玉米秸秆致密成型试验研究.doc

玉米秸秆致密成型试验研究大学学士学位论文 学号：A07100006玉米秸秆致密成型试验研究学生姓名：指导教师：所在院系：工程学院所学专业：机械设计制造及其自动化研究方向：生物能源XXXXXXX中国哈尔滨 2014年5月XXXXXXXXXXXXXXX Student ID:A07100006Research On Densification Of CornName：Supervising Teacher:Study College：Engineering collegeStudying Major: Mechanical Design Manufacturing and Automation Major：Mechanical EngineeringXXXXXXXChinaHarbinMay,2014摘 要生物质能是一种可再生能源，仅次于煤炭、石油和天然气居于世界能源消费总量的第四位，以其无污染、资源丰富等优势越来越受到重视。当前，开发生物质能已成为解决能源问题的主要途径和研究方向。生物质成型燃烧成本较低，经过致密成型后的生物质燃料密度和强度都得到提高，且便于运输和燃烧。致密成型技术可以有效的使松散的生物质致密化，并且可以显著的提高生物质性能，因此开展生物质致密成型燃料技术对开辟新能源利用领域有重要的作用。本研究首先介绍了课题的背景及现状，然后对玉米秸秆进行了致密成型试验研究。分别研究了含水率、压辊转速、不同沼液pH值、不同预处理时间对玉米秸秆致密成型块松弛比和成型率的影响。综上，本文通过对玉米秸秆致密成型因素的研究，为玉米秸秆致密成型、开展生物质致密成型燃料技术等提供重要的理论基础。关键词：玉米秸秆；致密成型；单因素IAbstractAs a renewable energy, biomass energy,the fourth of the total energy consumption,only afterward coal,oil and natural gas,receives more and more attentions for its remarkable advantages such as pollution-free and richness in resources.Nowadays,developing biomass energy has been the major approach and study direction of solving energy problem.Biomass molding burning cost low,the density and intensity of the biomass fuel both improve after density molding,and be convenient to transit and burn.Density molding technology can make loose biomass densifying availably,and improve biomass performance effectively,thus,it plays an important role for opening up the new energy field to carry out the biomass density molding fuel technology.This study introduces the background and the present situation of the topic firstly,and then make an experimental study on the cornstalk density forming.Respectively study the influence of the