5.1成型塊質量的評價
秸稈顆粒燃料致密成型後品質的好或者差主要是看成型塊的密度以及其燃燒熱值。最重要質量特性是成型塊的密度，它直接決定了成型塊的熱值、強度和運輸要求。
shengwuzhichengxingkuaidekuaiwulitexingdezhongyaozhibiaoyibanbaokuoyakuaidesongchimiduhenaijiuxing。duiyuchangwenyasuozhimichengxinglaishuo，chengxingkuaidewulitexingshoushengwuzhiyuanliaochicundaxiao、擠壓的方式、成型壓力的大小、物料的含水率、模具的幾何形狀、原料物理特性等眾多因素的影響。
songchimidushishengwuzhijieganyasuozhimichengxinghouzaiganzaodehuanjingzhongfangzhiyiduanshijianhoudezuizhongmidu。taduishengwuzhichengxingkuaidenaijiuxingyouzhongdadeyingxiang，midudadeshengwuzhichengxingkuai，tadenaijiuxingda。shengwuzhichengxingkuaidenaijiuxingyefanyingleshengwuzhiyuanliaozhijiandezhanjiexingneng，naijiuxinghaodechengxingkuaiqiangdugao、儲存和運輸性能也好。
shengwuzhiyakuaidesongchimidubigangyachuchengxingdeyakuaimiduxiao，womentongchangyongsongchibimiaoshuchengxingkuaidemidu。jichushidechengxingmiduyuzuizhongchengxingdemidudebizhi。keyibiaoshiwei：
A=p0/p
式中，Po-初始成型密度（剛從壓塊機擠出成型的密度）；
p-最終成型密度（成型塊在幹燥環境中放置一段時間的密度）。
目前國內外對生物質的質量評價還沒有統一的標準。國內對生物質致密成型研究主要考察的是成型塊的最終成型密度、強度以及運輸性能等，對其它性能方麵的研究很少，比如成型塊的耐久性，燃燒熱值等。
5.2試驗目標
秸稈致密成型後，需對成型塊進行質量檢測分析，確定成型塊是否滿足運輸、貯藏和搬運等使用要求。對秸稈致密成型影響最大的是秸稈的物料特性和成型的工藝變量。物料特性變量主要包括秸稈的尺寸、含水率等；工藝變量主要包括成型機的機型、溫度、所施加的壓力等。對於一台設計好的成型機，原料的含水率、施加壓力及溫度是影響生物質致密成型的主要影響因素。本文采用自製的模具進行試驗研究，主要考慮秸稈的尺寸、含水率以及成型壓力對秸稈致密成型的影響。
分別改變秸稈原料的含水率、原料尺寸、成(cheng)型(xing)壓(ya)力(li)等(deng)因(yin)素(su)，以(yi)玉(yu)米(mi)秸(jie)稈(gan)為(wei)原(yuan)料(liao)進(jin)行(xing)致(zhi)密(mi)成(cheng)型(xing)試(shi)驗(yan)。對(dui)比(bi)試(shi)驗(yan)結(jie)果(guo)，找(zhao)出(chu)成(cheng)型(xing)效(xiao)果(guo)較(jiao)好(hao)的(de)各(ge)種(zhong)因(yin)素(su)的(de)最(zui)佳(jia)值(zhi)。為(wei)生(sheng)物(wu)質(zhi)秸(jie)稈(gan)致(zhi)密(mi)成(cheng)型(xing)過(guo)程(cheng)提(ti)供(gong)工(gong)藝(yi)參(can)數(shu)，增(zeng)強(qiang)成(cheng)型(xing)塊(kuai)的(de)物(wu)理(li)品(pin)質(zhi)，提(ti)高(gao)成(cheng)型(xing)塊(kuai)的(de)致(zhi)密(mi)成(cheng)型(xing)率(lv)。
秸稈生物質燃料致密成型流程如圖5-1所示。
5.3試驗材料和試驗方法
5.3.1 試驗材料
1)不同尺寸原料的製備
