玉米秸秆致密成型燃料挤压过程有限元分析

致密成型燃料是提高低密度玉米秸秆使用性能的关键手段之一,通过致密成型燃料,可以方便玉米秸秆运输和储存。为此,根据玉米秸秆压缩成型的主要特点,利用ANSYS的结构分析模块对挤压过程进行有限元分析,得到物料在挤压过程中的流动变化规律,揭示玉米秸秆在整个成型过程中应力、应变和摩擦力变化过程,旨在为生物质致密成型机理研究提供理论基础。     

秸秆成型燃料技术的研究现状与发展趋势

我国每年生产秸秆6亿多t,其中大约0.28亿t用于造纸,1.13亿t用作饲料,1.08亿t还田,3.5亿t用作燃料或就地荒烧。目前收获、打捆、运输、储藏、干燥等环节的加工利用水平都比较低。人们虽然对某些环节进行了研究,但没有进行大面积的推广,尤其是在利用农作物秸秆作为煤的替代燃料方面基本上没有成功的模式,这样就导致了近几年出现的大面积荒烧现象,造成每年数亿吨的生物质能源白白浪费,还造成了大气的严重污染,大大加重了政府工作的负担。社会的需求把科学研究推向了研究的前沿,秸秆成型燃料技术的研究就是为适应这种需求而开展的。     

菌渣颗粒燃料固化成型机的设计与试验

针对食用菌生产中的菌渣丢弃导致环境污染及综合利用率低的问题,依据生物质碾切挤压成型原理,研究设计了菌渣颗粒燃料固化成型机,并对其核心部件环模与压辊的结构参数、力学特性等进行了分析。通过对栽培过后的金针菇菌渣成型试验,试验结果表明:该机生产率为945.5kg/h,吨料电耗71.43kW·h/t,颗粒燃料的成型率为96.4%,机械耐久性为97.2%,颗粒质量密度为1.24 g/cm3,颗粒含水率为10.1%,均符合生物质颗粒燃料成型要求。整机工作平稳,成型可靠,物料适应性强和操作环境无粉尘等优点,性能满足设计要求。     

抗结渣生物质固体颗粒燃料燃烧器研究

针对我国秸秆类生物质颗粒燃料灰含量高、灰熔点低而导致燃烧过程中易结渣、燃烧器易熄火、燃烧不稳定等问题,采用多级配风原理,设计出高效双层燃烧筒装置,实现三级配风,同时研究了螺旋清灰破渣机构,并在此基础上研制了生物质颗粒燃料燃烧器。采用玉米秸秆颗粒燃料和落叶松木质颗粒燃料进行了燃烧试验,试验结果表明,本燃烧器的多级配风结构和破渣清灰机构设计合理,燃烧效率达到91%,能够有效地将燃烧过程中产生的灰渣排出,结渣率明显下降,实现了连续稳定燃烧。与瑞典PX-20型燃烧器相比,以玉米秸秆颗粒为燃料时,本燃烧器燃烧效率提高了9%、结渣率降低了25.94%,燃料适应性广。     

生物质成型燃料热风炉燃烧室的设计与研究

针对国内外现有的生物质成型燃料燃烧设备,存在燃烧效率低、炉膛温度过高、积灰和结渣严重、不适合块状和棒状成型燃料的燃烧等问题,通过对国内外生物质成型燃料热风炉燃烧室的研究和借鉴,设计了新型生物质成型燃料热风炉的燃烧室。该新型生物质热风炉的燃烧室只是热风炉的燃烧部分,需要和独立的换热器配合使用。在我国可用于生产颗粒状成型燃料的木屑很少,但拥有大量的可生产块状和棒状成型燃料的作物秸秆。该新型生物质成型燃料热风炉的燃烧室主要是为了适应块状和棒状成型燃料的燃烧而设计,也可用于部分颗粒状成型燃料的燃烧,主要由进料机构、燃烧室部分和炉灰清除机构组成,实现了块状和棒状成型燃料的自动进料及炉灰的自动清除。该生物质成型燃料热风炉的燃烧室可有效减少固体燃料和挥发分气体的不充分燃烧,可将炉膛的温度控制在一定的范围内,减少了积灰和结渣的产生,并能有效地去除积灰和结渣。     

农作物秸秆成型燃料加工技术分析研究

我国从20世纪80年代中期起开始了成型燃料的开发研究,一方面组织科技攻关,另一方面引进国外先进机型,经消化、吸收,研制出各种类型的适合我国国情的生物质压缩成型机,用以生产棒状、块状或颗粒状生物质成型燃料。     

