双超声同步压缩生物质的工艺实验研究

发布时间：2020-05-17 09:23

【摘要】：生物质能源是一种可再生、环境友好型的清洁能源,被认为是化石能源的最佳替代品之一。生物质固体成型技术是生物质能源转化与利用的主要发展方向之一,能够大幅提高生物质的密度,降低生物质的运输和储存成本。针对传统的生物质压缩成型技术存在的需要高温高压、额外添加粘接剂、添加剂导致污染等一系列问题,课题组创造性地将双超声应用到生物质的压缩成型过程中,提出了一种双超声同步压缩生物质成型的新工艺方法。该工艺既不必对生物质进行高温蒸汽加热或额外添加粘接剂,也无需高压力,仅仅在常温、低压力和无添加剂条件下进行压缩,具有良好的应用前景。本文着重对双超声同步压缩生物质实验平台、超声振子以及双超声同步压缩生物质工艺等进行了如下的研究：首先通过分析双超声同步压缩生物质机床与传统的生物质压缩成型技术的差异,归纳总结机床的结构设计要求,进行了机床的总体结构布局与机床的总体控制布局设计,然后再结合机床具体的工艺参数、性能指标、主要参数,对机床的三维模型进行优化,最终完成双超声同步压缩生物质机床的加工与装配。其次根据一维纵振理论,对换能器、变幅杆和工具头进行了理论设计,然后利用有限元分析软件ANSYS Workbench对超声振子进行了模态分析。最后研究了在双超声辅助振动压缩生物质的过程中,压缩时间、预压力、生物质质量和生物质含水率等因素对压块密度、压块松弛密度的影响,然后利用正交实验研究了各个因素对压块密度影响的大小程度,并通过计算在不同压缩条件下压块的松弛比,直观地反映了在不同的压缩条件下压块松弛密度的松弛程度。得到的结论如下：1)各工艺参数对压块密度的影响程度依次为：压缩时间生物质重量预压力生物质含水率。最合适的超声压缩工艺条件为：压缩时间为50s、预压力为25psi、生物质重量为1.0g、生物质含水率为15%。在优化条件下,压块的密度为1.366x103kg/m3。2)在不同的压缩时间、不同的预压力、不同的生物质质量和不同的生物质含水率下,压块的松弛密度随放置时间的变化都是逐渐减小的,但松弛密度减小的程度不同；压块的松弛比分别在压缩时间为30s、预压力为25psi、生物质质量为1.0g、生物质含水率为20%时达到最大。
【图文】：

螺旋挤压

．２国内研究现状逡逑我国在生物质固化成型技术方面的研发工作起步的比较晚＂５＾。２０世纪８０年省衡阳市粮食机械厂借鉴国外技术，成功研制了第一台ＺＴ—３型生物质压缩成。２０世纪９０年代，河南农业大学和中国农机院能源动力研宛所分别研制出邮Ｂ液压驱动活塞式成型机和ＣＹＪ—３５型机械冲压式成型机Ｗ。２００６－２００８年辉能源有限责任公司结合我国生物质资源的特点，研发出适应我国发展的生物成型燃料核也技术；２０１０年吉林北华大学设计完成了液压双向冲压冷态成型Ｗ。逡逑目前国内外生物质成型技术及设备的研究发展主要有Ｈ类日本为代表螺旋挤压方式生产的棒状成型技术，如图１－１所示；欧洲各国开发的活塞式挤成型技术，如图１－２所示：美国研发的内压滚筒颗粒状成型技术ｆｗ，如图１－３

活塞,成型燃料,成型块,压缩特性

（ａ）平模x佳故匠尚湾危ǎ猓┗纺Ｆ蒲故匠尚湾义贤迹保衬谘构鐾部帕Ｗ闯尚突义希疲椋纾澹保冲澹茫欤椋睿洌澹蝈澹恚铮欤洌椋睿珏澹恚幔悖瑁椋睿邋澹铮驽澹椋睿簦澹颍睿幔戾澹穑颍澹螅螅酰颍邋义隙杂谏镏恃顾醭尚凸ひ盏难芯浚澜绺鞴难д叨伎沽诵矶喙ぷ鳎饕у义先粕镏实奈锢硖匦裕顾跆匦裕鞅涮匦裕堤匦院统尚凸ひ盏确矫娼辛死礤义下厶教趾褪匝檠芯俊＃停疲椋睿澹欤斓热死没祷钊匠尚突崖虿菅怪瞥芍本痘义希恚淼陌糇闯尚腿剂希辛顺尚涂榈难顾跆匦浴⒒登慷鹊氖匝榉治觯⑶艺攵藻义喜煌芏鹊某尚涂旖辛丝顾缘姆治鎏致郏ⅲ祝诲澹粒澹模澹恚椋颍猓幔蟛捎靡貉钩尚头绞桨阎藉义辖吐罂菪费钩尚停治隽搜沽Α⒛脱骨慷取⒚芏群臀露戎涞墓叵担准俺尚涂殄义系奈锢硖匦缘鹿д撸樱耍幔欤鳎澹椋羰状慰佳芯吭诿鼙杖萜髂诘退傺顾跖┮祳U维素逡逑料杨华等利用木屑、竹屑Ｗ及玉米程巧等研巧了生物质原料纤维排列的形态对逡逑成型燃料的密度、抗跌碎性、抗惨水性Ｗ及吸湿性等的影响，研究表明纤维素排列逡逑，，、１
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK6

【参考文献】