新型秸稈洗滌裝置的設計與試驗研究.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。生物質能作為一種可再生新能源，已成為當今世界的研究熱點。我國農(nóng)作物秸桿儲量豐富，是一種理想的生物質能源。但是利用農(nóng)作物秸稈生產(chǎn)纖維乙醇的技術還不完善，尤其是預處理技術。秸稈復雜的內部結構阻礙了纖維素酶的可及性。并且秸稈在備料時，由于收集、運輸和一些人為原因，秸稈中摻雜了泥沙、石子等雜物，這些雜物會影響后續(xù)發(fā)酵工藝，增加設備的磨損和故障率。因此，為防止對后續(xù)設備的磨損，同時提高纖維素

2、的轉化率，國內外通常采用濕法備料工藝。濕法備料是指先對農(nóng)作物秸稈進行水洗除雜，然后擠壓脫水，最后再進行蒸汽爆破預處理。
　　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，其結構笨重，功耗大，洗滌效果差。國內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行深入的研究和探討。
　　本課題自行設計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原料，對攪拌葉片形式、秸稈尺寸和下進水口流量進行了優(yōu)化。主要研究了攪

3、拌轉速、進水量和進料速度對含水量、除雜率和單位產(chǎn)量功耗的影響。并以單位產(chǎn)量功耗為響應值，對攪拌轉速、進水量和進料速度三個因素進行了響應面優(yōu)化試驗研究，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、上下進水口結構和堰流式出料口。整體式葉片能將秸稈壓入水中進行分散攪拌洗滌，下進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、對比試驗研究，得到柵條式葉片的性能好。對本裝置的下進水口流量進行研究，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行單因素試驗研究，得到改變攪拌轉速、進水量和進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。在攪拌轉速為10r/min、進水量1.4倍飽和進水量和進料速度1500kg/h時，單位產(chǎn)量功耗最小，其值為9.25kJ/kg。
　　（4）

5、通過響應面優(yōu)化試驗得出，在轉速為9.5r/min、進水量1.35倍飽和進水量、進料速度1400kg/h時，單位產(chǎn)量功耗最小，其值為8.72kJ/kg。驗證試驗結果與預測結果之間的誤差為1.61％，模型可用于試驗設計及預測。
　　（5）以優(yōu)化操作條件對玉米秸稈進行洗滌試驗，得到單位產(chǎn)量功耗為8.97kJ/kg。
　?。?）通過ANSYS Workbench對不同結構葉片進行流固耦合優(yōu)化分析，得到后彎半徑750mm時葉片性能最佳