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工业油料饼粕与黧蒴栲木屑协同成型研究

作　者: 柴琦
导　师: 袁兴中
学　校: 湖南大学
专　业: 环境工程
关键词: 生物质协同成型黧蒴栲（Castanopsis fissa Rehd.et wils）饼粕
分类号: TK6
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

传统的固化成型技术存在设备磨损高、能耗较大和产物强度低等缺点。在成型过程中，一定黏结剂的加入能够提高颗粒的强度，降低成型压力的要求。工业油料植物的饼粕含有大量蛋白质和糖类，堆肥饼粕含有腐殖质，均能够为成型过程提供更多的范德华力和氢键构成点，是理想的黏结剂。同时，上述原料发热量较高且不易吸水，能够提高成型颗粒的品质。本研究利用自主研发的单颗粒成型机（万能试验机改装），对工业油料饼粕与黧蒴栲木屑进行协同成型研究。考察了成型温度（70-150℃）、成型压强（69-124MPa）、生物质含水率（5-20wt%）、饼粕和饼粕堆肥化产物含量（0-100wt%）对成型的影响。明确了各影响因素对成型能耗及颗粒强度的影响，确定了饼粕与黧蒴栲木屑协同成型的最优化条件。本论文分析了挤压能耗、推动能耗、颗粒强度、颗粒热值及颗粒吸水性，并进行机理推析。为设计合理的协同成型路线以及为开发利用新型能源植物代替化石燃料的可能性提供依据。成型温度和成型压强是成型的主要影响因素，推动能耗与挤压能耗随着成型压强的升高持续升高；挤压能耗随着成型温度升高而降低，推动能耗的变化与之相反；推动能耗随着含水率增加先提高后降低，水含量在可以促进原料的软化，并起润滑作用，降低挤压能耗；饼粕及其堆肥化产物的加入可降低挤压能耗，但随着饼粕和饼粕堆肥化产物含量的升高，推出能耗逐渐升高。较大的压强可以使生物质微粒粘结更为紧密，Meyer强度随着成型压强的升高持续升高；提高成型温度促进微粒的软化粘结，使成型颗粒的密度增加，Meyer强度提高，并使颗粒的吸水性降低。但提供较大的压强与温度需要消耗更多的能耗。含水率在一定范围内促进微粒粘结，过高和过低均对微粒粘结不利，对于50%的饼粕和饼粕堆肥化产物添加量的颗粒来说，10wt%的含水率最佳；Meyer强度随着饼粕和饼粕堆肥化产物含量的增加先升高后降低，颗粒吸水性能则持续减弱，但饼粕过多会粘附在模具壁面，不利于设备运行，20-50wt%的添加量最佳。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-12
第1章绪论  12-32
  1.1 生物质能概况  12-16
    1.1.1 生物质能的定义及利用现状  12
    1.1.2 生物质能的特点  12-13
    1.1.3 生物质资源的利用技术  13-15
    1.1.4 生物质能的缺点  15-16
  1.2 压缩成型技术的优势与研究进展  16-23
    1.2.1 成型技术的发展潜力  16-17
    1.2.2 成型技术的研究进展  17-20
    1.2.3 生物质成型产品的评价指标  20-22
    1.2.4 发展障碍  22-23
  1.3 生物质成型的机理及影响因素  23-27
    1.3.1 原料对成型的影响  24-26
    1.3.2 添加剂对成型的影响  26-27
    1.3.3 温度和压强对成型的影响  27
  1.4 能源植物  27-30
    1.4.1 富含淀粉及糖类的植物  28-29
    1.4.2 富含木质纤维素的植物  29
    1.4.3 富含油脂类植物及其饼粕  29-30
  1.5 研究目标和主要研究内容  30-32
    1.5.1 研究目标  30-31
    1.5.2 主要研究内容  31
    1.5.3 协同成型的技术路线  31-32
第2章试验装置、方法及原料成分分析  32-39
  2.1 引言  32
  2.2 实验装置  32-34
  2.3 试验原料  34
  2.4 原料的化学组成及元素成分分析  34-39
    2.4.1 化学组成分析  35-36
    2.4.2 蛋白质及腐殖质分析  36-38
    2.4.3 元素分析及热值  38-39
第3章成型条件对成型能耗的影响研究  39-49
  3.1 引言  39
  3.2 材料与方法  39-41
    3.2.1 实验材料  39-40
    3.2.2 实验仪器  40
    3.2.3 实验步骤  40
    3.2.4 实验指标  40-41
  3.3 结果与分析  41-48
    3.3.1 压强对成型能耗的影响  41-42
    3.3.2 温度对成型能耗的影响  42-45
    3.3.3 原料含水率对成型能耗的影响  45-47
    3.3.4 饼粕含量对能耗的影响  47-48
  3.4 小结  48-49
第4章成型条件对颗粒性能的影响研究  49-60
  4.1 引言  49-50
  4.2 材料与方法  50-51
    4.2.1 实验材料  50
    4.2.2 实验仪器  50
    4.2.3 分析方法  50-51
  4.3 结果与讨论  51-58
    4.3.1 成型压强对颗粒性能影响  51-52
    4.3.2 成型温度对颗粒性能影响  52-54
    4.3.3 原料含水率对颗粒性能的影响  54-55
    4.3.4 饼粕含量对颗粒性能的影响  55-58
  4.4 小结  58-60
结论与展望  60-62
参考文献  62-67
附录 A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文  67-68
致谢  68

工业油料饼粕与黧蒴栲木屑协同成型研究

内容摘要

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