戴偉，張靜，梁少雄，吳鍇，張秀全

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院，山西 太谷 030801)

蕎麥?zhǔn)俏覈?guó)傳統(tǒng)的藥食兩用型植物，并有優(yōu)良的飼用價(jià)值，主要在我國(guó)華北、東北、西北和南方的低海拔地區(qū)種植，分布廣泛[1]。每年蕎麥?zhǔn)斋@后，大部分秸稈廢棄在田間，還有一部分被農(nóng)民直接焚燒，造成環(huán)境污染的同時(shí)，浪費(fèi)了大量可再利用的生物質(zhì)能源[2]。將蕎麥秸稈回收再利用，不僅減少化石能源燃燒帶來(lái)的大氣污染，還會(huì)為周邊農(nóng)民帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)收入。同時(shí)，研究蕎麥秸稈固體燃料成型效果的最優(yōu)參數(shù)組合，可以為將來(lái)蕎麥秸稈固體燃料的工廠化生產(chǎn)提供技術(shù)支持和數(shù)據(jù)參考。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)生物質(zhì)固體燃料的的壓縮成型過(guò)程進(jìn)行了研究。Zhang J等[3]研究了檸條制成固體燃料塊的物理特性，分析了顆粒度、溫度、壓力和含水率對(duì)耐久性、密度、抗壓強(qiáng)度等物理性質(zhì)的影響。Kaliyan等[4]通過(guò)研究抗壓性，抗沖擊性和耐水性來(lái)測(cè)定致密化產(chǎn)品的有效性。劉正光等[5]研究了成型參數(shù)對(duì)玉米秸稈固體燃料成型效果的影響，并得出最佳成型效果的參數(shù)組合。Thee等[6]研究了小麥秸稈、高粱秸稈、玉米秸稈和大須芒草成型的生物質(zhì)顆粒燃料的物理特性，分析了含水率、模具尺寸和研磨機(jī)篩孔大小對(duì)成型燃料顆粒密度、容積密度和耐久性的影響。對(duì)蕎麥秸稈固體成型燃料成型工藝的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。

本文以山西省左權(quán)縣2017年秋季收獲的蕎麥秸稈為原料，分析了顆粒度、含水率、溫度和壓力對(duì)蕎麥秸稈固體燃料成型效果的影響，并通過(guò)Taguchi法找出各因素對(duì)成型效果影響的主次順序，從而得出蕎麥秸稈固體燃料最優(yōu)成型效果的參數(shù)組合。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)所用儀器設(shè)備主要包括：數(shù)顯立式油壓千斤頂，(測(cè)力范圍0～200 KN)；加熱設(shè)備(由陶瓷加熱圈、熱電偶及溫控箱組成，溫控箱精度為1 ℃)；9F50-50型粉碎機(jī)。其它試驗(yàn)器材包括防塵滾筒(直徑為598 mm)、DL91150型游標(biāo)卡尺(量程為0～150 mm，分度值0.01 mm)、SY101-2型鼓風(fēng)干燥箱及CP1502型分析天平(分度值0.01 g)。

1.2 原料準(zhǔn)備

將蕎麥秸稈在粉碎機(jī)中粉碎，并用不同粒徑篩孔的篩子將粉碎得到的原料進(jìn)行篩分，分別得到<0.16 mm、0.16～0.63 mm、0.63～1.25 mm、1.25～2.5 mm、2.5～5.0 mm五個(gè)粒徑范圍的蕎麥秸稈粉末。將上述粉末放入鼓風(fēng)干燥箱中，在105 ℃下至少干燥72 h使其恒重，用噴霧設(shè)備將一定量的水均勻噴于原料中并將其攪拌均勻，得到不同含水率的原料，為防止水分蒸發(fā)而影響試驗(yàn)結(jié)果，需將原料放于密封性較好的自封袋中保存，保存溫度為20 ℃。

1.3 成型試驗(yàn)