moisture content,roller speed,different Biogas pH value and culture time to cornstalk density relaxation ratio and the molding rate. Inconclusion,throughtheresearchesonthemechanismofthecornstalkforming,we providedtheoreticalbasisfor cornstalk density forming and developing biomass density forming fuel technology and so on.Key words:Cornstalk;Densification Molding;Single FactorII目 录摘 要IAbstractII1前 言11.1研究背景11.2研究意义21.3研究内容32 材料与方法42.1 试验装置42.2 试验仪器42.3 试验测定项目和方法52.3.1 秸秆含水率的测定52.3.2 pH值的测定62.3.3 纤维素、半纤维素、木质素的测定62.3.4 微观结构观察72.3.5 猪粪沼液化学特性82.3.6 松弛比和成型率的测定93试验与结论103.1 各因素试验结果与分析103.1.1 含水率对试验指标的影响103.1.2 压辊转速对试验指标的影响113.1.3 不同pH沼液培养玉米秸秆对试验指标的影响123.1.4 不同沼液预处理时间对试验指标的影响133.2 本章小结144 结论和展望164.1 结论165.2 展望16参考文献17致 谢20III玉米秸秆致密成型试验研究1前 言1.1研究背景人类正面临着巨大的能源与环境的双重压力。经济社会飞速发展以能源为主要动力，经济发展越快，能源消耗越多，尤其是对化石燃料的需求，现如今我们正面临着两个突出的问题：一是矿物能源资源正在日益耗尽，按当前消费量推算，世界石油资源将在2050年左右消耗殆尽，国际石油的价格已是二十年前5倍左右1；二是大量使用矿物能源造成日益严重的环境问题。由于化石燃料的大量使用，导致过多的CO2释放，破坏了自然界碳与能量的平衡。据预测，20132040年全世界能源需求量将扩增至一半以上，以每年1.8%的年增长率增加。最新数据表明：按当前化石能源探明的储量和平均消耗速度计算，石油将在 2060年左右枯竭；天然气约在2050年前后枯竭。中国能源消费概况（2012年）2如图1所示。图1中国能源消费概况（2012年）由图1可以看出我国目前仍以煤炭作为主要能源供应，能源消费构成中，煤炭占到70%。我国二氧化硫排放总量的90%和烟尘排放的70%都是由燃煤造成的3。近两年，全国各地出现了不同程度的雾霾天气，这和我国能源结构的不合理有着密不可分的关系。可见，化石燃料的日渐枯竭和化石燃料的大量使用所导致的生态破坏与环境污染问题已经严重制约了人类社会的发展。现如今，国家高度重视可再生能源（生物质能、风能、太阳能等）等新能源的开发及利用。生物质能是可再生能源的重要组成部分，并且是目前唯一一种可以运输和储存的可再生能源，因此，发展生物质能可谓是迫在眉睫1。生物质能，即蕴含在生物质中的能量4，是通过光合作用把太阳能以化学能或者其他的形式的能量储存在有机体中的一种能源形式。从能源利用角度看，凡是能作为能源利用的生物质都可称为生物质能。现如今的中国生物质能来源主要为农业生物质资源、林业生物质资源、畜禽粪尿、工业有机废水、生活污水、城市固体废物等。从化学角度上看，生物质组成与常规矿物质燃料属同类，都为C-H化合物。石油和煤都是生物质经过长期转换而来的，因此生物质可认为是矿物燃料的鼻祖，所以，生物质燃料也被称为“绿色煤炭”5。生物质的利用方式和属性与矿物燃料很相似，可以充分利用已发展起来的常规能源技术来开发和利用生物质能。