秸秆颗粒燃料冷态压缩成型实验研究及数值模拟
发布时间：2021-11-26 15:42
本文以发展生物质能资源化利用技术为背景,研究农作物秸秆颗粒燃料冷态压缩成型规律,为生物质固体成型燃料作为可再生能源在替代煤炭燃料方面探索新的途径。本文研究工作属于国家“863”计划项目之子课题“农业废弃物流化床气化过程预处理技术研究”和河南省自然科学基金项目“农业废弃物颗粒燃料冷成型机理研究”的部分内容。主要研究包括:采用电子万能实验机,分别从压缩速度、物料含水率、原料种类、模具长径比、模具开口锥度等五个方面进行了秸秆颗粒冷态压缩成型的实验研究与分析;根据秸秆冷态压缩成型特点,采用大变形塑性理论作为秸秆材料非线性问题的有限元分析基础,利用ANSYS软件对秸秆冷态压缩成型过程进行了计算机模拟,得到了秸秆颗粒冷态压缩成型过程中的应力应变分布图、流动变化图和等效塑性应变图,并进行了不同模具长径比和模具开口锥度等结构参数对压缩成型过程的模拟分析;从生物构造、物理性质、化学性质和力学性质入手,探索出秸秆颗粒冷态压缩成型粘接机制,并通过扫描电子显微镜进行了不同成型条件下的秸秆压缩前后微观结构变化的实验研究;根据环模颗粒成型原理,设计了一套秸秆颗粒冷态压缩成型中试装置,进行了不同物料粒度、含水率、模...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：171 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
我国可利用的五种主要生物质资源比例
限制了其大规模利用的经济性与可行性。这是因为秸秆种类繁多，其化学组分相差不大，但物理性质却有较大的差别，其中密度是重要的物理特性参数，在很大程度上对秸秆利用反应器的几何尺寸及其经济性有直接影响。图1.2中给出了部分秸秆原料在粒度为巧~25mln时的堆积密度。竹‘:月、侧.班尝木策木炭杭荣玉米芯玉米粕杆小定枯杆图1.2部分生物质原料的堆积密度 Fig.1.2Bulkdensityofseleetedbiomassmaterials从图 1.2中可以看出，实际存在着两类秸秆原料，一类是包括木材、棉柴等在内的所谓硬材，它们的堆积密度在250~30Okg/m，之间;另一类包括各种软材秸秆，它们的堆积密度远小于木材，例如玉米秸秆的堆积密度相当于木材的1/4，小麦秸秆的堆积密度不足木材的 1/10.秸秆原料的密度过低会带来储存输送的困难，限制了其大规模利用的经济性与可行性。对秸秆原料压缩成型
用技术的前提和基础，因而成为当前可再生能源领域研究的热点。就目前而言，秸秆压缩成型技术的研究大都集中在闭式压缩成型方面，且主要为压块模式和热压模式，如西德、苏联的学者主要进行闭式压块成型研究;英国、美国、加拿大等国的学者主要进行热压成型研究。这些研究成果为秸秆压缩成型技术的发展发挥了重要作用，但仍有一定的局限性，因为秸秆在实际压缩成型过程中是开口状态，所以有必要对秸秆开式压缩成型的基本规律进行研究。另外，近些年来我国学者在开式压缩成型方面也做了不少工作，例如内蒙古农业大学、河南农业大学和山东大学等院校陆续进行了一系列植物纤维物料开式连续压缩成型的研究，但这些研究主要集中于压块和压饼方面，对秸秆颗粒压缩成型的研究甚少。目前在国家发改委组织编制的《可再生能源中长期发展规划》中，明确要求到2020年，生物质颗粒燃料要达到5000万吨，面对秸秆颗粒燃料的巨大需求，本章的研究将具有十分重要的社会意义。实验材料与方法1实验材料
【参考文献】：
期刊论文
[1]小麦秸秆颗粒燃料冷态压缩成型参数试验研究[J]. 胡建军,雷廷宙,何晓峰,李在峰,刘军伟,王志伟,朱金陵. 太阳能学报. 2008(02)
[2]棉花秸秆等温干燥特性试验研究及回归分析[J]. 胡建军,沈胜强,师新广,雷廷宙,崔俊贞,黄浩. 太阳能学报. 2008(01)