試驗(yàn)采用內(nèi)徑為40 mm不銹鋼單軸壓縮圓柱形模具對(duì)粉碎原料進(jìn)行壓縮成型，壓縮過(guò)程不對(duì)原料添加任何粘結(jié)劑。為了研究溫度對(duì)燃料成型效果的影響，需在模具外添加裝陶瓷加熱圈，并使加熱圈與模具緊密接觸，保證熱量傳遞快且均勻(圖1)。在模具內(nèi)加入一定量的原料后，對(duì)其加熱并用溫度傳感器測(cè)量其溫度，達(dá)到設(shè)定溫度后停止加熱，用立式油壓千斤頂對(duì)模具以一定的速度均勻加載，為防止材料回彈同時(shí)保證內(nèi)部顆粒的充分粘結(jié)，需等待3 min再對(duì)其卸載，之后對(duì)模具施壓將成型壓塊擠出。為避免空氣濕度對(duì)后續(xù)壓塊參數(shù)測(cè)量造成影響，需將壓塊置于自封袋中密閉保存。

圖1 生物質(zhì)固體燃料壓縮成型裝置Fig.1 Biomass solid fuel compression molding device

1.4 成型燃料物理性能的測(cè)定

對(duì)壓塊成型效果的評(píng)價(jià)，從密度、耐久性、抗跌碎性三方面進(jìn)行。

1.4.1 密度

由于壓塊為規(guī)則的圓柱形且顆粒分布均勻，故其密度的計(jì)算遵循質(zhì)量—體積公式。壓塊的厚度與直徑可用游標(biāo)卡尺測(cè)量，質(zhì)量用電子天平測(cè)量，每個(gè)壓塊均測(cè)量3次求平均值以最大程度地減小誤差。質(zhì)量—體積公式如式(1)所示：

(1)

其中，De—壓塊密度/g·cm-3；m—壓塊質(zhì)量/g；d—壓塊直徑/cm；l—壓塊厚度/cm。

1.4.2 耐久性

耐久性與固體燃料的運(yùn)輸、存儲(chǔ)有關(guān)。根據(jù)歐盟技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)CEN/TS 15210-2[7]，固體成型燃料的耐久性采用專(zhuān)門(mén)的防塵滾筒裝置進(jìn)行測(cè)量。滾筒的內(nèi)徑和高度均為598 mm，側(cè)壁焊有一尺寸為200 mm×598 mm 的擋板。在監(jiān)測(cè)固體燃料的耐久性時(shí)，設(shè)定滾筒轉(zhuǎn)速為21 r·min-1，保持約5 min，此后從滾筒中取出壓塊并測(cè)量其質(zhì)量。耐久性計(jì)算公式如式(2)所示：

(2)

式中，Du—耐久性/%；m1—壓塊經(jīng)滾筒磨損后的質(zhì)量/g；m—磨損前固體燃料的質(zhì)量/g。

1.4.3 抗跌碎性

固體成型燃料的抗跌碎性是指從一定高度跌落后剩余質(zhì)量與原質(zhì)量之比。抗跌碎性同樣用來(lái)衡量成型燃料在運(yùn)輸過(guò)程中的質(zhì)量損失程度。根據(jù)ASTM D440-86[8]，在測(cè)量跌落前固體燃料質(zhì)量后，將固體燃料置于1.83 m高處，對(duì)其無(wú)初速度釋放，重復(fù)進(jìn)行2次，測(cè)量跌落后質(zhì)量并求平均值。抗跌碎性計(jì)算公式如式(3)所示：

(3)

式中，DS—抗跌碎性/%；m2—固體燃料跌落后的質(zhì)量/g；m0—固體燃料跌落前質(zhì)量/g。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)分析

2.1.1 原料顆粒度的影響

原料顆粒度越小，在壓縮過(guò)程中顆粒的流動(dòng)特性、填充特性和壓縮特性越好，當(dāng)控制壓力相同時(shí)，粒徑越小，顆粒結(jié)合越緊密，即密度越大。當(dāng)粒徑較大時(shí)，顆粒間容易架橋，且阻礙各顆粒間的緊密結(jié)合，進(jìn)而表現(xiàn)為成型燃料表面不平整光滑，且密度較小[9]。

圖2 各因素對(duì)壓塊成型效果的影響Fig.2 Influence of various factors on the forming effect of briquetting

由圖2a可知，在含水率為10%，溫度90 ℃，壓力為90 MPa時(shí)，不同粒徑的原料成型效果均良好。粒徑<0.16 mm的蕎麥秸稈原料密度最大，達(dá)1.14 g·cm-3。而粒徑為0.16～0.63 mm，壓塊的密度低于粒徑為<0.16 mm和0.63～1.25 mm的壓塊密度，這可能是因?yàn)榇肆椒秶脑显趬嚎s過(guò)程中水分聚集，當(dāng)成型燃料出模時(shí)，水分溢出而導(dǎo)致壓塊膨脹，使其厚度增加，進(jìn)而密度減小。