yongfensuidefangfazhibeibutongchicundejieganyuanliao。fensuishiyonggongjujianggutiwuzhiyoudakuaisuiliechengxiaokuaiguocheng。chuantongdefensuishebeifenweiposuijixiehefenmojixie，tashigenjufensuichengpindechicundaxiaofenleide。posuijixieshinengjiangyibanyishangdewuliaofensuidaochicundayu3mm的機器：粉末機械是能將一半以上的物料粉碎到尺寸小於3mm的機器。破碎機械根據用途和結構可分：鄂式破碎機、圓錐式破碎機、錘片式破碎機等。
生物質秸稈類粉碎多用錘片式粉碎機。將粉碎過的玉米秸稈分級，得到小於
10mm，10~20mm，20—30mm三種不同尺寸的試驗原料。
2)不同含水率的原料製備
原yuan料liao含han水shui率lv是shi秸jie稈gan致zhi密mi成cheng型xing中zhong的de一yi個ge重zhong要yao影ying響xiang因yin素su。原yuan料liao的de含han水shui率lv過guo高gao或huo過guo低di都dou不bu能neng使shi產chan品pin很hen好hao的de成cheng型xing。原yuan料liao含han水shui率lv太tai低di時shi，物wu料liao比bi較jiao幹gan燥zao，物wu料liao與yu成cheng型xing模mo具ju之zhi間jian以yi及ji物wu料liao與yu物wu料liao之zhi間jian的de摩mo擦ca力li增zeng大da，雖sui然ran溫wen度du升sheng高gao，木mu質zhi素su軟ruan化hua，但dan是shi水shui分fen太tai少shao不bu能neng促cu進jin木mu質zhi素su塑su化hua和he物wu料liao之zhi間jian的de粘zhan結jie，致zhi密mi成cheng型xing很hen困kun難nan，而er且qie能neng耗hao較jiao大da。含han水shui率lv過guo高gao，成cheng型xing率lv低di，且qie容rong易yi產chan生sheng放fang炮pao現xian象xiang，造zao成cheng事shi故gu。國guo內nei外wai目mu前qian都dou是shi根gen據ju實shi際ji的de生sheng產chan情qing況kuang依yi據ju經jing驗yan選xuan取qu物wu料liao的de含han水shui率lv，沒mei有you具ju體ti的de含han水shui率lv規gui範fan。
①含水率的計算
含水率有兩種表示方法，絕對含水率和相對含水率。
借鑒木材含水率的計算公式，計算玉米秸稈原料中所含水分質量比，絕對含水率用木材所含水分的質量除以絕幹木材質量的比值。
玉米秸稈的絕對含水率是指玉米秸稈所含水分的質量占絕幹秸稈質量的百分率，表達式為：
W=（G-G0）/G0*100%
式中：G0-絕幹質量，g
G-濕物料質量，g
w—絕對含水率，%
玉米秸稈的相對含水率的測定方法是，它所含水分的質量占總的濕秸稈質量的百分率，表達式為：
W - (G -Go)/G x100%
本文選用絕對含水率計算。
②含水率的測定
生物質秸稈含水率常用電測法和幹燥法測定。
電測法是用含水率測量儀器進行直接讀數。
幹燥方法是采用測量方法準確度較高的爐幹法。在不同尺寸秸稈原料中分別取出一定質量作為樣本，並稱其重量記錄下來G(儀器為FA2004N型電子天平，精度為0.001g)，將樣本物料放入搪瓷盤裏，然後再放入101-2型電熱鼓風幹燥箱進行烘幹，將幹燥溫度定為105±2℃，分時間段進行幹燥，第一次烘幹時間為3小xiao時shi，主zhu要yao是shi看kan看kan烘hong幹gan效xiao果guo，取qu出chu後hou稱cheng量liang樣yang品pin的de重zhong量liang，記ji錄lu下xia數shu據ju，計ji算suan所suo蒸zheng發fa掉diao的de水shui分fen，然ran後hou放fang回hui烘hong幹gan箱xiang繼ji續xu進jin行xing幹gan燥zao，直zhi至zhi被bei稱cheng量liang樣yang品pin的de重zhong量liang前qian後hou兩liang次ci相xiang差cha不bu到dao0.002g時，看作質量達到恒重，幹燥結束，記錄晟終重量Gq。用公式(5-2)計算得出含水率值。
