固态发酵改性促进黧蒴栲木屑压缩成型性能研究

发布时间：2020-06-23 02:52

【摘要】：传统固化成型技术制造的生物质颗粒存在密度低,机械耐久性差,容易断裂或松散,易生物降解,不耐存储等问题。针对上述问题,本文提出了一种基于木屑固态发酵处理改性制备成型燃料的研究思路,即利用黄孢原毛平革菌(P.chrysosporium)的生物降解功能提升木屑的压缩成型性能,为降低成型压力、温度和原料含水率,改善成型燃料品质创造条件,从而为开发利用新型能源植物黧蒴栲和将固态发酵工艺用于生物质成型产业提供参考。围绕该目的,本研究利用自主研发的单颗粒成型机(万能试验机改装)对黧蒴栲木屑进行固态发酵处理改性后制备成型燃料的研究,分别考察了发酵时间(0-64d)、成型温度(70-150℃)、成型压强(55-125 MPa)、生物质含水率(5-20wt%)对成型的影响,明确了各影响因素对成型能耗及颗粒密度、强度、吸水率和热值的影响,确定了黧蒴栲木屑固态发酵处理改性制备成型燃料的最优化条件,并进行了机理推析,得到以下结论:1)黄孢原毛平革菌固态发酵处理改性黧蒴栲木屑能够改善成型颗粒的成型能耗、密度、Meyer强度和吸水性,其促进木屑压缩成型性能的机理在于:发酵微生物对易生物降解组分的分解及其自身的繁殖,一方面提高了木屑中可发挥粘结剂功能组分的含量,减少了阻碍粘结剂发挥作用组分的含量,另一方面显著改变了木屑纤维的变形性能。这两方面因素共同作用提升了木屑的压缩成型性能,而发酵48 d左右的黧蒴栲木屑压缩性能最佳。2)成型温度、成型压强和原料含水率是成型的主要影响因素,随着成型压强从55 MPa升高到125 MPa,成型过程的挤压和推动能耗、成型颗粒密度和Meyer强度持续升高;随着成型温度的从70℃升高到150℃,成型过程的挤压和推动能耗降低,成型颗粒密度和Meyer强度增加;随着木屑含水率从5%升高到20%,挤压能耗、颗粒密度、Meyer强度、吸水率降低,推动能耗的变化与之相反。较高的成型压力、温度和原料含水率也有利于减弱吸水对成型颗粒密度和Meyer强度的影响。结合实际和成本考虑,发酵黧蒴栲木屑的最佳成型条件为成型压强100MPa左右、成型温度110℃左右、生物质含水率10%左右。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK6
【图文】：

WDW-10电子万能试验机

15图 2.2 WDW-10 电子万能试验机结构图及成型原料：本实验所选材料均为湖南省林业栲干枯枝条(直径小于 2 cm)，使用前洗净，后于 40 ℃真空干燥箱中干燥 48 h，然后贮存的化学组成、工业分析结果见表 2.1 和表 2.2革菌：实验选用的菌种为白腐菌的典型种黄KMF21767，来自湖南大学实验室。

【参考文献】

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本文编号：2726679