西北農林科技大學機械與電子工程學院對棉稈、煙稈、豆稈和辣椒稈4種秸稈的組織結構進行了比較研究(圖2. 7),發現棉稈、煙稈、豆稈和辣椒稈4種結構比較類似,均由韌皮部、木質部和髓心組成。韌皮部是由形成層向外分生所形成的,有韌皮纖維、韌皮射線、篩管、篩胞和薄壁細胞等,不同秸稈韌皮部細胞的數量和排列有差異;木質部是由木纖維細胞、導管、木射線和薄壁細胞等組成,木纖維細胞排列整齊,木質部是秸稈用于制造重組材的主體部分。同樣,在木部中,不同秸稈細胞的數量和排列也有差異;髓心部分是由壁細胞組成,排列疏松,有明顯細胞間隙,有較大的可塑性,髓心在根部分布較少,由根向上到枝條,所占比例逐漸增加。
環模輥壓式棒(塊)狀成型機主要是由上料機構、喂料斗、壓輥、環模、傳動機構、電動機及機架等部分組成。如圖所示的是立式環模棒(塊)狀成型機的結構,其中環模和壓輥是成型機的主要工作部件。工作時,電動機通過傳動機構驅動主軸,主軸帶動壓輥,壓輥在繞主軸公轉的同時也繞壓輥軸自轉。生物質原料從上料機構輸送到成型機的喂料斗,然后進人預壓室,在撥料盤的作用下均勻地散布在環模上。主軸帶動壓輥連續不斷地碾壓原料層,將物料壓實、升溫后擠進成型腔,物料在成型腔?字薪涍^成型、保型等過程后呈方塊或圓柱形狀被擠出,原料在成型腔的成型過程見圖
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當螺旋桿磨損到一定程度時,螺旋葉片頂部直徑變小,葉片厚度變薄,高度減小,螺旋桿與成型套筒配合間隙增大,產生的擠壓力變小,有時物料還會從螺旋桿與成型套筒的大間隙中反噴至進料口,致使成型速度變慢,生產率降低,成型效果變差。螺旋桿磨損嚴重時,還會造成擠不出料,出現“放炮”現象,甚至折斷螺旋桿。磨損前后的螺旋桿對比。
堆積密度對生物質的熱化學利用有重要的影響。當受熱時,揮發分從空隙處析出后,剩余的木炭機械強度較高,可以保持原來的形狀,從而形成孔隙率高、均勻的優良反應層,而秸稈炭的機械強度很低,不能保持原有的形狀,細而散的顆粒也降低了反應層的活性和透氣性。從白楊木、麥秸和玉米桔稈自然風干后的生物質原料縱剖面的顯微結構,可以明顯看出,木材質地緊密,而麥秸和玉米秸稈僅靠細而疏松的纖維狀物質支撐著原料的形狀。
纖維素與氧化劑發生化學反應,生成一系列與原來纖維素結構不同的物質,這樣的反應過程,稱為纖維素氧化,生成氧化纖維素。纖維素與較濃的苛性堿溶液作用生成堿纖維素。
第四階段:鍛燒階段(溫度為450^-5000C ),生物質依靠外部供給的熱量進行木炭的燃燒,使木炭中的揮發物質減少,固定碳含量增加。緞燒階段溫度可以加到500 C ,也可以加到soo0c , goo c,乃至iooo℃以上。緞燒階段隨著溫度的升高不再產生木醋液和焦油,而只是產生木煤氣,其中主要是CH;和H2,可使木煤氣的熱值大大提高。例如,在1000℃下熱解,木煤氣的熱值可達25 104 1cT/m',而木炭的產量只有220---230 kg八。需要特別指出的是,鍛燒階段是吸熱反應,也就是說需要外加熱。從能量平衡角度看,并不是熱解溫度越高越好。在實際生產中究竟選擇什么樣的熱解溫度,要因時、因地、因產品結構、因生產目的而定。實際上,上述四個階段的界限難以明確劃分,各階段的反應過程會相互交叉進行。最終,生物質熱解形成了木質炭、木焦油、木煤氣、木醋液。