生物质成型装置及最优成型工艺参数研究

发布时间：2020-07-04 17:04

【摘要】：对生物质能源的合理利用不仅可以缓解日益严重的能源危机,也可解决化石能源燃烧所造成的严重环境污染。然而生物质原料过低的能量密度严重限制了生物质能源的运输、储存及利用。通过生物质成型装置对生物质原料进行压缩成型不但可以解决上述问题,还可以大大提高生物质能源的燃烧稳定性和燃烧效率。然而生物质成型装置的应用目前面临着功耗过高、使用寿命过低及成型块品质差等限制。本文分别从生物质成型装置结构参数(如成型模具参数)和成型工艺参数(如成型压力、温度等)两方面对生物质成型过程进行了研究及优化。研究结果对于提高成型块品质及成型机寿命,降低成型过程能耗具有重要意义。本文主要做了如下研究工作:首先,对生物质液压成型机机械结构、液压系统及加热系统进行了初步的分析及设计;针对由于成型模具磨损而严重制约成型装置寿命的问题,对成型过程中物料在模具中受力情况进行了理论分析及推导;借助于ABAQUS有限元软件,对生物质成型过程进行了模拟,以分析生物质成型过程中模具受力情况;以缓解成型模具磨损及提高成型效率为优化目标,分别对成型模具形状及结构参数进行了分析及优化。其次,以精确调节成型过程中压力、温度、原料湿度、加载速度、保型时间为目标,对生物质成型实验方案进行了设计;分别对木屑及玉米秸秆原料成型过程进行了正交实验研究,以分析工艺参数对成型过程的影响;对实验结果进行方差分析,得到了各工艺参数对成型过程影响的显著性关系。最后,分别利用最小二乘及最小二乘支持向量机两种算法对成型压力、成型温度及原料湿度与成型块品质及成型过程单位能耗间的关系进行了建模分析,并且比较了这两种建模方法在对生物质成型过程建模时的准确性能及推广性能;根据所建模型及实际情况,得到了成型过程主要优化指标与工艺参数间的优化目标函数,并且利用优化算法对成型过程工艺参数进行了优化分析。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK6

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本文编号：2741348