圖3反映了顆粒度對(duì)壓塊物理性能的影響。由圖3a可看出，隨著粒徑的增加，壓塊密度逐漸遞減，這是因?yàn)榱皆酱螅w粒的流動(dòng)性和變形性就越差，顆粒間的空隙很難被充分填充，成型燃料的密度越小[10]。壓塊的耐久性和抗跌碎性均隨粒徑的增大而呈先增后減的趨勢(shì)，當(dāng)粒徑為0.63～1.25 mm時(shí)，壓塊的耐久性和抗跌碎性均最大，分別為99.91%、99.32%。

圖3 顆粒度對(duì)壓塊物理性能影響折線(xiàn)圖Fig.3 Effect of particle size on the physical properties of briquettes

壓塊的粒徑是一個(gè)范圍，故無(wú)法對(duì)其粒徑和各物理性能之間的關(guān)系進(jìn)行多項(xiàng)式擬合及回歸分析。當(dāng)蕎麥秸稈粒徑為2.5～5.0 mm時(shí)，它對(duì)應(yīng)的3個(gè)物理性能指標(biāo)均表現(xiàn)出較差的效果，當(dāng)粒徑在0.63～1.25 mm時(shí)，效果均最好。

2.1.2 原料含水率的影響

水分在壓塊成型過(guò)程中能促進(jìn)顆粒間的相互粘結(jié)以及降低顆粒間的摩擦力。當(dāng)生物質(zhì)原料含水率過(guò)低時(shí)，各粒子不能得到充分延展，與它周?chē)Ｗ咏Y(jié)合不夠緊密，從而降低成型質(zhì)量。當(dāng)含水率過(guò)高時(shí)，原料中水分在壓力作用下被擠出，分布于粒子層之間，使粒子層與層之間不能緊密結(jié)合，故成型質(zhì)量也大大降低[10]。

本次試驗(yàn)設(shè)定含水率分別為：6%、8%、10%、12%、16%、20%、24%，以探究含水率對(duì)壓塊密度、耐久性和抗跌碎性的影響。從圖2b可以看出，在保持顆粒度0.63～1.25 mm、溫度90 ℃、壓力90 MPa的成型條件下，含水率在小于10%時(shí)壓塊表面平整光滑，質(zhì)地緊密，成型效果良好。當(dāng)含水率等于或超過(guò)12%時(shí)，外形變得粗糙不平整，同時(shí)壓塊周?chē)胁糠值粼F(xiàn)象。當(dāng)含水率達(dá)到24%時(shí)，壓塊完全松散，底部有少量水析出，放置一段時(shí)間后顆粒大量脫落，壓塊無(wú)法成型。

含水率對(duì)壓塊成型效果的影響如圖4所示。從圖4中可以看出，隨含水率的增加，壓塊的密度呈先增后減的趨勢(shì)。當(dāng)含水率為8%時(shí)，密度達(dá)到最大值1.063 g·cm-3，當(dāng)含水率為24%時(shí)，密度達(dá)到最小值0.430 g·cm-3。壓塊的耐久性在含水率為10%時(shí)達(dá)到最大值99.9%，在含水率為24%時(shí)降至最低值58.2%，這是由于高含水率下過(guò)于疏松的壓塊在滾筒中掉渣嚴(yán)重。而抗跌碎性隨含水率的增加而逐漸減小。

圖4 含水率對(duì)壓塊物理性能影響折線(xiàn)圖Fig.4 Influence of water content on the physical properties of briquettes

應(yīng)用SAS統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行回歸分析，得到多項(xiàng)式擬合結(jié)果如下：

De=-9.1×10-4W2-0.011W+1.19

(R2=0.977，P=0.0005)

Du=-0.0025W2+0.057W+0.697

(R2=0.889，P=0.0124)

Ds=-2.8×10-4W2+0.005W+0.973

(R2=0.985，P=0.0002)

其中，De為壓塊密度，Du為耐久性，Ds為抗跌碎性。

根據(jù)以上分析，當(dāng)含水率控制在6%～10%時(shí)，蕎麥秸稈固體燃料有較好的成型效果，在此范圍內(nèi)加工出的成型燃料便于后期的運(yùn)輸和儲(chǔ)存。

