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时间:2018-11-27
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1、生物质压缩成型参数分析摘要:压缩成型后的生物质既可以用作饲料,也可以用作燃料。本文介绍了生物质压缩成型的加工方法及其各加工方法的特点,论述了生物质压缩成型过程中主要影响参数对成型质量的影响作用,也指出了生物质压缩成型过程中存在的问题及解决方向。中国8/vie 关键词:生物质;压缩;参数分析 基金项目:河北省高等学校科学技术研究重点项目――生物质压缩成型参数分析及工程应用研究,项目编号:ZD2014095 中图分类号:S216文献标识码:ADOI编号:10.14025/j.ki.jlny.2017.06.061 中国生物质资源丰富,每年产生
2、大批的农作物秸秆,主要有玉米秸秆、小麦秸秆、稻草、棉花秆和高粱秆[1],除了丰富的草、灌木、水生植物资源外,每年还有大量的林业加工废弃物产生[2]。这些生物质资源为生物质综合利用提供了条件。生物质资源的特点是本身松散,不容易收集、储存和运输,也不容易直接利用,最有效的利用方法是对其进行压缩成型处理。压缩成型处理后的生物质体积可以大大减小而密度增大,将其压缩成捆状或块状,可以用作饲料使用,也可以当作燃料使用。 1生物质压缩成型方法 生物质压缩成型有压捆处理和压块处理两种方式,是一种干储方法,压捆处理的物料密度相对较低,常用作饲料,物料经过切割晾
3、晒后,使用方草捆压捆机或圆捆压捆机进行压缩处理。压块处理的物料密度较高,其既可以用作饲料,也可以用作燃料,物料经过切割晾晒后,利用各种类型的压块机压缩成型。无论是压捆机还是压块机,其作用原理都是物料在机械压缩力的作用下,让物料通过压缩室或通过模具型腔后压缩成型。 2生物质压缩工作原理 物料在压缩室内压缩的作用原理图见图1。由曲轴带动活塞在一个矩形截面的导向槽内移动,松散的物料从开口处喂入。当材料与活塞接触并被向前推进时就被相对压缩,进入压缩室的材料达到所要求的密度时,物料克服相对于压缩室的静摩擦阻力,物料被推动向出口移动而被压出压缩室。 3
4、生物质压缩成型的影响参数 生物质压缩成型质量的影响参数较多,其成型机理也比较繁杂,国内外学者对压缩成型的影响参数进行过大量的试验研究,对于各参数的最优选择并不一致,因为生物质的种类很多,压缩时采用的方法也不尽相同。影响压缩成型质量的主要参数包括以下几个方面。 3.1物料品种 不同品种的物料,其压缩时呈现的物料特点也不相同,物料的品种对压缩后能得到的压捆或压块的密度有影响,对压缩设备的生产效率及其能量消耗也会产生影响。 3.2物料含水率 物料含水率也是生物质压缩成型的主要影响参数,其和产品的密度和压缩过程中所需的压缩力有直接关系。如果物料
5、的水分适宜则压缩成型后质量将会得到改善,物料含水率如果不在要求的范围之内则成型质量就得不到保证。有学者研究发现,在热压成型中,物料的水份含量过高会影响传热,使物料与模具之间的摩擦力增大;而含水量过低,会导致物料在压缩过程中物料之间的抗压强度加大,最终导致能量消耗增加。研究者研究还表明,当施加的压力一定时,随着物料含水量的增加,可以得到较大的物料压缩密度。当要求的物料压缩后的密度一定时,随着含水率的增加,压缩所需要的压力也在增加。目前国内外对于物料含水率最佳值的研究还存在不同意见,主要是因为物料在压缩时所用的压缩方法及压缩设备不相同造成的。 3.
6、3物料的颗粒度 颗粒度越小的物料越容易被压缩。有关研究者在对同颗粒度的物料进行压缩试验,结果表明,颗粒度越小,压缩成型越容易,在小颗粒度条件下,这种倾向性表现得更加显著。物料的颗粒度对物料压缩时的生产效率也有较大影响,物料颗粒度越大,成型设备的能耗就越高,生产效率越低。物料的颗粒大小不均匀将导致成型制品质量的下降,使压缩成型制品的表面出现裂纹,使其密度和强度降低。 3.4压缩时的压力与模具型式 生物质压缩时,必须施加合适的压力才能得到合适密度的压缩块。研究者曾经在试验中研究模具直径与压缩所用的比能耗的关系,结果表明,随着模具直径的增大,当压
7、缩成型物料的密度一定时,压缩所用的比能耗呈指数级下降[5]。有的研究者也用试验研究模具直径与压缩所用比能耗的关系,得出结论,随着模具直径的减小,物料与模具壁的摩擦力减小,从而引起比能耗也随之减小。国内压缩成型用的模具多为圆柱体模具,使用锥形模和矩形模进行压缩的相对较少。锥形模具的尺寸,如模具的锥度、长度和入口直径都是影响压缩质量的主要因素,因为其能引起物料压缩过程中摩擦力和压缩能的变化。学者研究发现,在用锥形模具压缩成型时,模具的锥度对压缩时物料的流动性有影响,模具锥角过大或过小都会影响压缩质量。 3.5加工温度 生物质在热压成型过程中,加工
8、温度对成型质量会产生重要影响,其对物料块的质量和加工生产时的效率都有影响。研究者研究发现,热压成形时的加工温度必须适宜,如果加工�囟忍�
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