摘要：對不同含水率的
玉米秸稈成型燃料在風(fēng)速分別為0.3、0.5、0.7m/s的條件下進(jìn)行冷卻干燥特性研究，發(fā)現(xiàn)其干燥特性曲線在前20 min干燥速度快，20 min后干燥速度降低；冷卻特性曲線與干燥特性曲線相似，在前20 min溫度下降速度快，20 min以后下降速度明顯降低，兩者都為指數(shù)規(guī)律下降．玉米秸稈成型時(shí)含水率越高，成型后溫度越低，干燥速度越慢，風(fēng)速越高，冷卻干燥速度越快；在成型干燥前期，風(fēng)速對冷卻干燥速度影響較大，在冷卻干燥后期，其影響較小。
關(guān)鍵詞：生物質(zhì)；秸稈；成型燃料；冷卻干燥
富通新能源生產(chǎn)銷售的
秸稈顆粒機(jī)、
木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料如下所示：
生物質(zhì)成型燃料是將各類生物質(zhì)原料（主要是農(nóng)林剩余物）經(jīng)粉碎、干燥、成型、冷卻干燥、包裝等環(huán)節(jié)，使原來分散的、無固定形狀的原料壓縮成具有一定幾何形狀、密度較大的一種生物質(zhì)燃料，成型燃料可以提高生物質(zhì)的密度，節(jié)約運(yùn)輸和儲存費(fèi)用，擴(kuò)大應(yīng)用范圍，是一種生物質(zhì)燃料大規(guī)模利用的預(yù)處理技術(shù)．由于生物質(zhì)成型燃料在生產(chǎn)時(shí)含水率要大于18%，成型機(jī)出口溫度在75℃以上，直接包裝貯存易破碎變質(zhì)，生物質(zhì)成型燃料在存儲過程中的霉變，會引起發(fā)熱量的降低，灰分的增加，對秸稈成型燃料生產(chǎn)商的效益有較大影響，因此，對產(chǎn)品的冷卻干燥是生物質(zhì)成型燃料可長期保存的關(guān)鍵，成型燃料中水分過高會降低其收到基低位發(fā)熱量，加速存貯時(shí)的霉變，灰分含量增加，降低成型燃料顆粒的強(qiáng)度，運(yùn)輸過程中粉料含量增加，使秸稈成型燃料達(dá)不到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，因此，秸稈成型燃料的冷卻干燥是其生產(chǎn)必需的工藝過程，
目前，國內(nèi)生物質(zhì)成型燃料的原料主要有兩種類型：木質(zhì)類與秸稈類，木質(zhì)類成型燃料直徑6～10mm，密度1.0～1.2t/m3，在冷卻干燥過程中不易破碎，秸稈類成型燃料直徑為20～35mm，密度0.9～1.1t/m3，在冷卻干燥過程中易破碎，木質(zhì)類成型燃料的干燥冷卻使用的為逆流式冷卻器，它利用逆流冷卻原理對高溫、高濕度的顆粒料進(jìn)行冷卻，即環(huán)境冷風(fēng)垂直穿過料層，先與冷料接觸，逐步變熱的熱風(fēng)與熱料接觸，風(fēng)流方向與料流方向相反，從而使顆粒料順向逐步冷卻，能將從制粒機(jī)出來溫度達(dá)70～90℃的顆粒料冷卻到略高于室溫3～5℃，并能降到安全水分(<13%)，秸稈類成型燃料密度小、強(qiáng)度低、單個(gè)體積大，在輸送干燥過程中易破碎，現(xiàn)有的逆流式干燥冷卻器不能使用，本文對秸稈成型燃料的冷卻干燥特性進(jìn)行詳細(xì)研究，為開發(fā)秸稈成型燃料專用冷卻器提供設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。
1、試驗(yàn)研究
1.1試驗(yàn)材料
秸稈成型燃料由河南汝州市玉米秸稈加工，生產(chǎn)設(shè)備為SPY-550型生物質(zhì)平模成型燃料壓塊機(jī)，模具孔直徑28mm，長度120mm，模盤直徑550mm．玉米秸稈成型時(shí)含水率變化范圍是18%～22%，本項(xiàng)目對含水率分別為18%、20%與22%種玉米秸稈生產(chǎn)的成型燃料冷卻干燥特性進(jìn)行了測試研究，不同含水率的玉米秸稈原料，成型后的含水率、溫度與最終產(chǎn)品密度都有較大差異。
1.2試驗(yàn)儀器與設(shè)備
