生物质燃料压力成型工艺参数优化研究

作     者：赵荣煊 

作者单位：华北理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李海英;白荣顺;姬爱民

授予年度：2016年

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：生物质 成型设备 有限元分析 压缩成型 

摘      要：秸秆作为可再生的生物质资源,取之不尽用之不竭,但生物质燃料具有密度小、质地疏松、不便运输等缺陷,阻碍了秸秆类生物质资源的回收和利用。生物质压缩成型技术是将废弃的生物质回收并加工制成具有一定密度,便于运输和储存的生物质成型燃料。该技术符合我国的可持续发展的基本国策,有利于生物质资源合理的开发利用。通过对生物质环模压块机模具结构分析,研究了环模模具在压力成型过程中与秸秆物料之间相互受力情况,应用ANSYS Workbench有限元软件分析了模具的应力和应变趋势,研究了倒角与应力应变之间的关系,对环模结构进行了优化设计,并对优化前与优化后的模具进行了疲劳分析,得出了安全系数云图。通过实验室实验研究了试样的压缩成型最佳参数变量,分析了生物质压缩成型机理及其成型过程中物料含水率、粒径范围和成型压力三个影响因素对秸秆成型效果的影响。模拟结果表明,模具在使用过程中容易局部出现应力、应变集中现象,应力集中区域模具损坏最为严重;通过模具倒角处理后,应变、应力集中区域随着模孔倒角的半径增大而减少,当模孔倒角接近于圆形时模具优化效果最佳。实验结果表明,秸秆物料含水率控制在15%左右,粒径0～20mm,成型压力范围15～25MPa,生物质秸秆成型效果最佳。通过对生物质环模成型设备的模具优化及成型工艺最佳参数确定,延长了模具使用寿命,提高了生产效率,节约了生产成本,不仅经济效益可观,同时社会效益、生态效益显著,有利于生物质资源的开发利用和可持续发展。