秸秆类生物质压力成型过程影响因素研究.pdf

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1、2017年2月农机化研究第2期秸秆类生物质压力成型过程影响因素研究姬爱民，赵荣煊，李海英，张泽(华北理工大学冶金与能源学院，河北唐山063000)摘要: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

2、值，为秸秆类生物质成型提供最佳的工艺参数。关键词:生物质;固化成型;含水率;原料粒度;成型压力中图分类号:TK62文献标识码:A文章编号:1003－188X(2017)02－0220－06DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2017.02.046成型燃料。秸秆来自唐山市滦县小马庄种植农田，经0引言过干燥脱水和粉碎处理。其过程为:机械切割后的秸国内外对于水稻、小麦、玉米等秸秆类生物质的秆，经过粉碎机的处理，破碎至粒径5～40mm，放置到［1－2］物理特性已有一定的研究，但由于地域不同、吸收晾晒场晾晒5天，使其含水率低于40%以下，把一小光照时

3、间长短和土质的差异而造成秸秆主要成分含部分装袋运回实验室;在电热恒温鼓风干燥箱105℃量的不同;即使是同一种类秸秆的不同部位其半纤维(±5℃)条件下烘干10h，采用德国ElementarVAＲIO素、木质素与纤维素成分含量都存在较大差异。生物ELcube元素分析仪，对秸秆试样进行元素、工业分析质压缩成型过程中影响成型因素比较多，在研究的初研究，如表1所示。期比较关注成型密度与压力之间的关系，对于其它成表1秸秆试样元素、工业分析型因素对成型效果的影响探究很少。近年来，由于能Table1Samplestrawelement，industrialanalysi

4、s源危机的到来，化石燃料紧缺，同时燃烧过程中造成工业分析元素分析［3－4］环境污染。国内外研究学者开始重视对生物质压项目参数项目参数缩成型技术的探究，对于生物质压缩成型过程中的各水分4．9%C58．6%［5－6］种因素影响也做了相关的理论分析与试验论证。灰分5．9%H6．0%本文以唐山市玉米秸秆为对象，阐述秸秆在成型燃料成型过程中对成型效果的影响，从秸秆的含水率、粒挥发分80．3%O4．1%径与成型压力3个方面进行试验研究，为唐山市农作固定碳8．9%N11．6%［7］物秸秆的压缩成型燃料提供相关的理论依据。发热量14128kJ/kgS0．09%1试验内容

5、进行玉米秸秆的压缩成型影响因素的试验分析，首先需要确定试验材料的相关特性与物理参数值，并1．1试样准备根据这些参数进行计算，得到有用的试验参数，如材以唐山市农作物秸秆为实验研究对象，利用9YP料密度、含水率及粒径等。试验测量所需用到的试验－1000秸秆成型燃料机把粉碎的秸秆加工制成固体设备和仪器为Adventurer电子天平(精度0．001g)、电收稿日期:2016－01－14热恒温鼓风式干燥箱、筛子(粒径20、40mm)及游标卡基金项目:河北省科技厅计划项目(14227309D)尺等。作者简介:姬爱民(1980－)，男，河北沧州人，讲师，博士，(E－m

6、ail)由于秸秆颗粒自身的特殊性，秸秆颗粒与颗粒周32483530@qq．com。围充满空隙，同时秸秆自身还有空隙存在，所以实验通讯作者:赵荣煊(1988－)，男，河北秦皇岛人，硕士研究生，(E－mail)291462226@qq．com。所测的生物质密度为堆积密度，是指在颗粒在自然堆·220·2017年2月农机化研究第2期积状态下颗粒与颗粒之间的空隙也当作物质的体积2成型影响因素分析来计算得出物质的密度。本实验采用空气干燥法测量秸秆原料的含水率，2．1含水率实验分析从原材料中分别取出少量样本(10g)左右，用密封袋含水率实验分析是在某种特定的压力、相同

7、的粒封好，目的是不让空气中的水分干扰物料的水分;统径尺寸与温度的条件下，观测不同的含水率物料对最一放到电热恒温鼓风干燥箱中，设定干燥温度为终成型效果的影响(主要以观测成型燃料的密度和观105℃(±5℃)，每2h称1次样品质量，记录数据，一察成型品的表面光滑程度为实验的评价指标)，并做直到连续2次的干燥试样质量减少量不能超过0．01g出物料含水率同成型燃料成型密度之间的关系曲线。或者试样质量为增加时为止。在后面的一种条件下，实验成型密度结果如表2所示。可采用试样质量增加的上一次称得试样质量为计算表2秸秆在含水率不同条件下成型密度表数据。称量试样质量所用到的

8、仪器为Adventurer电子Table2Strawunderthecondit