能源和環境問題已成為全球關注的焦點。隨著能源消耗的迅速增長，傳統化石燃料的大量使用給人類帶來了兩個突出的問題：一方麵是礦物質資源漸趨枯竭；另一方麵是日益嚴重的環境問題。生物質能作為一種可再生能源，它具有可再生、汙染小、無公害等優點，是傳統化石能源很好的替代品。大力開發利用生物質能等可再生能源，對環境保護、促進國家經濟發展和建立可持續發展的能源係統具有重大意義。
本文主要對生物質秸稈致密成型技術進行了研究，為秸稈高效利用提供了技術支持。本文設計分析了環模式秸稈壓塊機的結構，針對其特點，提出了影響環模式成型機工作效率的幾項主要技術參數，如主電機功率、環模長徑比、顆粒機環模的開孔率以及壓輪和環模的工作間隙等。
應用有限元軟件ANSYS，本文建立秸稈壓縮模型，模擬了生物質秸稈的壓縮成型過程，分析得到了生物質秸稈壓縮過程的應力應變規律、內部位移規律以及摩擦應力分布，為生物質秸稈壓縮成型機的研發和改進提供了必要的理論依據。
以玉米秸稈為原料，通過試驗，本文研究了原料含水率、成型工作壓力和原料尺寸對致密成型的影響，確定了玉米秸稈壓縮成型的最佳工作條件。
綜上，本文通過對生物質秸稈成型機理的研究，為生物質致密成型設備的設計、工藝參數優化以及結構改進等提供重要的理論基礎。
關鍵詞生物質；環模；壓塊機；致密成型；有限元分析
第1章緒論
1.1 生物質能利用的意義
能源和環境問題已成為全球關注的焦點。人類社會經濟的發展以能源為重要動力，經濟發展越快，能源消耗越多。石油、meitanhetianranqizhijinrengranshirenleishiyongdezhuyaonengyuan，danshisuizhenengyuanxiaohaodejijuzengchang，chuantonghuashiranliaodedaliangshiyonggeiwomenrenleidailailelianggetuchudewenti：一是礦物質資源漸趨枯竭。據世界能源組織不完全統計，全球可開采的煤炭儲量使用200年估計就要枯竭了，天然氣儲量雖然也挺多，但預計最多能再使用60年，目前石油的消耗量最大，可采石油預計可使用30～40年，石油市場價格也飛速增長；另一個是化石能源的大量使用引起的日益嚴重的環境問題。
表1-1是化石能源的可使用的年限及占全球的消耗比例。
表1-1化石能源的可用年限及占全球能量的消耗比例
| 種類 | 消耗比例 | 可使用年限 |
| 石油 | 32.0% | 40年 |
| 天然氣 | 17.0% | 60年 |
| 煤 | 25.0% | 220年 |
| 核能 | 4.0% | 260年 |
| 合計 | 78.0% |
近年來，各個國家都在致力於開發高效、無汙染的新能源，生物質能就是其中之一。有關專家預測，生物質能源將成為未來能源的重要組成部分，到2015~2020年，全球總能量消耗將有40%來自生物質能源。
生物質是地球上一個巨大的可再生能源庫，能儲量大。它具有可再生性、燃燒容易和汙染小等特點，它光合作用吸收的C02量和燃燒釋放的C02量相當，可認為二氧化碳為零排放，甚至有所減少，這是煤、石油、天tian然ran氣qi等deng常chang規gui能neng源yuan無wu法fa比bi擬ni的de。生sheng物wu質zhi能neng，又you稱cheng為wei綠lv色se能neng源yuan，是shi一yi種zhong古gu老lao的de可ke再zai生sheng能neng源yuan。太tai陽yang能neng照zhao射she到dao地di球qiu後hou，一yi部bu分fen直zhi接jie排pai放fang出chu去qu，轉zhuan化hua為wei熱re能neng，一yi部bu分fen被bei植zhi物wu吸xi收shoui轉化為生物質能。太陽能轉化為熱能的時候，能量密度較低，不容易收集，人類隻能利用少量；shengwuzhitongguoguanghezuoyong，nenggouxishoudaliangdetaiyangnengbingqieshoujiqilai，chucunzaiyoujiwuzhong，zhexienengliangshirenleijinyibufazhansuoxunengyuandejichuheyuanquan。shengwuzhinengzheyidutedexingchengguocheng，jibutongyuchangguidekuangwunengyuan，youbutongyuqitanengyuan，danjianyouliangzhedetedianheyoushi，shiwomenzuizhuyaodekezaishengnengyuanzhiyi。