[3]秸秆颗粒成型机吨料电耗影响因素的试验研究[J]. 胡建军,沈胜强,雷廷宙,李在峰,何晓峰,杨树华. 太阳能学报. 2007(12)
[4]国内外生物质能源开发利用技术[J]. 董玉平,王理鹏,邓波,陆萍,申树云. 山东大学学报(工学版). 2007(03)
[5]玉米秸秆的等温干燥试验及干燥速度的回归分析[J]. 胡建军,沈胜强,雷廷宙,黄浩. 河南科学. 2007(02)
[6]生物质颗粒燃料冷成型技术试验研究[J]. 何晓峰,雷廷宙,李在峰,朱金陵. 太阳能学报. 2006(09)
[7]生物质成型燃料产业在我国的发展[J]. 陈永生,沐森林,朱德文,任彩红,肖宏儒,宋卫东. 太阳能. 2006(04)
[8]生物质干燥机的设计及试验研究[J]. 雷廷宙,沈胜强,李在峰,胡建军,吴创之,师新广,朱金陵. 可再生能源. 2006(03)
[9]生物质挤压过程中的静水压应力[J]. 汤爱君,马海龙,董玉平. 可再生能源. 2006(02)
[10]固定床生物质气化机组主要技术性能试验研究[J]. 雷廷宙,沈胜强,崔俊贞,胡建军,师新广,李在峰. 河南科学. 2006(01)
博士论文
[1]秸秆干燥过程的实验研究与理论分析[D]. 雷廷宙.大连理工大学 2006
[2]刨花板热压过程中传热特性的研究[D]. 雷亚芳.北京林业大学 2005
[3]新鲜草物料压缩过程的流变学研究[D]. 杜健民.内蒙古农业大学 2005
[4]生物质（秸秆）成型燃料燃烧设备研制及试验研究[D]. 刘圣勇.河南农业大学 2004
[5]生物质（秸秆）成型燃料燃烧动力学特性及液压秸秆成型机改进设计研究[D]. 马孝琴.河南农业大学 2002
硕士论文
[1]玉米秆碎料模压成型制品尺寸稳定性的研究[D]. 程佩芝.北京林业大学 2005
[2]草物料的含水率对压缩过程影响的试验研究[D]. 殷洪霞.内蒙古农业大学 2005
[3]新鲜草物料压缩过程中压缩力变化规律的试验研究[D]. 毕玉革.内蒙古农业大学 2005
[4]新鲜草物料压缩过程应力松弛试验研究[D]. 闫国宏.内蒙古农业大学 2004
[5]新鲜草物料直接压缩过程基本规律的试验研究[D]. 马彦华.内蒙古农业大学 2004
[6]冷变成型有限元分析及实验研究[D]. 吴振强.昆明理工大学 2004
[7]秸秆切碎及压缩成型特性与设备研究[D]. 钱湘群.浙江大学 2003
本文编号：3520454
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：171 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
我国可利用的五种主要生物质资源比例
限制了其大规模利用的经济性与可行性。这是因为秸秆种类繁多，其化学组分相差不大，但物理性质却有较大的差别，其中密度是重要的物理特性参数，在很大程度上对秸秆利用反应器的几何尺寸及其经济性有直接影响。图1.2中给出了部分秸秆原料在粒度为巧~25mln时的堆积密度。竹‘:月、侧.班尝木策木炭杭荣玉米芯玉米粕杆小定枯杆图1.2部分生物质原料的堆积密度 Fig.1.2Bulkdensityofseleetedbiomassmaterials从图 1.2中可以看出，实际存在着两类秸秆原料，一类是包括木材、棉柴等在内的所谓硬材，它们的堆积密度在250~30Okg/m，之间;另一类包括各种软材秸秆，它们的堆积密度远小于木材，例如玉米秸秆的堆积密度相当于木材的1/4，小麦秸秆的堆积密度不足木材的 1/10.秸秆原料的密度过低会带来储存输送的困难，限制了其大规模利用的经济性与可行性。对秸秆原料压缩成型
