基于响应面法的玉米秸秆成型工艺优化.pdf

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1、第32卷2016征第13期7月农业工程学报TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringV01．32No．13Jul．2016223基于响应面法的玉米秸秆成型工艺优化王功亮-，一，姜洋1趟，李伟振1，阴秀丽1(1．中国科学院广州能源研究所，中国科学院可再生能源重点实验室，广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室广州510640；2．中国科学院大学，北京100049；3．华南农业大学材料与能源学院，广州510642)摘要：为了研究玉米秸秆成型过程中各参数之间的交互作

2、用，获得最佳的工艺参数，该文采用5因素的响应面试验设计研究了原料水分(8％-24％)、温度(50．150℃)、压缩速度(10～50mm／min)、压力(51．0-127．4MPa)、保压时间(10—50S)5个成型参数对玉米秸秆成型颗粒的松弛密度、Mever强度以及压缩比能耗3个成型技术指标的影响，建立了响应面模型，结合成型燃料标准，获得了最佳的工艺参数，并对优化后的试验参数进行了试验验证。试验结果表明：在选取试验参数范围内，温度、原料水分、压力均会对技术指标产生较大影响；而压缩速度和保压时间所产生的影响相对较小。最优化的工艺参数(压力

3、、温度、水分)为：4kN(51．0MPa)、110．8℃、17％，在该参数组合下的验证试验结果为：松弛密度为1031kg／ms，Meyer强度为27．1N／m2，比能耗为10．03kJ，l【g。该研究可为秸秆生物质成型燃料制备产业提供参考。关键词：秸秆；优化；燃料；压缩成型；Meyer强度doi：10．11975／j．issn．1002—6819．2016．13．032中图分类号：TK6文献标志码：A文章编号：1002—6819(2016)一13—0223—05王功亮，姜洋，李伟振，阴秀丽．基于响应面法的玉米秸秆成型工艺优化【J】．农业

4、工程学报，2016，32(13)：223—227．doi：10．119756．issn．1002—6819．2016．13．032http：／／www．tcsae．orgWangGongliang，JiangYang，LiWeizhen，YinXiuli．Processoptimizationofconqstovercompressionmoldingexperimentsbasedonresponsesurfacemethod[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngine

5、ering(TransactionsoftheCSAE)，2016，32(13)：223—227．(inChinesewithEnglishabstract)doi：10．119750．issn．1002-6819．2016．13．032http：／／www．tcsae．org0引言目前，生物质成型燃料产业虽有了一定规模，但成型过程能耗高、产品质量差依然是制约其发展的瓶颈，有待深入研究。PakYiuLam发现成型温度和压力会影响杉木成型颗粒的密度和机械性能，相比成型压力，成型温度和保压时间对比能耗影响较小【1I。StelteWolfga

6、ng等研究麦秸发现成型温度高于玻璃态转化温度时颗粒的抗压强度和密度有较大提高，麦秸中的提取物在成型过程中起润滑作用，但其存在会降低颗粒的机械性能，并采用扫描电镜和ATR．FYIR对木质素和提取物的作用机理进行了分析121。Castellano等对比研究发现生物质的组分是影响成型质量的关键因素，木质素含量高、提取物含量低的生物质颗粒具有更好的机械耐久性【3】。吕东慧发现添加粗甘油、膨润土、木质素磺酸钠能降低麦秸的成型能耗，同时增大成型颗粒的密度141。涂德浴发现稻秆和木屑混合原料成型颗粒的综合性能优于稻秆单独成型，并针对不同的技术指标，获

7、得了各自优化的工艺参数[51。目前，国内成型燃料产品耐久性主要根据农业部标准NY．T1881．8—2010进行[61。而在试验室条件的单颗粒成型试验中，由于受样品数量的收稿日期：2015—11-11修订日期：2016—04—25基金项目：广东省中国科学院全面战略合作项目(20128090400025)；广东省省级科技模本计划项目(2013A090100008)作者简介：王功亮，男，湖北黄冈人，主要从事生物质成型方面的研究。广州，中国科学院广州能源研究所，510640。Email：wanggl@ms．giec．ac．cn※通信作者：姜洋，

8、男．辽宁营口人．副研究员，主要从事生物质能利用技术研究。广州，中国科学院广州能源研究所，510640。Email：jiangyang@ms．giec．ac．all限制，这种方法给测试评价带来了很大的不便。M