生物质致密成型技术是将生物质原料经过干燥、粉碎等一系列的预处理后，在一定温度、湿度和压力条件下，生物质原料的颗粒位置重新排列并发生机械变形和塑性变形，成为密度较大、形状较规则、燃烧值较高的固体燃料的过程6。经致密成型后的产品用途广泛，可作为火力发电、生活燃烧、气化、液化等的原料，致密成型对整个生物质能源的利用起重要支撑作用。生物质能是一种可以储存的可再生能源，生物质原料致密成型后，密度可达0.8-1.4g/cm37。燃烧特性有明显改善，具有无黑烟、飞灰少、燃烧完全等优点，且生物质致密成型燃料经深加工可制成机制木炭，与传统木炭相比具有形状规则、强度高、孔隙多、易燃耐烧、无污染等优点。致密成型燃料利于存储和运输，易于进行商品化生产和销售。当前的生物质致密成型设备在生产运行的过程中也显现出比较严重的问题8，阻滞了生物质致密成型燃料行业的规模化生产和快速发展。现有的致密成型设备多采用加热成型工艺，生产能耗偏高，甚至为生产生物质成型燃料而消耗过多常规能源；此外，当前的致密成型工业化生产需要粘结剂，所以在致密成型过程中添加化学添加剂，造成了生产成本过高；关键设备出现磨损严重的情况，修复和更换关键部件也需增加成本，耗时长，使设备不能连续的生产9。近年来，生物质致密成型技术受国家重视程度越来越高。2007年，国家发改委颁布的可再生能源中长期发展规划中，明确规定将固体成型燃料作为重中之重的领域。要求生物质燃料颗粒的利用量在2020年达到5000万吨10。2008年，国务院办公厅发布关于加快推进农作物秸秆利用意见的通知，要求积极利用秸秆进行生物气化、热解气化、固化成型技术来发展生物质能，逐步实现农村能源环境的改善。2013年9月国务院发布大气污染防治行动计划明确要求要用固体成型燃料、液体生物燃料和生物天然气等生物质能源代替煤炭和化石燃油，降低进口压力11。因此，开展生物质致密成型技术可谓意义重大。1.2研究意义生物质致密成型产品不仅方便储存与运输，其优异的燃烧特性也使生物质致密成型技术得以快速发展。但是通过国内外相关文献发现，对于致密成型的研究方法与成型机理上还存在一定问题。 对寒区玉米秸秆致密成型的微观机理研究较少。玉米秸秆成型机理较为成熟的是“木质素塑化成型机理”，木质素在一定的温度和压力作用下产生“软化”和“熔融”，使颗粒之间进行粘合，高温加热和压制成型。但寒冷地区的作物为一年一熟，玉米秸秆具有较高的含水率。因此对寒区玉米秸秆成型的微观机理研究也具有重大意义。玉米秸秆成型技术的发展和研究，顺应国家政策和能源的需求，符合国家的国情，大力发展生物质致密成型技术，具有极大的现实意义。1.3研究内容本课题首先介绍了课题的背景，对国内外生物质成型技术进行调查，并对目前玉米秸秆致密成型技术存在的问题进行了分析。然后分别从以下两大方面进行研究：（1）对玉米秸秆进行致密成型试验研究。分别研究了含水率、压辊转速、不同沼液pH值、不同沼液预处理时间对玉米秸秆致密成型块松弛比和成型率的影响，为玉米秸秆致密成型参数的调整提供指导依据。（2）通过对玉米秸秆的理化特性、粘结机制分析，寻求影响玉米秸秆成型过程的因素及规律，进而探索玉米秸秆在致密成型过程中其颗粒的粘结机理。采用扫描电子显微镜观察玉米秸秆致密成型前后的微观结构，探索玉米秸秆致密成型的微观结合模式。最后对今后玉米秸秆致密成型技术的发展提出意见和展望。- 20 -2 材料与方法2.1 试验装置试验装置如图2所示。致密成型设备采用自制的平模式压辊结构。成型机的基本参数：主电机型号为Y-225S-4；额定功率为37KW；成型机平模孔径为35mm；模孔深度为115mm；模孔数为20个。压辊转速由变频器调节。本试验使用的玉米秸秆是采自哈尔滨周边农场，用粉碎机将玉米秸秆粉碎长度控制在15-25mm之间。粉碎机采用哈尔滨龙牧机械设备有限公司生产的9QS20-60秸秆揉切机。a成型机b压辊机构c变频器d 9QS20-60秸秆揉切机图2试验装置2.2 试验仪器试验中所用到的主要仪器如表1所示。