本(ben)文(wen)選(xuan)用(yong)幹(gan)燥(zao)法(fa)測(ce)定(ding)含(han)水(shui)率(lv)。將(jiang)不(bu)同(tong)尺(chi)寸(cun)的(de)秸(jie)稈(gan)試(shi)驗(yan)原(yuan)料(liao)分(fen)成(cheng)三(san)份(fen)，然(ran)後(hou)從(cong)中(zhong)取(qu)出(chu)一(yi)定(ding)量(liang)進(jin)行(xing)幹(gan)燥(zao)，根(gen)據(ju)失(shi)去(qu)水(shui)分(fen)的(de)多(duo)少(shao)計(ji)算(suan)出(chu)原(yuan)料(liao)的(de)含(han)水(shui)率(lv)。本(ben)試(shi)驗(yan)采(cai)用(yong)玉(yu)米(mi)秸(jie)稈(gan)作(zuo)為(wei)原(yuan)料(liao)，在(zai)河(he)北(bei)科(ke)技(ji)大(da)學(xue)工(gong)程(cheng)訓(xun)練(lian)中(zhong)心(xin)力(li)學(xue)試(shi)驗(yan)室(shi)萬(wan)能(neng)拉(la)伸(shen)壓(ya)縮(suo)試(shi)驗(yan)機(ji)上(shang)進(jin)行(xing)試(shi)驗(yan)研(yan)究(jiu)。試(shi)驗(yan)原(yuan)料(liao)取(qu)自(zi)石(shi)家(jia)莊(zhuang)周(zhou)邊(bian)農(nong)田(tian)本(ben)年(nian)度(du)收(shou)割(ge)成(cheng)熟(shu)玉(yu)米(mi)秸(jie)稈(gan)，去(qu)除(chu)根(gen)部(bu)，自(zi)然(ran)風(feng)幹(gan)至(zhi)含(han)水(shui)率(lv)10～20%。采用微型粉碎機對原料進行粉碎，清除物料裏的雜質，然後將物料在101-2型電熱鼓風幹燥箱105℃條件下幹燥，然後分別封存。待物料溫度降至室溫時，分別進行配水試驗，通過計算每次加水量t，使原料含水率分別控製在5%、6.8%、10%、13%、15%、18%、20%、25%和30%，然後按照物料尺寸及含水率分別封存於寫有標記的白色塑料袋裏。
5-3.2 試驗裝置
試驗中包括的試驗儀器和設備包括：
液壓萬能試驗機如圖5-2所示；101-2型電熱鼓風幹燥箱如圖5-3所示；遊標卡尺；天平；噴水器；自製成型模具如圖5-4所示等。
烘幹機為101-2型電熱鼓風幹燥箱，如圖5-3所示，其工作溫度範圍為50～300℃。烘幹器皿為350x230x50mm的搪瓷盤，物料均勻鋪開，以達到最優的烘幹效果。由於秸稈顆粒較細小，應把鼓風調為最低，以免顆粒被吹出，造成質量流失。
5.3.3試驗程序
本次試驗設計的模具為外徑45mm，內徑30mm的圓筒形模具。試驗前，用天平稱出物料的質量，之後向模具內填充物料，同時壓實物料直至物料充滿模具，並使物料起始厚度一定^。根據試驗情況設定不同的壓力P，然後進行壓縮試驗，記錄每次壓杆位移s和壓力P。根據每組試驗所測得的物料質量m、壓杆位移s和壓力P，進行數據處理。
試驗程序具體如下：
1)在同一物料、不同四種壓力的條件下，不同含水率下的致密成型；
2)在同一含水率、相同尺寸物料條件下，不同壓力下的致密成型；
3)在同一含水率、同一種物料條件下，不同尺寸的致密成型。
5.4試驗結果及分析
5.4.1不同含水率條件下的致密成型試驗
通過試驗可得到玉米秸稈在不同含水率時的各種參數如表5-1所示。
表5-1玉米秸稈在不同含水率時致密成型試驗結果
由表5-1可得到不同壓力時秸稈物料的含水率一密度關係圖，如圖5-4所示。
yishangsitushibutongyalixia，butonghanshuilvhemiduquxiantu。jingduibicongzhongkeyikanchu，butongsizhongyalixia，chengxingkuaimiduzhidadaozuidashijieganwuliaodehanshuilvjunzai13～18%之間成型效果較好。成型塊密度在含水率小於15%左右時隨著含水率的增加變大；在含水率大於15%左右時，成型塊密度隨含水率增大迅速變小，之後隨著含水率的增加，密度減小趨勢緩和，當物料含水率大於25%時成型塊表麵有裂紋，成型塊內部密度不均勻，成型效果不理想，含水率大於30%時，很難成型。
5.4.2不同壓力條件下的致密成型試驗
通過試驗可得到玉米秸稈在不同壓力下的各種參數如表5-2所示。
表5-2在不同壓力下玉米秸稈致密試驗結果玉米秸稈成型塊密度與成型壓力之間的關係如圖5-5所示。
本文試驗原料尺寸主要分布在5—20mm之間。玉米秸稈含水率為130/0，接近上個試驗所得結果15%左右，分別施加5~70MPa不等壓力進試驗，每次施加壓力相差SMPa，其他因素不變。得到在不同壓力下玉米秸稈致密試驗數據，結果記錄如表5-2所示。
