烘焙棉秆的成型特性影响研究及工艺优化北大核心CSCD

文章以棉花秸秆为研究对象,对其进行烘焙预处理以提升燃烧特性与热值并降低粉碎能耗。采用单因素实验研究了成型压力、成型温度和原料含水率对烘焙棉秆成型燃料的松弛密度、吸湿性和抗压强度3个特性评价指标的影响。基于单因素实验开展了正交实验,探讨三者间的相互作用并对热压成型过程进行工艺优化。结果表明:烘焙预处理提高了棉秆的燃烧稳定性及粉碎效率,烘焙棉秆的粉碎能耗与棉秆原样相比降低了66.6%;在烘焙棉秆的热压成型过程中,成型燃料的特性评价指标在合适的压力范围内(3~23 kN)均随着成型压力的增大逐渐提升;而随着成型温度和原料含水率的增加,特性评价指标均呈现先上升后下降的趋势,并分别在成型温度为115℃和含水率为9%时出现拐点。根据正交实验得出烘焙棉秆热压成型的最佳工艺条件:压力为18 kN,温度为100℃,含水率为9%,此时制得的成型燃料的松弛密度、抗压强度和吸湿性分别达到1.220kg/m3,8.17 MPa和8.45%,完全符合我国生物质颗粒燃料的行业标准。     

活性污泥混合木屑制备生物质燃料及其燃烧特性的研究

以活性污泥混合木屑为原料制备生物质燃料,考察成型压力、物料含水率和活性污泥占比对生物质燃料的抗破碎强度和松弛密度的影响,并研究生物质燃料的燃烧特性。研究结果表明:生物质燃料的抗破碎强度和松弛密度均随着成型压力和活性污泥占比的增大而增大,物料含水率控制在15%～20%较为合适;成型压力和物料含水率对生物质燃料的抗破碎强度有显著影响,而成型压力和活性污泥占比对生物质燃料的松弛密度有显著影响;活性污泥的燃烧过程可分为水分析出、挥发分燃烧及无机盐分解3个阶段,木屑的燃烧过程可分为水分析出、挥发分析出及剩余挥发分和固定碳燃烧3个阶段;生物质燃料的燃烧过程因活性污泥占比的多少而有所差异。生物质燃料的综合燃烧性能随着木屑占比的增加而逐渐提高,活性污泥的加入可以改善生物质燃料的着火性能,合理的活性污泥混合木屑工艺和配方能够制备出燃烧性能较好的生物质燃料。     

生物质基缓释肥热压成型特性及缓释性能试验

为探究以水稻秸秆为基质与尿素混配制备的缓释肥的成型特性及缓释性能,进行了热压成型试验和淋溶试验。以成型压力、成型温度、含水率为试验因素,以成型块的径向最大抗压力和松弛比为试验指标,通过热压成型试验数据建立回归模型,采用响应面分析获得热压成型工艺参数组合,并通过淋溶试验测试生物质基缓释肥成型块的缓释性能。试验结果表明：优化调整后的成型工艺参数为成型压力为78 kN,成型温度为112℃,含水率为8%;在此条件下,径向最大抗压力均值为1 616.0 N,松弛比均值为98.19%,与预测值的相对误差分别为3.05%和1.23%;生物质基缓释肥前3次的尿素释放率比较稳定且均匀,单次尿素释放率为30%左右,且单次释放偏差极小。     

秸秆成型燃料自然干燥特性的实验研究

选用不同的小麦秸秆成型燃料,测定其松弛密度和含水率等相关物性;在14d不同湿度的环境工况下,对秸秆成型燃料进行自然干燥实验,建立了干燥模型,研究了其整体自然干燥过程,分析影响成型燃料自然干燥特性的主要因素;在实验基础上给出了成型燃料充分自然干燥所需的时间。     

生物质燃料成型工艺模糊神经网络预测模型研究

生物质燃料的致密成型过程是一个影响因素多且具有高度非线性的复杂工艺过程,运用传统的建模方法很难建立出精准的预测模型。该文选用秸秆作为生物质原料,通过生产实验,采集样本数据,将粒度、含水率以及成型机压辊间隙作为输入,利用模糊理神经网络可识别、自适应及模糊信息处理于一体的优点,建立网络模型,实现对秸秆燃料的密度及致密成型过程中比能耗的预测。经过实验证明,模型的密度预测最大绝对误差为0.0142 g/cm~3,最大相对误差为1.13%,比能耗预测最大绝对误差为1.5604 kWh/t,最大相对误差为2.27%,该预测模型的建立,可实现预测,达到优化生产参数的目的。     

烟秆和木屑生物质颗粒燃料成型工艺参数优化

文章以烟秆和木屑为研究对象,首先研究了当生物质成型颗粒的成型特性最佳时,烟秆和木屑的混合比,并在此基础上进行了单因素试验和多因素正交试验,得到了关于生物质成型颗粒径向抗压力和密度的回归方程。研究结果表明:当烟秆含量为50%时,生物质成型颗粒的成型特性最佳;成型温度、原料含水率和成型压力对生物质成型颗粒密度和径向抗压力影响的大小顺序均为成型压力﹥成型温度﹥原料含水率;当成型压力为6.5 kN,成型温度为101℃,原料含水率为13.5%时,生物质成型颗粒的径向抗压力取得最大值1.73 kN,颗粒密度取得最大值1 334.56 kg/m~3。     

生物质冷态压缩特性曲线分析

在不同含水率、不同压缩速度条件下,对6种不同的生物质原料进行了冷态压缩成型试验,并绘制出生物质成型压力一密度关系曲线.发现同一种生物质在含水率不同时的压力一密度曲线各不相同,但有一共同交点.在该交点前后水分对密度的影响相反.压缩速度对成型密度影响较大,在相同条件下,压缩速度越大,生物质成型密度越小.     

双超声压缩生物质过程中压块密度的影响因素研究

为降低生物质燃料的应用成本,采用双超声辅助振动压缩生物质的方法,研究了压缩时间、预压力、生物质质量、生物质含水率等4个单因素对木屑压块密度的影响,并利用正交实验优化压缩工艺。结果表明,各工艺参数对压块密度的影响程度依次为压缩时间>生物质质量>预压力>生物质含水率。最合适的超声压缩工艺条件:压缩时间为50 s、预压力为0.172 MPa、生物质质量为1.0 g、生物质含水率为15%。在优化条件下,压块的密度为1.366×103kg/m3。     

模辊式生物质压块成型模孔受力分析及参数影响研究

针对模辊式生物质压块成型机的成型模孔,通过理论分析和ANSYS仿真,研究了秸秆物料在模孔中的受力变化规律以及模孔参数对压强的影响,并建立了正交异性物料挤压成型的压强数学模型。通过正交试验,验证了模孔参数对压块成型的影响,并确定了玉米秸秆成型的最优参数组合。结果表明:秸秆物料在模孔内所受最大压强随锥角、长径比的增大而增大;物料在模孔中的成型过程可分为压缩、成型、保型3个阶段;在试验范围内,模孔的长径比、锥角、物料含水率及粒度均对秸秆压块的松弛密度影响显著,且影响顺序为长径比含水率粒度锥角;以松弛密度为评价指标时,最优参数组合为长径比6∶1、含水率15%、粒度5 mm、锥角10°。     

影响生物质成型燃料点火性能的因素分析

针对影响生物质成型燃料点火性能的4个因素,利用正交试验法合理安排试验,找出了影响生物质成型燃料点火性能的显著性因子.试验表明,燃料密度是影响点火性能的最显著因素,其次为燃料含水率、炉膛初始温度和通风状况.