表1 试验仪器设备名称生产厂家HITACHI S-3400N扫描电子显微镜（SEM）日本Hitachi公司HI253A酸度/ORP/离子测定仪意大利Hanna公司Kjeltec 2300自动定氮系统丹麦Foss公司Fibertec 2010型纤维分析仪丹麦Foss公司6890 N气相色谱美国Agilent公司WATERS 600E-2487高效液相色谱测定美国WATERS公司PHSJ-3F型pH计上海雷磁仪器有限公司WFJ722可见光分光光度计上海光谱仪器有限公司2.3 试验测定项目和方法试验中主要测定的指标有秸秆的含水率、纤维素、半纤维素、木质素、以及沼液的COD、PH、ORP、TN。每组数据测三次，求取平均值。2.3.1 秸秆含水率的测定（1）使用仪器测定含水率的两台仪器分别是，称重所用的ALC210.4型电子天平的电子天平，如图3所示，其量程为200g，精度为0.1mg，另一台仪器为101-1型电热鼓风干燥箱，如图4所示。图3 电子天平图4 鼓风干燥箱 （2）测定步骤用电子天平称出不同样品的重量，并记录相应的数据。将称好的样品放在鼓风干燥箱的隔板上，关好烘箱门后，接通电源，打开烘箱的开关，设定烘箱的加热温度为105。样品在烘箱内烘干24小时之后，取出样品沉重，记录数据。然后把样品继续放入烘箱，在此保持其温度在105，持续6小时，如果发现其重量变化范围很小，几乎不在变化的时候，这说明，样品的含水和空气中的水蒸气达到了一个动态平衡，无法再继续干燥，记录此时的数据。具体的判断指标是，两次的数据变化范围不超过0.1%。2.3.2 pH值的测定试验采用的pH计是杭州奥利龙公司PHS-3C型便携式pH计，如图5所示。pH计定期用4.01和6.86的标准缓冲液进行校正、标定以保证测量的准确性。图5 pH计2.3.3 纤维素、半纤维素、木质素的测定玉米秸秆纤维素、半纤维素、木质素的测定采用美国ANKOM2000全自动分析仪测定，图6为试验仪器。1）中性洗涤剂：称取18.61g EDTA（乙二胺四乙酸二钠，C10H14N2Na2O82H2O)和6.81g十水硼酸钠（Na2B4O710H2O）放入烧杯中，加适量蒸馏水加热直至溶解。加入30 g SDS（十二烷基磺酸钠），10 mL三甘醇（C6H14O4)和4.56 g磷酸氢二钠（Na2HPO4)。加入蒸馏水加热直至溶解。混匀并定容至1000 mL。调节pH在6.97.1范围内。2）酸性洗涤剂：称取49.04 g H2SO4加入装有400 mL蒸馏水的1000 mL容量瓶中。用20左右的蒸馏水定容，加入10 g CTAB（十六烷基三甲基溴化胺），充分溶解。图6 纤维素分析仪3）72%硫酸：量取265 mL水加入1000 mL容量瓶中，再往其中缓慢添加735 mL的浓硫酸。为了添加足够量的酸，容量瓶必须放在水中冷却。冷却至20并检查容量是否正确。假如量太多，倒出5mL溶液并加入4.55mL硫酸。假如量太少，倒出1.5 mL溶液并加入2.5mL水。（2）样品的前处理方法：将样品放置在表面皿上，至于105 烘箱中，烘至恒重，烘干后所有样品用旋风磨研磨成非常细的颗粒，通过1.0 mm的筛网后，进行分析。（4）计算方法： （1） （2） （3）式中：C空白，W样品重量2.3.4 微观结构观察（1）试验仪器：试验仪器采用QUANTA2000型扫面电子显微镜，2000型扫描电子显微镜放大倍数范围广，制作样品简单，而且对样品的电子损伤比较少。图7为试验采用的QUANTA2000型扫描电子显微镜。图7 扫描电子显微镜（2）工作原理：扫描电镜是对样品表面形态进行测试的一种大型仪器。当具有一定能量的入射电子束轰击样品表面时，电子与元素的原子核及外层电子发生单次或多次弹性与非弹性碰撞，一些电子被反射出样品表面，而其余的电子则渗入样品中，逐渐失去其动能，最后停止运动，并被样品吸收。在此过程中有99%以上的入射电子能量转变成样品热能，而其余约1%的入射电子能量从样品中激发各种信号，扫描电镜设备就是通过这些信号得到讯息，从而对样品进行分析的。