通過觀察試驗結果可以發現，在壓力較小時，物料擠壓不是很實在，成型塊密度較小，表麵粗糙，無法滿足運輸、貯存的要求，容易出現裂痕，強度低；隨著壓力的增大，在壓力大於60MPa時，成型塊密度變大，表麵光滑，可以滿足運輸、貯存的要求，強度提高，成型效果比較好。
從圖5-5中還可看出，在玉米稈進行致密成型過程中，密度隨著壓力的增加而變
大，當密度達到1.1g/m3左右時，壓力繼續增大時密度變化不明顯。
5.4.3不同尺寸的秸稈致密成型試驗
通過試驗可得到不同玉米秸稈致密成型的各種參數如表5-3所示。
表5-3不同尺寸玉米秸稈致密成型試驗結果
一(yi)般(ban)情(qing)況(kuang)在(zai)相(xiang)同(tong)壓(ya)力(li)下(xia)，原(yuan)料(liao)尺(chi)寸(cun)小(xiao)容(rong)易(yi)壓(ya)縮(suo)成(cheng)型(xing)，尺(chi)寸(cun)大(da)的(de)較(jiao)難(nan)壓(ya)縮(suo)成(cheng)型(xing)。由(you)致(zhi)密(mi)成(cheng)型(xing)原(yuan)理(li)可(ke)知(zhi)，成(cheng)型(xing)主(zhu)要(yao)是(shi)秸(jie)稈(gan)粒(li)子(zi)間(jian)相(xiang)互(hu)擠(ji)壓(ya)填(tian)充(chong)物(wu)料(liao)間(jian)的(de)空(kong)隙(xi)進(jin)而(er)密(mi)度(du)變(bian)大(da)，秸(jie)稈(gan)原(yuan)料(liao)尺(chi)寸(cun)越(yue)小(xiao)，粒(li)子(zi)間(jian)填(tian)充(chong)性(xing)越(yue)高(gao)，粒(li)子(zi)之(zhi)間(jian)分(fen)子(zi)吸(xi)引(yin)力(li)、zhanjielida，zaixiangtongdeyalixiahenrongyizhanjiezaiyikuai，chengxingmidugao，chengxingwubiaomianguanghua，qiangdugao，chengxingxiaoguohenhao。jieganwuliaochicunyueda，lizijiantianchongxingbiandi，lizijiechubijiaosongsan，bicijianqianrubuhao，fenzijiandexiyinlibianxiaodaozhichengxingxiaoguobuhao。
秸(jie)稈(gan)的(de)尺(chi)寸(cun)對(dui)成(cheng)型(xing)燃(ran)料(liao)的(de)致(zhi)密(mi)成(cheng)型(xing)效(xiao)果(guo)有(you)很(hen)大(da)影(ying)響(xiang)，本(ben)文(wen)對(dui)三(san)種(zhong)不(bu)同(tong)尺(chi)寸(cun)的(de)玉(yu)米(mi)秸(jie)稈(gan)進(jin)行(xing)了(le)試(shi)驗(yan)研(yan)究(jiu)，雖(sui)然(ran)具(ju)有(you)局(ju)限(xian)性(xing)，但(dan)也(ye)能(neng)一(yi)定(ding)程(cheng)度(du)上(shang)說(shuo)明(ming)問(wen)題(ti)。圖(tu)5-6為不同物料尺寸的壓力一密度關係。
由圖5-6可知，不同的尺寸的玉米秸稈致密成型密度不同，隨著壓力的增大，小於10mm和10～20mm尺寸的秸稈的致密程度增加，成型效果比較好，密度達到了1.1g/cm3左右，而20—30mm尺寸的秸稈成型密度較小，才達到0.9g/cm3左右，效果不理想。當壓力達到一定值時，密度增大趨勢緩和。試驗表明10~20mm左右的顆粒大小較適於進行致密成型，而且成型效果比較好。
5.5本章小結
對玉米秸稈的含水率、尺寸、成型壓力各個因素單獨進行考慮，用自製的模具進行試驗。
1)對玉米稈在不同含水率的條件下致密成型進行了試驗，結果表明含水率在25%以下的物料幾乎都可以致密成型，含水率大於30%的物料成型率較低，含水率在15%左右(13—18%)為最佳致密成型範圍。