冷卻干燥設(shè)備為專用的網(wǎng)帶式生物質(zhì)成型燃料冷卻干燥機(jī)，由偃師新峰機(jī)械有限公司生產(chǎn)，主要包括拖動電機(jī)、不銹鋼網(wǎng)帶、風(fēng)罩、風(fēng)管、引風(fēng)機(jī)等組成，可在進(jìn)行成型燃料冷卻干燥的同時(shí)完成從成型機(jī)到包裝機(jī)的輸送，位于風(fēng)管上的LWQ-N型DN200渦輪氣體流量計(jì)可測量所用空氣量，根據(jù)網(wǎng)帶面積可計(jì)算出冷卻干燥的氣流速度，成型燃料含水率（全水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)）采用GB/T 28733-2012《固體生物質(zhì)燃料全水分測定方法》中的方法B測量，成型燃料溫度采用非接觸式紅外線表面溫度計(jì)測量。
1.3試驗(yàn)內(nèi)容及方法
試驗(yàn)材料為平模成型機(jī)生產(chǎn)的高溫高濕玉米秸稈成型燃料，把成型前的玉米秸稈含水率分別調(diào)到18%、20%和22%，進(jìn)行生型生產(chǎn)，分別對三種含水率的玉米秸稈成型在本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的冷卻干燥機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，調(diào)整拖動電機(jī)轉(zhuǎn)速，使冷卻干燥時(shí)間分別控制在20、40與60 min，在干燥冷卻器各不同位置分別測量物料溫度并取樣測量含水率，
本試驗(yàn)采用正交試驗(yàn)的方法，選取Lg34正交表，試驗(yàn)因素有三個(gè)：最初含水率(%)、風(fēng)速(m·s-1)與干燥冷卻時(shí)間(min)．每個(gè)因素選取三個(gè)水平。
2、試驗(yàn)結(jié)果及分析
每組均有9個(gè)試驗(yàn)，每個(gè)試驗(yàn)按照表2的試驗(yàn)方法進(jìn)行，對各含水率的玉米秸稈成型燃料進(jìn)行了冷卻干燥特性分析，從表3可知，對溫度影響主次因素為初始含水率>時(shí)間>風(fēng)速，對含水率的影響主次因素為風(fēng)速>初始含水率>時(shí)間，較優(yōu)水平為時(shí)間40 min，風(fēng)速0.7m/s，初始含水率18%。
2.1秸稈成型燃料冷卻特性分析
分別為不同含水率玉米秸稈在風(fēng)速為0.3、0.5、0.7m/s時(shí)的冷卻特性曲線，由圖可見，溫度隨時(shí)間為指數(shù)規(guī)律下降，在開始20 min，風(fēng)速越高，溫度下降速度越大，在最后20min，風(fēng)速對冷卻速度影響極小，在60min時(shí)，含水率基本相同，也就是風(fēng)速越高，冷卻到常溫所需的時(shí)間越短，含水率越高，成型后溫度越低，成型后密度小，降溫速度反而慢，降至常溫所需的時(shí)間越長．
2.2秸稈成型燃料干燥特性分析
為玉米秸稈成型燃料在風(fēng)速分別為0.3、0.5、0.7 m/s時(shí)不同含水率秸稈干燥特性曲線，風(fēng)速越高，干燥速度越大，這是因?yàn)楦唢L(fēng)速可快速帶走成型燃料表面水平，成型燃料內(nèi)部傳熱與傳質(zhì)的速度一致，在開始階段，內(nèi)部溫差大，水分從內(nèi)至外遷移速度快，高風(fēng)速可快速帶走表面水分，干燥速度
快，在20min后，干燥速度受水分遷移速度的影響，風(fēng)速對干燥速度的影響變小，干燥過程的后20 min，不同風(fēng)速下干燥速度基本不變．
3、結(jié)論
1)玉米秸稈成型燃料冷卻特性曲線與干燥特性曲線類似，都為指數(shù)關(guān)系下降；
2)不同含水率的玉米秸稈成型燃料，含水率越高冷卻速度越快，干燥速度越慢；
3)在冷卻干燥前20 min，風(fēng)速對干燥冷卻過程影響較大，在后20 min，風(fēng)速影響不大；
4)根據(jù)玉米秸稈成型燃料冷卻干燥特性，干燥前段宜采用大風(fēng)速，以提高干燥效率，中段采用較小風(fēng)速，以降低電耗，后段停留較長時(shí)間，以達(dá)到成型燃料接近常溫與較低含水率，利于貯運(yùn)，
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