（3）样品的制备和测试：测定的秸秆样品为风干样品，因此直接将样品切割至合适的大小，设计好样品在样品台上的位置，将样品粘于样品台上，镀膜后可以直接进行观察。2.3.5 猪粪沼液化学特性厌氧发酵后的猪粪沼液的性质如表2所示，表中的pH值由杭州奥利龙公司pHS-3C型便携式pH计测定，氧化还原电位（ORP）由HI253A酸度/ORP/离子测定仪测定。COD由WFJ722可见光分光光度计测定。表2 猪粪沼液特性指标平均值（n=3）pH值7.23氧化还原电位（ORP）/mV-10.6化学需氧量（COD）/ mgL-125120.5总氮的浓度（TN）/ mgL-1566.2硝态氮的浓度（NH3- -N）/ mgL- 松弛比和成型率的测定成型块的松弛比和成型率，是反映成型块物理特性的两个重要指标。成型块在出模后，由于弹性变形和应力松弛，其压缩密度逐渐减小，一定时间后密度趋于稳定，我们将刚出模的密度记为，趋于稳定后的密度为松弛密度记为。其测定可通过3次结果后求平均值。成型块的松弛比按以下公式计算： （4）其中：为刚出模的密度，Kg/m3； 为松弛密度，Kg/m3； 为无量纲参数，是成型块的松弛比。致密成型后的玉米秸秆颗粒中，取两端径向平均尺寸大于直径的三分之二的圆柱形成型块，占总致密成型玉米秸秆的重量的百分率为玉米秸秆的成型率。其测定可通过3次结果后求平均值。计算公式如下所示： (5) (6)其中：为玉米秸秆颗粒平均成型率，%； 为圆柱状成型颗粒质量，g； 为粉末与碎料的质量，g； 为三次称重的质量，g。3试验与结论玉米秸秆成型块的松弛比和成型率是成型块品质的两个重要指标，松弛比越小，成型块的松弛密度越大，燃烧性能越好；成型率越高，致密成型过程中的单位能耗会越低，避免重复挤压。本章通过单因素试验确定影响玉米秸秆致密成型的主要因素和各因素对试验指标影响变化规律，为玉米秸秆致密成型参数的调整提供指导依据。3.1 各因素试验结果与分析3.1.1 含水率对试验指标的影响将粉碎后的物料加冷水进行调质处理。调质的水均匀喷洒到物料上，同时连续搅拌物料使其湿度均匀、质地柔软，增强其粘结力。调质后的物料用保温塑料袋两头密封，进行 24 小时的暂存，让水分挥发渗透到秸秆的各个部分，使试验物料的湿度均匀一致。用此方法配制5.5%，6.3%，8%，14.8%，15.2%，17.1%，20.4%，28.0%8种不同含水率的玉米秸，在室温的条件下试验，试验结果见表3。表3玉米秸秆在不同含水率条件下成型的试验结果试验号含水率（%）成型率（%）（%）（g/cm3）（g/cm3）15.5-14.50.830.7126.356.312.630.920.813878.612.211.080.95410.881.711.71.271.13515.282.611.21.271.14617.181.38720.453.815.71.020.86828.0-22.60.930.72 图8为含水率对成型块松弛比和成型率的影响曲线图。从图8可以看出，合适的含水率可以使生物质致密成型的效果更佳，当秸秆的含水率在10%-15%之间的区域时，成型的品质好、成型的密度大。当含水率到达17.1%后，效果逐渐变差，开始在成型燃料的表面出现一些微小裂纹；当含水率达到了20.4%，原料会因为其含水率太高导致颗粒粘接困难，在表面有较大的裂纹出现，过几日会裂开；当含水率一直增大到28.0%，不管在何种状态下原料都不会成型，“放炮”现象会偶尔发生，让原料成型无法继续，这种现象会带来不同程度的危险性。通过查阅文献，密度在 1.0-1.6g/cm3范围内的成型燃料，便于贮存和运输，而且其热性能优于木材，热值为 14-17MJ/kg，相当于中质烟煤，可直接燃烧，同时具有黑烟少，火力旺、燃烧充分，不飞灰干净卫生等优点，NOX、SO2极微量排放。松弛密度大于或接近 1g/cm3的成型燃料无论对于燃烧、储存、运输都是比较理想的。所以，含水率在 10-15%时成型效果较好。