大粒径秸秆压缩成型的有限元分析及设备设计

随着生产力的高速发展，人们对地球上资源的消耗也越来越大,加之世界上类似于石油、煤炭和天然气这三大不可再生资源逐渐紧缺，利用新的能源来取代常规能源必将会成为能源发展的一种趋势。而生物质能源作为一种安全、稳定的能源，在这样的能源发展趋势下具有非常广阔的发展前景。生物质固化成型技术是一种将类似于秸秆、稻壳、木屑等农林废弃物粉碎后送成型设备中，然后在外力作用下压缩成需要的形状的技术。这种经过固化成型的生物质成型燃料就不仅可以作燃料直接燃烧，还可进一步加工形成生物炭。该种燃料在完全燃烧后排放的污染物很少，是一种高效、洁净的可再生生物质能源。本课题首先通过对生物质秸秆压缩成型过程和温度控制用ANSYS有限元软件进行有限元模拟，然后对生物质秸秆材料压缩成型过程中的应力应变分布、摩擦力部分、温度场变化状态和施加载荷的影响进行分析，最后利用分析结果研发出一种工艺过程简单合理、便于推广、具有广阔发展空间的新型大粒径生物质压缩成型设备。其研究内容简要概括如下：(1)对生物质压缩过程的有限元分析为了了解生物质成型的机理及其压缩过程的状况，我们需要了解生物质压缩过程的内部位移规律以及内部应力分布。首先对生物质压缩过程进行了有限元分析，再应用有限元分析软件模拟生物质压缩成型时的状态变化，最后从模拟结果的显示来分析生物质燃料在挤压时发生的变形情况。(2)压缩成型过程中温度场的有限元模拟分析通过对成型区温度场的模拟，得到原料在不同温度下变化情况，结果表明在加热温度为250℃左右时玉米秸秆成型较容易。这种结果为实际操作生产中控制加热温度提供了可借鉴的数据。(3)大粒径秸秆压缩成型机的总体结构设计通过深入分析成型机的功能，研究压缩成型的工艺流程，根据成型机对各个功能的不同要求和热压成型的原理，设计了成型机的结构。成型装备主要有送料系统、挤压切断系统、保型系统等组成，并通过液压系统和电控系统进行驱动控制。总之，在有限元分析的基础上，通过研究生物质的压缩成型技术，本课题设计了一种新型高效的大粒径秸秆压缩成型设备，其发展前景光明，在走可持续发展的道路上具有重要意义。