秸秆旋转挤压致密成型关键技术研究

发布时间：2022-09-17 19:12

　　农作物秸秆的能源化利用对缓解我国目前日益严重的能源危机和雾霾问题,保证我国经济社会的持续快速发展,有至关重要的作用。而秸秆旋转挤压致密成型技术是一种直接、简单且具有产业化潜力的农作物秸秆能源化利用方式;生产出的成型燃料既可以直接燃烧用于发电、供暖或炊事,也可以充当生物质炭化、气化和液化技术的原料。然而,我国关于该技术的研究起步相对较晚,目前还存在成型能耗高、制品品质差、模具磨损快等致命问题,严重制约了我国农作物秸秆能源化利用相关产业的发展。本文针对秸秆旋转挤压致密成型过程,采用理论与试验相结合的方法,对旋转挤压致密成型机理及试验平台设计、农作物秸秆成型性能、原料改性对秸秆致密成型过程的促进作用、以及成型过程中致密物料与机械表面间的作用等一系列关键技术进行研究,探索各类因素对秸秆旋转挤压致密成型过程的影响,以期为秸秆旋转挤压致密成型技术的发展提供数据和理论基础,为我国秸秆能源化利用相关产业的发展提供帮助。本文主要完成了以下几方面的研究工作:研究了旋转挤压致密成型原理,对旋转挤压致密成型过程中的物料、环模和压辊进行了运动分析,建立了不同状态下制粒室内与压辊接触物料的运动速度数学模型;在该速... 

【文章页数】：137 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 论文的研究背景和意义
    1.2 生物质材料能源化利用技术概述
        1.2.1 生物质原料特性
        1.2.2 生物质炭化技术
        1.2.3 生物质气化技术
        1.2.4 生物质液化技术
        1.2.5 生物质致密成型技术
    1.3 生物质旋转挤压致密成型技术发展概述
        1.3.1 生物质旋转挤压致密成型工艺与装备
        1.3.2 生物质旋转挤压致密成型技术存在的问题
    1.4 国内外相关技术研究现状
        1.4.1 试验装置研究
        1.4.2 物料性能研究
        1.4.3 改性技术研究
        1.4.4 力学特性研究
    1.5 论文研究的主要内容
2 旋转挤压致密成型机理及试验平台设计
    2.1 旋转挤压致密成型过程理论分析与建模
        2.1.1 旋转挤压致密成型原理
        2.1.2 成型过程运动分析与建模
        2.1.3 成型过程力学分析与建模
    2.2 致密成型试验平台设计与研发
        2.2.1 致密成型试验平台设计的意义和要求
        2.2.2 试验平台设计
        2.2.3 单孔试验装置的研发
        2.2.4 试验参数及其测试计算方法
    2.3 小结
3 农作物秸秆成型性能研究
    3.1 原料破碎方式对成型工艺的影响
        3.1.1 试验物料与试验条件
        3.1.2 试验方案设计
        3.1.3 试验结果与分析
        3.1.4 小结
    3.2 秸秆成型性能试验与分析
        3.2.1 试验与数据处理方法
        3.2.2 试验方案设计
        3.2.3 试验物料准备
        3.2.4 试验结果
        3.2.5 比能耗模型
        3.2.6 制品密度模型
        3.2.7 抗压强度模型
        3.2.8 最优条件及回归模型验证
    3.3 小结
4 原料改性对秸秆致密成型过程的促进作用研究
    4.1 改性的意义与原则
    4.2 改性方式的选择
    4.3 添加剂对小麦秸秆燃烧动力学参数的影响
    4.4 以废机油为添加剂的改性方式对小麦秸秆致密成型工艺的影响
        4.4.1 试验方案设计
        4.4.2 试验物料准备
        4.4.3 试验结果
        4.4.4 添加剂含量对比能耗的影响
        4.4.5 添加剂含量对制品密度的影响
        4.4.6 添加剂含量对制品抗压强度的影响
        4.4.7 添加剂含量对制品热值的影响
    4.5 小结
5 成型过程中致密物料与机械表面间的作用研究
    5.1 研究的意义
    5.2 基于弹性力学的力学性能测试装置及系统
        5.2.1 模具的弹性应力分析
        5.2.2 测试系统及装置的设计
    5.3 成型过程力学性能测试试验
        5.3.1 试验原料
        5.3.2 方案设计
        5.3.3 校准与试运行
        5.3.4 试验结果
        5.3.5 原料破碎方式对各力学性能参数的影响
        5.3.6 压制速度对各力学性能参数的影响
        5.3.7 含水率对各力学性能参数的影响
        5.3.8 原料改性对各力学性能参数的影响
    5.4 小结
6 总结与展望
    6.1 研究总结
    6.2 创新点
    6.3 研究展望
致谢
参考文献
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]秸秆炭基固体酸催化废油脂制备生物柴油[J]. 蒋云霞,王璐,李亚,乔启成,顾卫兵.  中国油脂. 2017(11)
[2]我国农作物秸秆综合利用现状及焚烧碳排放估算[J]. 石祖梁,贾涛,王亚静,王久臣,孙仁华,王飞,李想,毕于运.  中国农业资源与区划. 2017(09)
[3]十三五时期我国能源消费组合模型预测——兼及对经济安全条件影响的量化研究[J]. 顾海兵,张帅.  江苏社会科学. 2017(04)
[4]生物质成型燃料制备及燃烧过程添加剂应用及研究进展[J]. 崔旭阳,杨俊红,雷万宁,黄涛,王朴方,贾晨.  化工进展. 2017(04)
[5]生物质炭化技术研究进展[J]. 孟凡彬,孟军.  生物质化学工程. 2016(06)
[6]生物质致密成型技术研究进展[J]. 孙宇,王禹,武凯.  机械设计与制造工程. 2016(07)
[7]木质纤维原料同步糖化发酵制取生物乙醇研究进展[J]. 高月淑,许敬亮,袁振宏,张宁,蒋剑春.  生物质化学工程. 2016(03)
[8]高粱秸秆力学特性的试验[J]. 陈超科,李法德,闫银发,高天浩,李玉道,宋占华.  中国农机化学报. 2016(05)
[9]模辊式生物质压块成型模孔受力分析及参数影响研究[J]. 付敏,韩立志,梁栋,付晓东,郭婉丽.  可再生能源. 2016(04)
[10]能源结构、交通模式与雾霾污染——基于空间计量模型的研究[J]. 马丽梅,刘生龙,张晓.  财贸经济. 2016(01)

硕士论文
[1]添加剂对生物质燃烧灰沉积和腐蚀特性的影响规律研究[D]. 余滔.山东大学 2013



本文编号：3679789