生(sheng)物(wu)質(zhi)能(neng)可(ke)以(yi)直(zhi)接(jie)轉(zhuan)換(huan)生(sheng)產(chan)含(han)碳(tan)燃(ran)料(liao)，石(shi)油(you)和(he)煤(mei)都(dou)是(shi)生(sheng)物(wu)質(zhi)在(zai)地(di)下(xia)經(jing)過(guo)很(hen)長(chang)時(shi)間(jian)轉(zhuan)換(huan)而(er)來(lai)的(de)。在(zai)可(ke)能(neng)替(ti)代(dai)石(shi)化(hua)燃(ran)料(liao)的(de)能(neng)源(yuan)中(zhong)，由(you)於(yu)它(ta)有(you)著(zhe)和(he)礦(kuang)物(wu)燃(ran)料(liao)相(xiang)似(si)性(xing)很(hen)大(da)的(de)特(te)性(xing)和(he)利(li)用(yong)方(fang)式(shi)，所(suo)以(yi)我(wo)們(men)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)生(sheng)物(wu)質(zhi)致(zhi)密(mi)成(cheng)型(xing)技(ji)術(shu)和(he)生(sheng)物(wu)質(zhi)氣(qi)化(hua)技(ji)術(shu)等(deng)不(bu)同(tong)技(ji)術(shu)開(kai)發(fa)利(li)用(yong)生(sheng)物(wu)質(zhi)能(neng)。將(jiang)它(ta)轉(zhuan)換(huan)製(zhi)造(zao)成(cheng)為(wei)高(gao)熱(re)值(zhi)、汙染小的高品位的成型燃料，在日常生活中代替煤和天然氣，一定程度緩解煤和天然氣緊張的局麵。
1.2我國生物質能源現狀
我(wo)國(guo)作(zuo)為(wei)農(nong)業(ye)大(da)國(guo)，生(sheng)物(wu)質(zhi)資(zi)源(yuan)十(shi)分(fen)豐(feng)富(fu)，因(yin)此(ci)，生(sheng)物(wu)質(zhi)能(neng)源(yuan)將(jiang)會(hui)成(cheng)為(wei)一(yi)種(zhong)發(fa)展(zhan)前(qian)景(jing)非(fei)常(chang)可(ke)觀(guan)的(de)替(ti)代(dai)能(neng)源(yuan)。作(zuo)為(wei)一(yi)個(ge)生(sheng)物(wu)質(zhi)能(neng)源(yuan)大(da)國(guo)，我(wo)國(guo)可(ke)利(li)用(yong)生(sheng)物(wu)質(zhi)資(zi)源(yuan)量(liang)理(li)論(lun)上(shang)為(wei)為(wei)50億噸左右，目前，我國的總能耗僅是它的四分之一左右。主要來源於林業廢棄物，如樹枝、鋸末、刨花廢木材等；農業廢棄物，如玉米秸稈、棉花秸稈、稻殼等；工業廢棄物，如釀酒廠、食品廠、造紙廠等的廢料：城市生活垃圾；有機廢水，城市汙水、工業有機廢水等。
目前，可供利用開發的生物質資源主要包括農作物秸稈、畜禽糞便、樹木枝丫、城市生活汙水、工業有機廢水和生活垃圾等。據不完全統計，2004年我國的生物質資源量約為，畜糞約39.2億噸；樹木枝丫等林木生物質約21.8億噸；各類秸稈約7.3億噸；廢水量為483.5億噸；城市生活垃圾約1.55億噸。總的蘊藏潛力量為10.29×1019J，可獲得量為1.35×1019J。據統計，我國2010年生物質能獲得量為2.58×1019J。
我國可利用的五種主要生物質資源比例如圖1-1所示：
由圖1-1可知，我國可利用的農作物秸稈在生物質資源中占據很重要的地位，其開發利用的潛力非常大。據統計，到2007年底我國各種農作物秸稈產量如表1-2所示。由表1-2可知，玉米秸稈是產量最高的生物質能源。
表1-2 2007年我國各種農作物秸稈產量
| 農作物秸稈種類 | 產量（萬噸） | 折合標煤/（萬噸） |
| 玉米 | 27718.79 | 14663.24 |
| 小米 | 17278.62 | 8639.32 |
| 稻穀 | 14281.18 | 6126.64 |
| 其他雜糧 | 2065.48 | 1032.74 |
| 棉花 | 1770.20 | 961.22 |
| 薯類 | 2018.45 | 980.98 |
| 油料 | 5569.75 | 2946.40 |
| 豆類 | 2993.62 | 3318 |
| 甘蔗 | 809.57 | 357.02 |
| 合計 | 74505.66 | 39025.75 |
