秸秆固化成型机的设计与试验

【摘要】：农作物秸秆是地球上第一大可再生资源，我国拥有量居世界首位。据统计，我国年产秸秆约8.4亿吨，目前我国秸秆综合利用率不高，经过技术处理后利用的秸秆不到10%，约23.7%的剩余秸秆被就地焚烧或闲置，引发了越来越严重的环境污染和社会问题。 秸秆固化成型(也称压缩、致密成型)是指将秸秆用机械加压的方法，使生物质原料压缩成具有一定形状的，密度较大的成型燃料。农作物秸秆一般都具有疏松、密度小、单位体积的热值低等缺点，作为燃料使用很不方便。生物质固化成型技术能有效地改变秸秆的燃烧特性，使秸秆的燃烧效率达到90%，比传统的燃烧效率高4倍。另外秸秆原料固化成型后，密度可达0.9～1.3t/m ，运输、储存、使用方便，可作为高品位的能源产品代替矿物能源用于生产和生活领域。 本研究从秸秆压缩的成型机理及成型过程分析入手，分析了秸秆固化成型过程中的物理和化学变化，以及原料含水率、粉碎粒度、成型温度等因素对成型的影响，进而确定了秸秆固化成型工艺流程。秸秆固化成型机是加工秸秆成型燃料的关键设备，也是本研究的重点。根据工艺流程要求，本研究着重从整机结构与工作原理、成型机关键部件、润滑系统、控制系统等方面进行了研究分析，设计并试制了新型秸秆固化成型机。 在秸秆固化成型机的试验研究中，采用正交试验的方法对影响秸秆燃料棒的3个主要参数：原料含水率、粉碎粒度、成型温度进行优化，筛选出最佳的生产加工工艺参数。通过上述研究，为秸秆燃料棒的设计开发及生产应用提供了主要技术参数依据。 研究结果表明：该机适用于秸秆固化成型工厂化生产，具有较强的适应性与可靠性，生产的固化燃料产品符合国家相关标准，且操作方便、运行成本较低，既可作为农村个体加工的固化燃料生产设备，也可作为生物质燃料专业生产企业的工厂化生产设备，并可广泛应用于不同地区。 【关键词】：秸秆 固化成型机 机械活塞式 设计 试验
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：S226
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-8
• 第1章 引言8-19
• 1.1 研究的目的及意义8-9
• 1.1.1 秸秆在能源化利用中的作用与存在问题8-9
• 1.1.2 秸秆固化成型在理论研究与生产实践上的意义9
• 1.2 国内外研究概况及发展趋势9-17
• 1.2.1 国外研究概况及发展趋势9-12
• 1.2.2 国内研究概况及发展趋势12-15
• 1.2.3 三种主要成型技术的特点及应用前景15-17
• 1.3 主要研究内容和研究方法17-18
• 1.3.1 主要研究内容17
• 1.3.2 主要研究方法及技术路线17-18
• 1.4 预期目标和成果18-19
• 第2章 成型机理及影响因素分析19-23
• 2.1 秸秆固化成型机理19-21
• 2.1.1 秸秆固化成型的粘结机制19
• 2.1.2 秸秆固化成型的物理特性19-20
• 2.1.3 秸秆固化成型的化学成分变化20-21
• 2.2 秸秆固化成型的影响因素21-22
• 2.2.1 原料含水率对秸秆固化成型的影响21
• 2.2.2 成型温度对秸秆固化成型的影响21-22
• 2.2.3 粒度大小对秸秆固化成型的影响22
• 2.2.4 成型压力对秸秆固化成型的影响22
• 2.3 本章小结22-23
• 第3章 秸秆固化成型机的设计23-38
• 3.1 总体方案的确定23
• 3.2 加工工艺流程的确定23
• 3.3 成型机的结构与工作原理23-25
• 3.3.1 总体结构23-25
• 3.3.2 工作原理25
• 3.4 成型机构的设计及力学分析25-32
• 3.4.1 二级压缩结构的设计25-26
• 3.4.2 活塞式压缩成型过程分析26-28
• 3.4.3 活塞杆（冲头）及冲模的设计28
• 3.4.4 冲模及物料的受力分析28-32
• 3.5 成型机成型压力的确定32-33
• 3.6 主传动机构的设计分析33-35
• 3.7 润滑及润滑油冷却系统设计35-36
• 3.8 成型机自动控制系统设计36-38
• 第4章 秸秆固化成型机的试制38-42
• 4.1 成型机试制概况38
• 4.2 产品图样及技术文件验证情况38-39
• 4.3 关键问题及解决过程39-41
• 4.4 加工装配质量情况41
• 4.5 本章小结41-42
• 第5章 秸秆固化成型机的试验42-52
• 5.1 成型机的试验目的和概况42
• 5.2 试验内容、方法、步骤和依据42-44
• 5.2.1 试验内容、方法、步骤42-44
• 5.2.2 试验依据44
• 5.3 试验条件及要求44-47
• 5.4 应用正交设计法筛选生产工艺参数及验证47-50
• 5.4.1 试验方案47-48
• 5.4.2 结果分析48-50
• 5.5 生产试验50
• 5.5.1 生产试验的目的50
• 5.5.2 生产考核50
• 5.6 本章小结50-52
• 第6章 结论52-53
• 参考文献53-56
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果56-57
• 致谢57

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