图8试验指标与含水率关系曲线3.1.2 压辊转速对试验指标的影响平模压辊转速由变频器控制，试验中，保持平模与压辊的间隙、物料含水率两因素水平不变，研究平模转速的变化对试验结果的影响。试验物料仍为玉米秸秆，试验的平模与压辊间隙为2.5mm，物料的含水率为 10%-15%，物料的秸秆长度为20mm-25mm。表3不同转速对致密成型影响的试验结果试验号转速（r/min）成型率（%）（g/cm3）（g/cm3）110-23050.9235080.3647082.8259081.33611079.38713000.958150-压辊转速对成型块松弛比和成型率的影响如图9所示。图9试验指标与转速关系曲线从图9可以看出，成型块的松弛比随着平模转速的增大先减小后增大，当转速增加到150r/min后，玉米秸秆不再成型，成型率随着压辊转速的增大先增加后减小。原因分析如下：当平模转速较低时，压辊和平模之间的摩擦力比较小，此时，玉米秸秆不易成型，随着压辊转速的增加，压辊和平模之间的摩擦力增大，成型块的松弛密度增大，松弛比减小。但是当压辊转速过高时，成型区的玉米秸秆形成断层，玉米秸秆不在连续挤压，转速达到150r/min时，物料开始打滑，成型效果下降。试验中，压辊的转速控制过高和过低都没有实际的意义，压辊转速过高，会造成平模温度升高，部分玉米秸秆的表面烧焦，易使压辊对秸秆造成剪切，不易成型；当压辊转速过低，压缩的玉米秸秆不易成块。综合以上实验结果分析，压辊转速的合适取值范围在50-100r/min之间。3.1.3 不同pH沼液培养玉米秸秆对试验指标的影响将猪粪沼液，用NAOH和HCL分别调制为pH值为5、6、7、8、9。调制好的沼液喷淋到玉米秸秆中，搅拌均匀后，在室温下密封放置6小时。平模压辊转速由变频器控制，试验中，保持平模与压辊的间隙、物料含水率两因素水平不变，研究平模转速的变化对试验结果的影响。试验物料仍为玉米秸秆，试验的平模与压辊间隙为2.5mm，物料的含水率为 10-15，物料的秸秆长度为20-25mm。表4不同pH值沼液培养玉米秸秆对致密成型影响的试验结果试验号pH成型率（%）（g/cm3）（g/cm3）1581.712.51.090.962682.443751.114883.375920.99不同pH沼液培养玉米秸秆对成型块松弛比和成型率的影响如图10所示。图10试验指标与不同pH关系曲线从图10可以看出，当沼液pH在7-8之间培养的玉米秸秆成型率较高，松弛比较低，分析其原因，维素和半纤维素在玉米秸秆致密成型的过程中发挥了类似混凝土的“钢筋”加强作用，成为提高成型燃料强度的“骨架”。寒区玉米秸秆的纤维素和半纤维的含量较高，其强度相对较大，要发生内部分子变形，所需压力较大，木质素较容易变形，且木质素是天然的粘合剂，在玉米秸秆压缩成型的过程中起到粘合的作用，因此，弱碱性沼液处理玉米秸秆不仅可以降低纤维素和半纤维的含量，并且木质素与纤维素半纤维素的比值略有升高，有利于玉米秸秆的致密成型。3.1.4 不同沼液预处理时间对试验指标的影响从3.1.3节中得出当沼液pH值在7-8的范围内，玉米秸秆成型效果较好，选用pH值为7.4的猪粪沼液。将沼液喷淋到玉米秸秆中，搅拌均匀后，在室温下密封时间分别为0、3、6、9、12小时。平模压辊转速由变频器控制，试验中，保持平模与压辊的间隙、物料含水率两因素水平不变，研究平模转速的变化对试验结果的影响。试验物料仍为玉米秸秆，试验的平模与压辊间隙为2.5mm，物料的含水率为 10-15，物料的秸秆长度为20-25mm。表5不同沼液预处理时间对致密成型影响的试验结果试验号时间成型率（%）（g/cm3）（g/cm3）1081.711.81.291.142381.911.61.301.153621.174983.511.21.361.2151241.19不同沼液预处理时间对玉米秸秆成型块松弛比和成型率的影响如图11所示。