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秸秆是生产生物燃料的重要原料,它既可通过厌氧发酵转化为沼气,亦可以通过压缩成型加工成固体成型燃料。但由于秸秆本身特性,在厌氧发酵中面临着抗生物降解结构抑制问题,在加工成型燃料中存在着成型设备快速磨损问题。针对上述问题,本文提出了一种基于秸秆厌氧发酵处理改性制备成型燃料并联产气体生物燃料的研究思路,即利用厌氧微生物的生物降解功能提升秸秆的压缩成型性能,为降低成型压力和温度,提高成型燃料机械耐久性创造条件,从而达到降低成型能耗和减缓成型设备磨损的目的。围绕该目的,本文重点开展了厌氧发酵改性促进秸秆压缩成型性能机理的探索,在此基础上,初步开展了秸秆厌氧发酵改性制备成型燃料工艺的研究。厌氧发酵改性促进秸秆压缩成型性能机理研究。第一步,选取玉米秸秆为原料开展了厌氧发酵改性试验,研究了秸秆物化特性随厌氧发酵进程变化的规律;第二步,对发酵改性秸秆进行压缩成型试验,系统分析成型燃料的密度、强度等性能参数,以及微观结构特征;第三步,根据上述两方面的试验结果并结合理论分析,总结提出了厌氧发酵促进秸秆压缩成型性能的机理;最后,开展了机理验证性试验,最终形成了对厌氧发酵促进秸秆压缩成型性能机理的完整认识。秸秆厌氧发酵改性制备成型燃料工艺研究。针对水分对成型的制约问题,方面,开展了发酵改性秸秆脱水后与干秸秆不同配比条件下的混合成型试验,通过试验提出了合理的工艺路线,另一方面开展了不同TS浓度和接种比例条件下干发酵改性,以及改性秸秆脱水后单独压缩成型工艺试验。通过上述研究,得出以下3个结论。(1)厌氧发酵改性可以提高秸秆成型燃料的密度和机械强度。以未发酵秸秆制备的成型燃料作对照,发酵20天的秸秆在成型压力为6MPa、保型时间为5s、成型温度25℃条件下制备的成型燃料,其密度和强度分别比对照的提高了10.57%和22.73%;当其他成型条件保持不变,成型温度提高到120℃时,成型燃料的密度和强度分别比对照的提高了4.35%和48.17%。(2)厌氧发酵促进秸秆压缩成型性能机理在于:厌氧发酵微生物对易生物降解组分的分解及其自身的繁殖,一方面提高了秸秆中可发挥粘结剂功能组分的含量,减少了阻碍粘结剂发挥作用组分的含量,另一方面显著改变了秸秆纤维的变形性能。这两方面因素共同作用提升了秸秆的压缩成型性能。(3)混合成型是适合改性秸秆成型的一条工艺路线,混合成型可以降低水分对成型的不利影响,改性秸秆适宜的含量在30%~60%,成型过程中应该避开100℃左右的温度区间。采用干发酵改性可以降低改性秸秆脱水要求,但干发酵需要加大接种物添加比例,从而使原料灰分含量有显著增加,提高了成型燃料结渣的倾向,将未发酵秸秆与发酵秸秆进行混合成型是很好的选择。