中(zhong)國(guo)是(shi)一(yi)個(ge)人(ren)口(kou)大(da)國(guo)，也(ye)是(shi)消(xiao)費(fei)大(da)國(guo)，由(you)於(yu)工(gong)業(ye)的(de)迅(xun)速(su)發(fa)展(zhan)我(wo)國(guo)的(de)能(neng)源(yuan)需(xu)求(qiu)不(bu)斷(duan)的(de)增(zeng)長(chang)，普(pu)通(tong)的(de)化(hua)石(shi)能(neng)源(yuan)消(xiao)耗(hao)量(liang)加(jia)劇(ju)造(zao)成(cheng)了(le)環(huan)境(jing)汙(wu)染(ran)問(wen)題(ti)。所(suo)以(yi)我(wo)國(guo)不(bu)僅(jin)在(zai)經(jing)濟(ji)增(zeng)長(chang)方(fang)麵(mian)麵(mian)臨(lin)壓(ya)力(li)，而(er)且(qie)在(zai)環(huan)境(jing)方(fang)麵(mian)也(ye)麵(mian)臨(lin)著(zhe)嚴(yan)峻(jun)的(de)考(kao)驗(yan)。為(wei)了(le)緩(huan)解(jie)能(neng)源(yuan)緊(jin)張(zhang)和(he)大(da)量(liang)使(shi)用(yong)化(hua)石(shi)能(neng)源(yuan)造(zao)成(cheng)的(de)環(huan)境(jing)汙(wu)染(ran)問(wen)題(ti)，開(kai)發(fa)和(he)利(li)用(yong)新(xin)能(neng)源(yuan)和(he)可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)很(hen)有(you)必(bi)要(yao)，而(er)且(qie)能(neng)夠(gou)改(gai)善(shan)以(yi)煤(mei)、shiyouweizhudenengyuanjiegou，duiwoguojingjidekechixufazhanyouzhongdayiyi，shifazhanshengwuzhinengyuandedahaojiyuhetiaozhan。yinci，dalikaifaliyongshengwuzhinengdengkezaishengnengyuan，duihuanjingbaohu、促進國家經濟發展和建立可持續發展的能源係統具有重大意義。
生sheng物wu質zhi能neng由you於yu能neng量liang密mi度du較jiao低di和he具ju有you分fen散san性xing，高gao效xiao利li用yong和he規gui模mo利li用yong都dou比bi較jiao困kun難nan，這zhe是shi導dao致zhi目mu前qian生sheng物wu質zhi能neng不bu能neng轉zhuan化hua為wei商shang品pin能neng源yuan的de主zhu要yao原yuan因yin。在zai生sheng物wu質zhi原yuan料liao處chu理li技ji術shu中zhong，壓ya縮suo致zhi密mi成cheng型xing技ji術shu是shi最zui重zhong要yao的de技ji術shu之zhi一yi。生sheng物wu質zhi致zhi密mi成cheng型xing技ji術shu是shi將jiang各ge類lei鬆song散san的de生sheng物wu質zhi秸jie稈gan用yong機ji械xie加jia壓ya的de方fang法fa，使shi原yuan來lai密mi度du小xiao、沒有固定形狀、質地鬆散的原料壓縮成密度較大的、具有一定形狀的成型燃料，生物質秸稈致密成型技術目前是國內外利用生物質能比較普遍的技術之一。
生物質秸稈的壓縮致密成型，相對原料成型密度大幅提高，將生物質本身原有的密度從40～200kg/m3增大到成型的600～800kg/m3，甚shen至zhi更geng高gao，從cong而er可ke以yi滿man足zu不bu同tong地di區qu和he國guo家jia所suo要yao求qiu的de密mi度du值zhi，有you利li於yu推tui廣guang和he使shi用yong。方fang便bian儲chu存cun和he運yun輸shu，成cheng型xing燃ran燒shao特te性xing與yu煤mei接jie近jin，可ke完wan全quan代dai替ti日ri常chang生sheng活huo中zhong的de液ye化hua氣qi、煤等常規能源，在工業上可代替煤用於工業鍋爐、生物質發電廠等。
綜上所述，無論是從環境保護，還是從解決能源短缺問題出發，大力發展生物質致密成型技術研究，具有極大的現實意義。
三門峽富通新能源銷售顆粒機、秸稈壓塊機、木屑顆粒機等生物質燃料飼料成型機械設備，同時我們也有大量的生物質顆粒燃料。