图11试验指标与不同时间关系曲线从图11可以看出，随着沼液预处理时间越长，玉米秸秆的松弛比越小，成型块的成型率越高，当沼液预处理时间超过9小时后，玉米秸秆成型块的松弛比和成型率趋于稳定。分析其原因，玉米秸秆在贮存的过程中，纤维素和半纤维素发生水解，其中一部分转化为木质素，寒区的玉米秸秆纤维素和半纤维含量比较高，随着沼液预处理时间的加长，纤维素、半纤维素和木质素的含量达到动态平衡。因此，9小时后，玉米秸秆成型块的松弛比和成型率趋于稳定。3.2 本章小结本章从含水率、压辊转速、不同沼液pH值、不同沼液预处理时间对秸秆致密成型进行了因素试验研究，具体分析了不同因素对秸秆致密成型规律的影响，得出了最佳成型参数，其结论如下： 合适的含水率可以使玉米秸秆致密成型的效果更佳，当秸秆的含水率在10-15%之间的区域时，成型的品质好、成型的密度大。压辊的转速控制过高和过低都没有实际的意义，压辊转速选的过高，会造成平模温度升高，部分玉米秸秆的表面烧焦，且不易成型；当压辊转速过低，压缩的玉米秸秆不易成块。综合以上实验结果分析，压辊转速的合适取值范围在50-100r/min之间。沼液pH在7-8之间培养的玉米秸秆成型率较高，松弛比较低。随着沼液预处理时间越长，玉米秸秆的松弛比越小，成型块的成型率越高，当沼液预处理时间超过9小时后，玉米秸秆成型块的松弛比和成型率趋于稳定。4 结论和展望4.1 结论本文以玉米秸秆压块成型机为主要研究对象，以降低玉米秸秆成型块松弛比提高成型率为主线，通过正交试验，找到了玉米秸秆致密成型最佳参数组合；分析了玉米秸秆理化特性，并用扫描电镜观察和分析了玉米秸秆成型前后的微观组织变化；对玉米秸秆成型过程进行了静力学模拟，探讨成型过程中的应力应变规律。研究结论如下： 各参数对对玉米秸秆致密成型块松弛比和成型率的影响： 合适的含水率可以使玉米秸秆致密成型的效果更佳，当秸秆的含水率在10%-15%之间的区域时，成型的品质好、成型的密度大。当数值到达17.1%后，效果逐渐变差，开始在成型燃料的表面出现一些微小裂纹；当数值达到了20.4%，原料会因为其含水率太高导致颗粒粘接困难，在表面有较大的裂纹出现，过几日会裂开；当数值一直增大到28.0%，不管在何种状态下原料都不会成型，“放炮”现象会偶尔发生，让原料成型无法继续，这种现象会带来不同程度的危险性。 压辊的转速控制过高和过低都没有实际的意义，压辊转速选的过高，会造成平模温度升高，部分玉米秸秆的表面烧焦，且不易成型；当压辊转速过低，压缩的玉米秸秆不易成块。综合以上实验结果分析，压辊转速的合适取值范围在50100r/min之间。 弱碱性沼液处理玉米秸秆不仅可以降低纤维素和半纤维的含量，并且木质素与纤维素半纤维素的比值略有升高，有利于玉米秸秆的致密成型。 随着沼液预处理时间越长，玉米秸秆的松弛比越小，成型块的成型率越高，当沼液预处理时间超过9小时后，玉米秸秆成型块的松弛比和成型率趋于稳定。5.2 展望本文对玉米秸秆致密成型只是进行了初步的探索和研究，分析了玉米秸秆致密成型过程中的最佳参数范围、和玉米秸秆微观结构。但是还存在许多的问题和难题，需要进一步的研究与探索：（1） 我们只是对一些参数（含水率、温度、压力等）做单因素试验，但各个因素的交互作用可能对结果还有一定影响，因此，还需进一步的研究与探索。（2） 玉米秸秆致密成型是一个比较复杂的过程，本文是基于假设在成型过程中玉米秸秆为连续介质进行研究，没有考虑玉米秸秆内部的结构变化和受力特征。如何建立一个更能贴近真实挤压的模型是后一阶段的重点。（3）本文通过用猪粪沼液调制玉米秸秆的含水率，但是对于沼液影响玉米秸秆成型机理的研究没有探讨。（4）由于时间和条件限制，本试验只是对物料参数进行了分析，没有进行模孔深度、压辊与平模的间隙等对玉米秸秆致密成型的影响。需要在以后的工作进行具体的试验和研究。