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生物质燃料颗粒成型机的研究与试验

朱海涛  
【摘要】: 能源危机和环境污染是全球面临的共同难题,世界各国已经将发展可再生能源作为重要工作来抓。生物质能一直是人类赖以生存的重要能源,它仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量的第四位,在整个能源系统中占有重要地位。它具有可再生、清洁、无公害等优点,因此越来越受到人们的广泛关注。但是,由于生物质燃烧方式与利用途径单一、陈旧,生物质能源燃烧效率低,甚至部分粮食土产区出现秸秆就地焚烧现象,造成生物质资源浪费,加重化石燃料利用带来的污染。为此,生物质能转换技术的研究受到各方面的重视,其中固化成型技术可将生物质压缩成致密的、可替代煤的优质燃料。生物质致密成型燃料具有成本较低、便于储存运输、燃烧性能好、热效率高的优点,对生物质能源丰富的贫油、贫煤国家来说,可成为一种发展前景可观的替代能源。 目前,众多成型机的相关技术设备研究严重滞后,始终存在很多问题没有解决。本文的研究目的是以节能、低成本为出发点,通过对常温高压致密成型影响因素及成型机理的研究,找出使成型效果较好的影响因素的参数范围,探讨成型机理。针对出现的各种问题,进行理论分析,做出改进设计,设计出一种新型成型机。全文共分为4个部分: (1)本论文经过分析以前各种成型机械的优点及不足之处,通过实验找到生物质成型的合适条件,依据研究所得的成型理论设计出了新型的成型机。该成型机的机械设计部分由方案选择、带传动设计、减速器选型和关键部件设计等几部分组成。 (2)对生物质成型机的关键部件——环模进行了静强度有限元分析,对主要设计尺寸进行了优化分析。 (3)本文介绍了交流变频调速的发展概况,分析了其基本原理,阐述了正弦脉宽调制(SPwM)和空间电压矢量(SVPWM)的基本原理,给出了变频调速系统的控制方案。 (4)通过对生物质原料成型机理的研究,确定影响其成型效果的主要因素,然后对多种原料进行常温高压致密成型实验,通过改变原料颗粒大小、成型压力及含水率等影响成型效果因素的水平,得出合适的工艺参数,为生物质燃料常温高压致密成型设备的设计及工艺参数优化等提供理论依据。 总之,本研究的成果及方法为生物质燃料常温高压致密成型技术的推广发展提供了理论依据,为生物质成型燃料的商业化推广奠定了基础。


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