油性添加剂对秸秆致密成型过程力学行为的影响规律研究

在生物质致密成型过程中加入添加剂是改善成型条件、提高制品品质的有效手段,对成型过程力学行为有直接影响。基于厚壁圆筒原理构建生物质致密成型过程力学行为测试系统,以小麦秸秆和水稻秸秆为对象,研究废机油添加剂对成型过程力学行为的影响。结果表明：小麦秸秆和水稻秸秆对应峰值应力比值范围分别为0.73～0.96和0.51～0.69;对应的终值应力比值范围分别为0.46～0.68和0.38～0.55;废机油添加剂会改变压制过程中物料径向应力占比,但对不同材料的影响程度不同;添加剂含量增加使径向应力占比总体变化趋势为递增,但力学性能及其变化趋势呈各向异性。应力占比与制品密度没有确定的映射关系,不能直接通过成型过程中的力学行为判断制品密度。     

桉木屑颗粒燃料固体桥结构构建与燃烧特性研究

在成型燃料内部构建固体桥结构可有效改善其物理品质,利用不同粒径桉木屑构建了具有固体桥结构的颗粒燃料,并进一步研究了颗粒燃料的燃烧特性。提出的构建方法为同种原料不同粒径混配成型,在电子压力机上进行了粒径(0,1mm]原料混配粒径(4mm,5mm]原料的颗粒压缩成型实验,结果显示混配量5%~10%时颗粒内部长粒径粒子的交叉缠绕,可形成适量的固体桥结构,短粒径粒子填充饱满,粒子间结合紧密。较佳的混配量为5%,〖JP2〗颗粒具有较高的松弛密度,为1074.79kg/m3,最高的Meyer强度,为23.93MPa,最低的比能耗,为27.06kJ/kg,平衡含水率为11.65%,吸水速率k为0.0153min-1。在热分析仪上进行了成型颗粒燃烧实验,颗粒燃烧过程较为平稳且有所延长,在升温速率10~40℃/min的范围内,着火温度Ti在246.60~265.00℃之间,最大失重速率(dm/dτ)1max在-6.84~-29.10%/min之间,综合燃烧指数S在7.26×10-12~1.09×10-10min-2·K-3之间。在X射线荧光光谱仪上分析了颗粒灰分的元素组成,预测颗粒燃烧时具有中等或较高的结渣沾污趋势。     

生物质固体成型燃料的关键技术及可行性

生物质固体成型燃料技术是生物质能开发利用的一项重要技术,具有广阔的发展前景。在介绍生物质成型燃料技术研究发展现状及比较分析国内外几种成型燃料生产技术的基础上,讨论并总结了生物质固体成型燃料的关键技术,分析了该项技术在我国推广应用的可行性。     

秸秆成型燃料加工技术发展趋势

在分析国内外秸秆成型燃料加工技术及装备现状的基础上,通过比较螺旋挤压成型技术、活塞冲压技术、辊模挤压成型(环模挤压成型技术、平模挤压成型技术)的技术特征,提出了我国秸秆成型燃料加工技术将向实用、高效、低成本方向发展,加工装备将向可移动、自动化方向发展。     

基于TRIZ理论的玉米秸秆综合利用分析

我国种植玉米每年都产生大量的玉米秸秆。虽然开发了多种玉米秸秆利用方式,但实践中仍存在不少问题,很多农户被动就地焚烧秸秆,带来巨大危害。根据秸秆处理需求与生产实际,探索玉米秸秆综合利用方法,变废为宝,具有重要价值。以齐齐哈尔市某公司为例,运用TRIZ理论,使用物理矛盾分析法、“物质?场”模型分析法、聪明小人法、技术矛盾分析法和裁剪法,分析了玉米综合利用过程中的矛盾点和着力点并付诸实践,为我国玉米秸秆处理提供了新思路。主要结论:鼓励有实力的公司在玉米秸秆产区建设分公司;重视应用创新;挖掘当地市场,延伸产业链条;以贴近农户为中心,提供符合农民利益的产品与服务。      

基于DEM的玉米秸秆离散元模型参数标定

玉米秸秆外表皮和内瓤的力学特性存在较大差异,为提高玉米秸秆仿真结果的精确度,提出一种基于离散元法(DEM)的玉米秸秆精细化仿真模型建立方法,构建有茎节和无茎节秸秆仿真模型。通过Plackett Burman试验和最陡爬坡试验开展无茎节秸秆模型的单轴压缩仿真试验,确定影响颗粒抗破坏力的因素主要是玉米秸秆外表皮—内瓤滑动摩擦系数、内瓤—内瓤碰撞恢复系数和内瓤—内瓤静摩擦系数,通过正交试验确定最优参数组合为0.28、0.29和0.23。利用有茎节秸秆模型进行剪切试验验证,结果表明仿真试验与物理试验的抗剪切力分别为132.29 N和131.36 N,误差为093 N,说明最优参数组合精确度较高。研究结果可为秸秆还田装置、生物质材料成型和饲料加工装置等关键部件优化设计提供参考依据。     

