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。     

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。     

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。     

桉树木屑热压成型特性研究

以桉树木屑为原料,在自制的成型模具上,利用万能力学试验机研究物料粒径、含水率、温度以及成型压强变化对物料密度和压缩功率的影响。试验结果表明:木屑在粒径较小时,颗粒间比表面积大,加强粘结剂和分子引力作用,成型效果较好;含水率增加会降低压缩功率,同时会导致成型质量降低,物料含水率为4%～12%时有较好的成型效果;提升物料温度在一定范围内可显著降低压缩功率,提高物料成型密度,温度也间接地改变物料含水率和粘结剂等因素来影响成型效果,在约100℃时成型效果最佳;增大压强有利于提高物料成型的质量,当压强达到100 MPa后,增加压强对成型起到的作用甚微,成型质量保持在相对稳定的水平。     

基于马氏距离法的谷秆固体燃料成型工艺参数优化

采用响应面法对影响谷子秸秆固体燃料物理特性的工艺参数(温度、压力和含水率)进行研究,并应用马氏距离法得到3响应优化结果。试验结果表明:谷秆燃料密度与压力成正比,与含水率成反比,随温度升高呈先增后减的趋势。耐久性和抗跌碎性均随压力、含水率的增大和温度的升高而先增后减。当压力在85~110 MPa,温度在80~110℃,含水率在8.5%~11.0%可加工得到优质谷秆固体燃料。最佳成型工艺参数为温度97℃、压力107 MPa和含水率10.7%,在此条件下密度、耐久性和抗跌碎性分别达到1.18 g/cm~3、99.75%和99.77%。     

低值胶结性物质制备秸秆颗粒燃料成型特性研究

在原有利用农作物秸秆作为成型原料的基础上,添加具有胶黏性的低值胶黏剂,使得生物质成型燃料的成型特性得到进一步提升。试验数据表明,混合了造纸厂废液而制备成的成型燃料,其含水率的高低对成型特性具有显著影响,含水率过低或过高都无法成型。数据显示,当农作物秸秆与造纸厂黑液配比为7∶3,含水率为12%时,密度为1457. 07 kg/m~3,抗跌碎强度为99. 60%,平均抗压强度为134. 44 N,其成型特性、抗吸湿性、耐久性最佳。     

毛竹颗粒燃料成型工艺研究

以毛竹废弃物为原料,采用自制设备制备毛竹成型颗粒,分析了粉碎粒径、含水率、预热温度、成型压力对颗粒成型的影响,并以松弛密度、耐久度为指标,采用单因素及正交试验对毛竹成型颗粒制备工艺参数进行了优化。结果表明:当粒径小于0.38 mm,含水率为15%,预热温度为125℃,成型压力为20 MPa时,成型效果最好,此时成型颗粒的松弛密度为1.110 g/cm3,耐久性为0.955。该工艺的优化设计为毛竹废弃物制备成型颗粒工艺参数的选择提供了参考。     

成型参数对桉树加工剩余物成型颗粒品质影响的实验研究

以桉树加工剩余物为研究对象,在龙门液压机YM-10T上进行原料压缩成型实验,在INSTRON5564型万能材料试验机上进行颗粒径向压缩实验,分析成型参数对颗粒品质(颗粒松弛密度、抗变形性和抗渗水性)的影响。考虑实际生产过程相关设备能耗、产量及运行状况,针对桉树加工剩余物原料,粒径范围1~2 mm、成型压力5~6 kN、原料水分10%~15%、成型温度90~120℃、保压时间6~9 s适合于颗粒燃料的生产。     

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.     

水解木质素对桉木屑成型特性的影响

以桉木屑为原料,考察了添加水解木质素对其成型特性的影响。在电子压力机上进行了单颗粒压缩成型试验,分析了水解木质素添加量、水分含量、压力、粒径对成型颗粒比能耗、松弛密度、Meyer强度的影响。结果表明,水解木质素的添加能够改善桉木屑的成型效果,添加20% ~ 30%为宜,在水分含量12% ~ 14%、压力6 000 ~ 7 000 N、粒径2 ~ 3 mm条件下的成型颗粒具有较好的品质。SEM结果显示,当添加量为20% ~ 30%时,水解木质素能够均匀地覆盖在粒子表面,在一定范围内提高压力和减小粒径能够使粒子间结合更加紧密。本研究可为桉木屑成型颗粒品质的改善提供一定理论指导。