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生物质压制成型机理及设备的研究

陈洪波  
【摘要】:开发和利用以可再生生物质为原料的成型燃料已经成为减少化石燃料使用、降低温室气体排放的一个重要途径。我国在原料充足、投入大量资金、人力和时间的情况下,生物质成型燃料技术仍然没有得到广泛的推广和运用,其主要原因是单位能耗高、成型燃料质量不够好及生产效率低下。 要想降低成型燃料的加工能耗并提高其质量,必须对影响生物质成型燃料质量和单位能耗的因素系统分析;要想实现成型燃料低能耗高质量的生产,必须改进设计一种成型燃料加工机械,进而最终实现成型燃料的进一步推广与运用。 对影响生物质成型燃料质量和单位能耗因素分析时,采用了对比分析法。通过对不同成型设备、不同成型工艺对比分析,确定了采用开式成型模具的液压活塞成型机,采用冷压(常温)成型工艺加工成型燃料较恰当。同时分析了含水率、原料粒度、喂入量等因素对成型的影响。 对成型压力与保压时间的对比分析,发现以上两者对能耗和质量的影响实际取决于成型模具的参数。采用数理统计分析方法来求解成型模具参数的优化组合解较恰当。对成型模具的主要参数进行正交实验分析后,得出了成型模具参数在一定范围内的最优组合为:锥角6°,保型筒直径70mm,长度225mm。 在前述分析的基础上,设计了一种成型燃料的加工设备。设计时,依据中国国情,模块化设计了尺寸小、质量轻的设备,使其具有了转移运输方便、装置快捷的特点,实现了实地加工的目的。采用ANSYS软件对关键零件进行了仿真分析,对设计的零件参数进行了修正,确保其合理性。对成型燃料的单位加工能耗做理论估算后,其结果显示成型燃料的单位加工能耗下降到47.48kw/t。由此可见,改进设计的设备理论上不但符合我国的国情且单位加工能耗较低,在一定能程度上能进一步促进成型燃料在中国的推广与运用。


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