2)duiyumijiegantongyanghanshuilvhetongyangdechicuntiaojianxiajinxingleshiyan，zaiyalijiaoxiaoshi，wuliaojiyabushihenshizai，chengxingkuaimidujiaoxiao，biaomiancucao，qiangdudi，rongyichuxianliehen，wufamanzuyunshu、貯存的要求：成型塊密度變大，表麵光滑，強度提高，成型效果比較好。試驗結果表明60MPa左右多數原料能夠成型，並且成型產品表麵光滑，密度較大，品質較高。隨著壓力的增大，在壓力大於60MPa時，密度的增加幅度不明顯。
3)對玉米秸稈在不同尺寸的條件下進行了致密成型試驗，發現秸稈尺寸太大或太小成型效果都不理想。試驗結果表明，10—20mm左右的秸稈較適於進行致密成型。結論
kezaishengnengyuanjiangshirenleishehuiweilainengyuandejishi，shichangguihuashinengyuanhenhaodetidainengyuan，youyushengwuzhinengshikezaishengnengyuandezhongyaozuchengbufen，shifangbianchucunhekeyiyunshudekezaishengnengyuan，youhendadefazhanqianli，suoyiyanjiuhefazhanshengwuzhizhimichengxingjishuchengweiquanshijiezuiremendeketizhiyi。
本文通過對環模式秸稈壓塊機成型機理的研究，應用有限元分析軟件ANSYS對秸稈致密成型過程的主壓縮階段進行模擬分析，通過試驗研究得到影響秸稈致密成型的主要參數。研究過程總結如下：
1)對環模式秸稈壓塊機的結構進行了分析，針對其特點，提出了影響環模式成型機工作效率的主要技術參數，如主電機功率、環模長徑比、環模的開孔率以及環模和壓輪之間的工作間隙等。
2)對(dui)生(sheng)物(wu)質(zhi)彈(dan)塑(su)性(xing)變(bian)性(xing)理(li)論(lun)進(jin)行(xing)了(le)研(yan)究(jiu)，從(cong)生(sheng)物(wu)質(zhi)成(cheng)型(xing)的(de)非(fei)線(xian)性(xing)問(wen)題(ti)出(chu)發(fa)，對(dui)秸(jie)稈(gan)擠(ji)壓(ya)有(you)限(xian)變(bian)形(xing)采(cai)用(yong)歐(ou)拉(la)法(fa)進(jin)行(xing)了(le)研(yan)究(jiu)。選(xuan)用(yong)了(le)適(shi)合(he)生(sheng)物(wu)質(zhi)秸(jie)稈(gan)的(de)Druker-Prager屈服條件；根據致密成型中靜水壓力及屈服條件的影響，推導出彈塑性本構方程，為ANSYS數值模擬秸稈致密成型過程奠定了理論基礎。
3)duijieganzhimichengxingdeyingliyingbianjinxinglefenxi。zaijiyaguochengzhong，jieganyumojuneibidemocalizuoyongyijijingshuiyalidegaibian，zaochengjieganchengxingkuaiyingliyingbianfenbudebujunyun，yichuxianchengxingbiaomianliewendengquexian。dengxiaoyingbiansuixiangduimidudezengdaerzengjia，jiyaliyezengjia，zaimojuzhuijiaochu，qidengxiaoyingliyingbiandadaozuidazhi。
4)通過對玉米秸稈進行致密成型試驗研究，得出原料含水率、尺寸大小、工作壓力對成型塊質量的影響規律，確定了其最佳應用參數。
綜zong上shang分fen析xi，通tong過guo對dui玉yu米mi秸jie稈gan成cheng型xing過guo程cheng的de研yan究jiu和he有you限xian元yuan分fen析xi，突tu破po了le以yi往wang傳chuan統tong研yan究jiu方fang法fa，能neng有you效xiao的de用yong於yu生sheng物wu質zhi致zhi密mi成cheng型xing的de工gong藝yi設she計ji和he設she備bei的de改gai進jin優you化hua，對dui實shi際ji生sheng產chan能neng起qi到dao積ji極ji的de指zhi導dao作zuo用yong。
三門峽富通新能源生產銷售顆粒機、秸稈壓塊機、飼料顆粒機、木屑顆粒機等生物質燃料飼料成型機械設備，同時我們還有大量的生物質顆粒燃料出售。
