳成型块松弛密度的影响,建立并分析了稻壳成型块松弛密度的数学模型.结果表明,4个因素对稻壳成型块松弛密度影响次序为:加热温度、含水率、成型压力、粘结剂添加比,最优组合为成型压力10 MPa,粘结剂添加比3.5∶1,含水率16%,加热温度100℃,此时成型物松弛密度为0.945 g/cm~3,该密度可以满足成型要求,所得回归方程显著,拟合情况良好.     

棉秆切碎粒度对其压缩成型影响的试验研究

棉秆是一种富含韧皮纤维、木质化程度较高的硬茎秆。棉秆压缩成型可以制作高热值的燃料块,但是必须切碎才有利于成型。研究棉秆切碎粒度对压缩成型的影响规律,可以有效解决棉秆燃料块品质和棉秆切碎能耗之间的矛盾,为棉秆压缩成型的工艺和设备提供一定的研究基础。采用CSS-44000电子万能试验机对不同切碎粒度的棉秆进行压缩成型试验研究,结果表明:在相同的最大压缩密度条件下,粗粒度棉秆所需压缩力最大;相同条件下,棉秆成型块经过应力松弛后,粗粒棉秆的松弛密度最小,松弛比最大。