新型秸稈洗滌裝置的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究.pdf

1、隨著化石能源的枯竭和環(huán)境惡化，開發(fā)新能源已成為必然趨勢。生物質(zhì)能作為一種可再生新能源，已成為當(dāng)今世界的研究熱點(diǎn)。我國農(nóng)作物秸桿儲(chǔ)量豐富，是一種理想的生物質(zhì)能源。但是利用農(nóng)作物秸稈生產(chǎn)纖維乙醇的技術(shù)還不完善，尤其是預(yù)處理技術(shù)。秸稈復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)阻礙了纖維素酶的可及性。并且秸稈在備料時(shí)，由于收集、運(yùn)輸和一些人為原因，秸稈中摻雜了泥沙、石子等雜物，這些雜物會(huì)影響后續(xù)發(fā)酵工藝，增加設(shè)備的磨損和故障率。因此，為防止對后續(xù)設(shè)備的磨損，同時(shí)提高纖維素

2、的轉(zhuǎn)化率，國內(nèi)外通常采用濕法備料工藝。濕法備料是指先對農(nóng)作物秸稈進(jìn)行水洗除雜，然后擠壓脫水，最后再進(jìn)行蒸汽爆破預(yù)處理。
　　現(xiàn)在，秸稈洗滌裝置采用的是造紙行業(yè)中使用的水利碎漿機(jī)，其結(jié)構(gòu)笨重，功耗大，洗滌效果差。國內(nèi)對秸稈洗滌裝置的研究較少，因此有必要對秸稈洗滌裝置進(jìn)行深入的研究和探討。
　　本課題自行設(shè)計(jì)并加工制造新型秸稈洗滌裝置，以小麥秸稈和玉米秸稈為試驗(yàn)原料，對攪拌葉片形式、秸稈尺寸和下進(jìn)水口流量進(jìn)行了優(yōu)化。主要研究了攪

3、拌轉(zhuǎn)速、進(jìn)水量和進(jìn)料速度對含水量、除雜率和單位產(chǎn)量功耗的影響。并以單位產(chǎn)量功耗為響應(yīng)值，對攪拌轉(zhuǎn)速、進(jìn)水量和進(jìn)料速度三個(gè)因素進(jìn)行了響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)研究，為新型秸稈洗滌裝置的推廣和使用提供了參考。
　?。?）提出了一種新型秸稈洗滌裝置，采用整體式葉片、上下進(jìn)水口結(jié)構(gòu)和堰流式出料口。整體式葉片能將秸稈壓入水中進(jìn)行分散攪拌洗滌，下進(jìn)水口可避免秸稈下沉至雜物收集器，堰流式出料口的出料容易和避免大量洗滌水排出。
　?。?）通過葉片形式的

4、對比試驗(yàn)研究，得到柵條式葉片的性能好。對本裝置的下進(jìn)水口流量進(jìn)行研究，得到保證小麥秸稈和玉米秸稈不下沉的流量分別為1000L/h和1500L/h。
　?。?）以小麥秸稈為原料對洗滌裝置進(jìn)行單因素試驗(yàn)研究，得到改變攪拌轉(zhuǎn)速、進(jìn)水量和進(jìn)料速度均可改變洗滌后小麥秸稈含水量、除雜率和單位產(chǎn)量功耗。在攪拌轉(zhuǎn)速為10r/min、進(jìn)水量1.4倍飽和進(jìn)水量和進(jìn)料速度1500kg/h時(shí)，單位產(chǎn)量功耗最小，其值為9.25kJ/kg。
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5、通過響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)得出，在轉(zhuǎn)速為9.5r/min、進(jìn)水量1.35倍飽和進(jìn)水量、進(jìn)料速度1400kg/h時(shí)，單位產(chǎn)量功耗最小，其值為8.72kJ/kg。驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果與預(yù)測結(jié)果之間的誤差為1.61％，模型可用于試驗(yàn)設(shè)計(jì)及預(yù)測。
　?。?）以優(yōu)化操作條件對玉米秸稈進(jìn)行洗滌試驗(yàn)，得到單位產(chǎn)量功耗為8.97kJ/kg。
　　（6）通過ANSYS Workbench對不同結(jié)構(gòu)葉片進(jìn)行流固耦合優(yōu)化分析，得到后彎半徑750mm時(shí)葉片性能最佳