2.1.3 溫度的影響

溫度對(duì)生物質(zhì)燃料壓縮成型效果的影響主要是利用生物質(zhì)本身含有的物質(zhì)作為“天然黏結(jié)劑”(纖維素、木質(zhì)素、淀粉、脂肪等)，在一定的溫度和濕度條件下，這些大分子物質(zhì)被軟化，從而發(fā)揮其黏結(jié)功效[11]。對(duì)于淀粉而言，其發(fā)生黏結(jié)的機(jī)理主要是依托糊化反應(yīng)，生物質(zhì)原料在壓縮成型過(guò)程中，受到成型設(shè)備剪切力的作用，導(dǎo)致原料破碎，進(jìn)一步增大了糊化反應(yīng)速率，最終導(dǎo)致蛋白質(zhì)在水解等復(fù)合反應(yīng)的作用下發(fā)成形變，起到黏結(jié)效果[12～14]。

在顆粒度為0.63～1.25 mm、含水率為10%、壓力為90 MPa的條件下，溫度控制分別為30 ℃、50 ℃、70 ℃等。從圖2c中可以看出，在所有溫度條件下，成型效果均保持良好狀態(tài)，且表面均平整光滑，當(dāng)溫度為150 ℃時(shí)，壓塊表面開(kāi)始變暗，有輕微的焦化現(xiàn)象，當(dāng)溫度為170 ℃時(shí)，在壓縮過(guò)程中聞到有焦糊味道，且有少量白煙冒出，壓塊出模后顏色更暗，焦化更明顯。當(dāng)溫度繼續(xù)升高時(shí)，由于未完全燃燒的碳顆粒以及焦化淀粉隨煙上升，并留在模具壁面，大大增加了壓軸與壁面的摩擦，導(dǎo)致壓軸很難拔出，出模后的壓塊焦化嚴(yán)重，基本變黑。

溫度對(duì)壓塊物理性能的影響如圖5所示。從圖5a可看出，溫度對(duì)密度的影響整體呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)，在50～90 ℃時(shí)，壓塊密度隨溫度的升高而逐漸增加，在90 ℃時(shí)密度達(dá)到最大值1.044 g·cm-3，在130 ℃以后，密度均低于1 g·cm-3。從圖5b可以看出，壓塊的耐久性和抗跌碎性隨溫度的升高而逐漸增加，在30 ℃時(shí)耐久性最小，為94.0%，150 ℃時(shí)達(dá)到最大值99.42%，這是由于隨著溫度逐漸升高，原料中木質(zhì)素等天然粘結(jié)劑的分子鏈和鏈段的運(yùn)動(dòng)加劇，當(dāng)升高的溫度大于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，整個(gè)分子鏈便開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，宏觀現(xiàn)象為原料出現(xiàn)黏流性，并發(fā)生塑性變形[15]。

圖5 溫度對(duì)壓塊物理性能影響折線(xiàn)圖Fig.5 Influence of temperature on the physical properties of the briquettes

由回歸分析，分別得到溫度與密度、耐久性、抗跌碎性的多項(xiàng)式擬合結(jié)果如下：

De=1.3×10-8T4-4.7×10-6T3+5.9×10-4T2-0.0285T+1.438(R2=0.995，P=0.0097)

Du=6.61×10-8T3-2.24×10-5T2+0.00263T+0.880(R2=0.995，P=0.0007)

Ds=-2.7×10-6T2+7.81×10-4T+0.9375

(R2=0.997，P=0.0003)

其中，De為壓塊密度，Du為耐久性，Ds為抗跌碎性。

根據(jù)以上分析，當(dāng)溫度控制在70～110 ℃時(shí)，蕎麥秸稈固體燃料有較好的成型效果，高于此溫度范圍時(shí)，壓塊會(huì)出現(xiàn)焦化現(xiàn)象，且能耗增加，成本提高，低于此溫度范圍時(shí)，壓塊成型效果較低，即壓塊不耐久也不抗跌，在運(yùn)輸過(guò)程中造成質(zhì)量損失嚴(yán)重，經(jīng)濟(jì)性降低。

2.1.4 壓力的影響

壓力是生物質(zhì)燃料壓縮成型基本且必要的因素，只有當(dāng)壓力足夠時(shí)，原料才能成型并保持一定的耐久和抗跌碎性。一般來(lái)說(shuō)，壓力較小時(shí)，密度隨著壓力的增加而有較大增幅。當(dāng)壓力增加到一定值以后，成型壓塊的密度增幅逐漸變小[16]。