用技术的前提和基础，因而成为当前可再生能源领域研究的热点。就目前而言，秸秆压缩成型技术的研究大都集中在闭式压缩成型方面，且主要为压块模式和热压模式，如西德、苏联的学者主要进行闭式压块成型研究;英国、美国、加拿大等国的学者主要进行热压成型研究。这些研究成果为秸秆压缩成型技术的发展发挥了重要作用，但仍有一定的局限性，因为秸秆在实际压缩成型过程中是开口状态，所以有必要对秸秆开式压缩成型的基本规律进行研究。另外，近些年来我国学者在开式压缩成型方面也做了不少工作，例如内蒙古农业大学、河南农业大学和山东大学等院校陆续进行了一系列植物纤维物料开式连续压缩成型的研究，但这些研究主要集中于压块和压饼方面，对秸秆颗粒压缩成型的研究甚少。目前在国家发改委组织编制的《可再生能源中长期发展规划》中，明确要求到2020年，生物质颗粒燃料要达到5000万吨，面对秸秆颗粒燃料的巨大需求，本章的研究将具有十分重要的社会意义。实验材料与方法1实验材料
【参考文献】：
期刊论文
[1]小麦秸秆颗粒燃料冷态压缩成型参数试验研究[J]. 胡建军,雷廷宙,何晓峰,李在峰,刘军伟,王志伟,朱金陵. 太阳能学报. 2008(02)
[2]棉花秸秆等温干燥特性试验研究及回归分析[J]. 胡建军,沈胜强,师新广,雷廷宙,崔俊贞,黄浩. 太阳能学报. 2008(01)
[3]秸秆颗粒成型机吨料电耗影响因素的试验研究[J]. 胡建军,沈胜强,雷廷宙,李在峰,何晓峰,杨树华. 太阳能学报. 2007(12)
[4]国内外生物质能源开发利用技术[J]. 董玉平,王理鹏,邓波,陆萍,申树云. 山东大学学报(工学版). 2007(03)
[5]玉米秸秆的等温干燥试验及干燥速度的回归分析[J]. 胡建军,沈胜强,雷廷宙,黄浩. 河南科学. 2007(02)
[6]生物质颗粒燃料冷成型技术试验研究[J]. 何晓峰,雷廷宙,李在峰,朱金陵. 太阳能学报. 2006(09)
[7]生物质成型燃料产业在我国的发展[J]. 陈永生,沐森林,朱德文,任彩红,肖宏儒,宋卫东. 太阳能. 2006(04)
[8]生物质干燥机的设计及试验研究[J]. 雷廷宙,沈胜强,李在峰,胡建军,吴创之,师新广,朱金陵. 可再生能源. 2006(03)
[9]生物质挤压过程中的静水压应力[J]. 汤爱君,马海龙,董玉平. 可再生能源. 2006(02)
[10]固定床生物质气化机组主要技术性能试验研究[J]. 雷廷宙,沈胜强,崔俊贞,胡建军,师新广,李在峰. 河南科学. 2006(01)
博士论文
[1]秸秆干燥过程的实验研究与理论分析[D]. 雷廷宙.大连理工大学 2006
[2]刨花板热压过程中传热特性的研究[D]. 雷亚芳.北京林业大学 2005
[3]新鲜草物料压缩过程的流变学研究[D]. 杜健民.内蒙古农业大学 2005
[4]生物质（秸秆）成型燃料燃烧设备研制及试验研究[D]. 刘圣勇.河南农业大学 2004
[5]生物质（秸秆）成型燃料燃烧动力学特性及液压秸秆成型机改进设计研究[D]. 马孝琴.河南农业大学 2002
硕士论文
[1]玉米秆碎料模压成型制品尺寸稳定性的研究[D]. 程佩芝.北京林业大学 2005
[2]草物料的含水率对压缩过程影响的试验研究[D]. 殷洪霞.内蒙古农业大学 2005
[3]新鲜草物料压缩过程中压缩力变化规律的试验研究[D]. 毕玉革.内蒙古农业大学 2005
[4]新鲜草物料压缩过程应力松弛试验研究[D]. 闫国宏.内蒙古农业大学 2004
[5]新鲜草物料直接压缩过程基本规律的试验研究[D]. 马彦华.内蒙古农业大学 2004
[6]冷变成型有限元分析及实验研究[D]. 吴振强.昆明理工大学 2004
[7]秸秆切碎及压缩成型特性与设备研究[D]. 钱湘群.浙江大学 2003
本文编号：3520454
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