参考文献1朱建钢，颜其德，等南极资源纷争及我国的相应对策J极地研究，2006，18（3）：2152172李大中生物质发电气化过程建模及优化研究D河北：华北电力大学博士论文，20093韩树明秸秆固化成型及能源化利用研究J农业与技术，2012，12：2014刘宇，郭明辉生物质固体燃料热解炭化技术研究进展J西南林业大学学报，2013，12（6）：89935闫桂换，孙立，等生物质热化学转化氢技术J可再生能源，2004，4：33356刘延春，张英楠，等生物质固化成型技术研究进展J世界林业研究，2008，8：41447闫文刚，俞国胜，张海鹰，等生物质致密成型技术研究J黑龙江农业科学，2010，7(1)：1351388王维振生物质压块成型影响因素及成型机动态分析D山东：山东大学硕士学位论文，20129俞国胜，候孟生物质成型燃料加工装备发展现状及趋势J林业机械与木工设备，2009，2：131410可再生能源中长期发展规划概要J太阳能，2007，9：131711国务院发布大气污染防治行动计划J环境经济，2013，9：6912Skalwait，H Krafte und Bean spruce hungen in Stohpressen.Konstructeur-Kursus RKTLSchrift 88，Berlin:：193813 Osbov，V I.Theoretical principles of compressing fibrous plant materialsJ Trudy Viskhom，1967，(4) 14 Osbov，V.I.Pressing and pelleting of hay straw materials by an impact loadJ Traktori Selkhozmashini，1970，(6) 12Skalwait，H Krafte und Bean spruce hungen in Stohpressen.Konstructeur-Kursus RKTLSchrift 88，Berlin:：193813 Osbov，V I.Theoretical principles of compressing fibrous plant materialsJ Trudy Viskhom，1967，(4) 14 Osbov，V.I.Pressing and pelleting of hay straw materials by an impact loadJ Traktori Selkhozmashini，1970，(6) 15 ODougherty，M.J.，Wheeler，J.A.Compression of Straw to High Densities in Closed Cylindrical Dies.J.Agric.Engng.Res.1984，29(1)：617216 Faborode，M.，OCallaghan，J.R.Optimizing the Compressing Briquetting of FibrousAgricultural Materials.Journal of Agricultural Engineering Research，1987，38(4)：24526217盛奎川，钱湘群等切碎棉杆高密度压缩成型的试验研究 J浙江大学学报，2003，29（2）：13914218马彦华 新鲜草物料直接压缩过程基本规律的试验研究D内蒙古：内蒙古农业大学硕士学位论文，200819王波，李汝莘等玉米秸秆的压缩特性及其压力与压缩密度的数学模型 J 农机化研究，2013，1（1）：16016220Rehkugler，G.E.，Buchele，W.F.Biomechanices of Forage Wafering.Transactions of the ASAE，1969，12(1)：1821Peleg K.A Rheological Model of Nonlinear Viscoplastie SolidsJ The Junrnal of Rheology，1983，27(5)：41143122杨明韶粗纤维物料压缩过程的一般流变规律的探讨J农业工程学报，20