在顆粒度、含水率、溫度分別為0.63～1.25 mm、10%、90 ℃的條件下，控制壓力分別為30 MPa、50 MPa、70 MPa等，在此條件下，研究壓力對(duì)成型壓塊密度、耐久性和抗跌碎性的影響。從圖2 d中可以看出，當(dāng)壓力為30 MPa時(shí)，壓塊中間有輕微的裂紋，這可能是因?yàn)閴毫^小時(shí)，顆粒之間不能充分粘結(jié)，而且由于壓塊剛出模時(shí)，水分的突然騰出而使壓塊開(kāi)裂。當(dāng)壓力大于30 MPa時(shí)，成型效果均良好。

壓力對(duì)壓塊物理性能的影響如圖6所示。從圖6a可看出，隨壓力增加，壓塊密度呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)，這可能是由于過(guò)大的壓力導(dǎo)致壓塊內(nèi)部水蒸氣的溢出，而且過(guò)大壓力可能破壞壓塊內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致壓塊整體蓬松體積增大，密度減小。當(dāng)壓力為90 MPa時(shí)，密度達(dá)到最大值0.988 g·cm-3，之后密度又呈現(xiàn)先減后增的趨勢(shì)，但均小于90 MPa對(duì)應(yīng)的最大密度值。壓塊的耐久性和抗跌碎性在整體上均呈現(xiàn)遞增的趨勢(shì)，在壓力為30 MPa時(shí)，壓塊耐久性為84.39%，耐久性極差，在壓力大于90 MPa時(shí)，壓塊耐久性均保持在98%以上，效果良好。對(duì)于抗跌碎性，在110 MPa后先減后增，但變化相對(duì)較小，整體效果較優(yōu)。

圖6 壓力對(duì)壓塊物理性能影響折線(xiàn)圖Fig.6 Influence of pressure on the physical properties of briquettes

經(jīng)回歸分析，分別得到壓力與密度、耐久性、抗跌碎性的多項(xiàng)式擬合結(jié)果如下：

De=2.2×10-8T4-7.53×10-6T3+8.71×

10-4T2-0.0371T+1.315

(R2=0.976，P=0.0477)

Du=-2.13×10-5T2+0.0047T+0.747

(R2=0.850，P=0.0226)

Ds=-5.85×10-6T2+1.36×10-3T+0.912

(R2=0.842，P=0.0248)

其中，De為壓塊密度，Du為耐久性，Ds為抗跌碎性。

為使壓塊成型效果保持在較好的范圍內(nèi)，壓力的范圍應(yīng)為90～110 MPa。在此范圍內(nèi)，壓塊密度較大，同時(shí)又便于運(yùn)輸和儲(chǔ)存。

2.2 基于Taguchi法的固體燃料工藝參數(shù)優(yōu)化

Taguchi法自20世紀(jì)50年代初被提出以來(lái)，一直被沿用至今。基本思想是：用正交表設(shè)計(jì)出試驗(yàn)方案，以誤差因素模擬造成產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)的各種干擾，以信噪比作為衡量產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性能的指標(biāo)，通過(guò)對(duì)各種試驗(yàn)方案的統(tǒng)計(jì)分析，找出抗干擾能力最強(qiáng)、調(diào)整性最好、性能最穩(wěn)定且可靠的參數(shù)組合，并以質(zhì)量損失最小為原則，合理地確定參數(shù)的容差，以達(dá)到質(zhì)量最優(yōu)、成本最低的技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合效果[17]。

2.2.1 優(yōu)化方法

使用Taguchi法進(jìn)行優(yōu)化分析時(shí)，首先要判斷品質(zhì)的理想機(jī)能及確定品質(zhì)特性。對(duì)于蕎麥秸稈固體成型燃料，其品質(zhì)特性有3個(gè)，分別為密度、耐久性、抗跌碎性，因密度是衡量品質(zhì)特性最重要的指標(biāo)，故用Taguchi法進(jìn)行優(yōu)化分析時(shí)，只考慮顆粒度、含水率、溫度、壓力對(duì)密度的影響。因此，固體成型燃料的密度由4個(gè)因素控制，每個(gè)因素設(shè)3個(gè)水平，故使用L9(34)正交陣進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，結(jié)果如表1所示。表1中還包括壓塊密度(每個(gè)水平取3個(gè)重復(fù))及S/N值，S/N稱(chēng)為信噪比，可以用來(lái)衡量品質(zhì)特性的好壞，根據(jù)品質(zhì)特性形態(tài)，可分2種類(lèi)型進(jìn)行計(jì)算[18]：