秸秆生物质资源利用途径及相应技术

作物秸秆是农作物生产系统中一项重要的生物质资源。为此，概述了国外秸秆利用现状，详细介绍、分析了中国生物质秸秆的有效利用途径及相关技术；并对秸秆的发展方向进行了研究。     

肥液浓度和生物质掺混量对微润灌溉入渗特性的影响

为了探明肥液质量浓度和生物质掺混质量比对微润灌溉土壤水分入渗特性的影响,采用室内土箱模拟试验的方法,设置3个肥液质量浓度水平(清水F₀:0 mg/L,低浓度F_L:200 mg/L,高浓度F_H:400 mg/L)和4个生物质掺混质量比水平(自然风干土B₀:0 g/kg,低掺混量B_L:15 g/kg,中掺混量B_M:30 g/kg,高掺混量B_H:45 g/kg),以发酵腐熟花生壳粉末为掺混生物质,研究微润灌溉的水分入渗速率、累积入渗量、湿润体体积以及湿润体质量含水率的分布特征.试验结果表明:肥液质量浓度和生物质掺混质量比对微润灌溉的初始入渗速率、稳定入渗速率、累积入渗量和湿润体质量含水率均值影响均具有统计学意义.与水平F₀B₀相比,增加肥液质量浓度和生物质掺混质量比可提高初始入渗速率13.02%~44.85%、稳定入渗速率13.50%~48.78%、累积入渗量5.65%~56.62%和湿润体质量含水率均值6.62%~30.09%;不同入渗时间内的累积入渗量符合Kostiakov模型;湿润体体积随肥液质量浓度和生物质掺混质量比增大而增大,且湿润体体积与入渗时间呈二次多项式关系;湿润体剖面面积和灌水均匀系数随肥液质量浓度和生物质掺混质量比增大而增大.     

灰化温度对生物质灰特性与沾污结渣的影响

利用激光粒度、X射线荧光、扫描电镜、热重和差热分析等手段对花生壳和玉米芯在600℃和815℃下成灰灰样的粒度分布、化学组成、微观形态、热重行为以及沾污结渣特性进行了全面试验研究。试验结果表明:灰化温度对灰特性影响显著,对沾污结渣影响较小;灰化温度升高,粒度减小,总失重降低,K、Na和Cl的含量降低,而Si、Ca含量未见明显变化;600℃花生壳灰仍保持原始骨架,而815℃灰的破碎程度较高,且有Si O2晶体析出;600℃玉米芯灰发生熔融,而815℃灰存在严重结渣;600℃灰的主要失重发生在300~600℃,并且差热曲线呈现剧烈的放热峰,表明灰的软化或熔融伴随放热;815℃玉米芯灰在600~800℃之间的失重则是由活泼碱金属氯化物挥发以及碳酸盐高温分解造成。     

连续式生物质热解炭化设备设计研究

本文针对现有生物质炭化设备生产效率低、设备运行不稳定、生产连续性差、需引用外部热源加热致使耗能高等问题,生物质热解炭化采用热解可燃气回燃利用方案,设计出一种双筒回转连续式生物质热解炭化设备。文中详细介绍了热解炭化设备的结构和工作原理,并完成了热解炭化试验测试,通过对玉米秸秆热解炭化试验表明,热解温度450℃,物料平均滞留时间30 min,炭化设备纯小时生产率为103.8 kg/h,生物炭得率为34.6%,出炭温度47℃,各项性能指标均达到设计要求,可实现连续运行生产生物炭。     

关于生物质气化集中供气规范化问题的探讨

近年来,我国生物质气化技术发展迅速,但在技术推广中出现了很多问题,其主要原因是没有规范化生产和管理。本文探讨了生物质气化集中供气规范化的有关问题。     

家用生物质气化炉市场现状与技术发展

生物质能是很好的替代能源,因而生物质气化技术的开发利用及相关设备的研制得到许多国家和企业的重视。近几年,我国生物质气化技术开发利用与推广力度较大,特别是家用生物质气化炉涌向农村市场。但现用户对家用生物质气化炉产品褒贬不一,技术推广的难点是燃气热值低、焦油含量高以及使用操作繁杂。因此,发展家用生物质气化炉要正确宣传引导、加强技术培训,特别是要开发产气稳定、燃料利用率高、结构简单、操作方便、价格低廉且使用安全可靠的产品。     

家用生物质气化炉市场现状与技术发展

生物质能是很好的替代能源,因而生物质气化技术的开发利用及相关设备的研制得到许多国家和企业的重视.近几年,我国生物质气化技术开发利用与推广力度较大,特别是家用生物质气化炉涌向农村市场.但现用户对家用生物质气化炉产品褒贬不一,技术推广的难点是燃气热值低、焦油含量高以及使用操作繁杂.因此,发展家用生物质气化炉要正确宣传引导、加强技术培训,特别是要开发产气稳定、燃料利用率高、结构简单、操作方便、价格低廉且使用安全可靠的产品.