表1 正交試驗(yàn)結(jié)果及信噪比Table 1 Orthogonal test results and the value of Signal-To-Noise Ratio

(1)望大特性，其品質(zhì)特性越大效果越好，其LTB(S/N)公式為：

(4)

(2)望小特性，其品質(zhì)特性越小效果越好，其STB(S/N)公式為：

(5)

其中yi表示第i個(gè)品質(zhì)特性，在此為壓塊密度，n為試驗(yàn)重復(fù)次數(shù)。

本試驗(yàn)的品質(zhì)特性為壓塊密度，對(duì)于該品質(zhì)特性，希望密度越大越好，故采用望大特性，S/N值列于表1中。

(6)

利用SAS軟件對(duì)正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析，從而計(jì)算出壓力、溫度、含水率和顆粒度四個(gè)因素對(duì)密度的貢獻(xiàn)率[19]，過(guò)程如下：

(7)

其中，ρF—貢獻(xiàn)率/%，F(xiàn)代表不同因素，分別為A、B、C、D；SSF—各因素的平方和；SST—總平方和；DOFF—各因素自由度；VEr—誤差方差，其計(jì)算公式為：

(8)

其中，k為無(wú)重復(fù)試驗(yàn)次數(shù)，本試驗(yàn)中k=9；n為相同試驗(yàn)條件下的重復(fù)次數(shù)，即n=3。

表2 S/N比效應(yīng)值Table 2 The value of S/N ratio response

SSF、SST、VEr和DOFF的值在進(jìn)行方差分析時(shí)已自動(dòng)計(jì)算出，如表3所示。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案及S/N比效應(yīng)值分別列于表1、表2中。

2.2.2 結(jié)果與分析

2.2.2.1 最優(yōu)工藝參數(shù)分析

表1中，A、B、C、D分別代表壓力、溫度、含水率、顆粒度，y1、y2、y3均表示密度，為3次重復(fù)。從表1看出，第9組試驗(yàn)信噪比最大，為1.00。在表2中，A、B、C、D對(duì)應(yīng)比效應(yīng)最大值分別為0.38(A/2)、0.64(B/3)、0.60(C/1)、0.93(D/1)，以此為組合進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，得到密度的信噪比值為1.37，大于第9組試驗(yàn)的1.00。故A/2、B/3、C/1、D/1代表了最佳的成型工藝，其對(duì)應(yīng)的水平分別為壓力90 MPa，溫度130 ℃，含水率5%，顆粒度0.16～0.63 mm。

2.2.2.2 各因素貢獻(xiàn)率結(jié)果分析

利用SAS軟件對(duì)正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析，得到各因素對(duì)蕎麥秸稈壓塊密度的貢獻(xiàn)率等級(jí)次序，如表3所示，分別為：顆粒度(62.68%)、含水率(16.72%)、壓力(15.05%)和溫度(1.63%)，誤差貢獻(xiàn)率3.91%。因此，閉式成型條件下影響蕎麥秸稈成型密度的主要因素是顆粒度，顯著性檢驗(yàn)概率P<0.0001，對(duì)壓塊密度有極顯著影響，含水率、壓力和溫度對(duì)蕎麥秸稈壓塊密度影響次之。

表3 方差分析結(jié)果及各因素貢獻(xiàn)率結(jié)果Table 3 Variance Analysis Results and Contribution Rates for Each Factor

3 結(jié)論

蕎麥秸稈原料的顆粒度、含水率以及成型時(shí)的溫度、壓力對(duì)蕎麥秸稈燃料成型效果均有顯著影響。

(1)綜合考慮蕎麥秸稈燃料成型效果和功耗影響，得出蕎麥秸稈原料含水率在6%～10%之間，成型溫度為90～130 ℃，壓力為90～110 MPa、顆粒度0.16～1.25 mm的條件下成型品質(zhì)較高。

(2)由方差分析可知，各因素對(duì)蕎麥秸稈成型燃料密度的貢獻(xiàn)率分別為：顆粒度(62.68%)、含水率(16.72%)、溫度(15.05%)和壓力(1.63%)。蕎麥秸稈燃料最佳成型工藝參數(shù)為：顆粒度0.16～0.63 mm，含水率5%，溫度130 ℃，壓力90 MPa，此時(shí)壓塊密度達(dá)到最大值1.17 g·cm-3。