关键词：
银杏叶药渣
颗粒燃料
工艺
能耗
物理特性
摘要：
中医中药是中国历史文化中的精髓,中药产业在中国医药工业体系中占有重要地位。中药产业的蓬勃发展必将产生大量的废弃中药渣,若将其直接排放到环境中,会严重污染水体和周围环境,如何处理中药渣成为亟待解决的问题。银杏酮酯提取工艺中产生的银杏叶药渣具有多种生物毒性,传统的中药渣处理模式都或多或少存在一定的安全隐患。银杏叶药渣是一种潜在的生物质资源,如果将其加工成生物质颗粒燃料,就可以通过高温燃烧将其毒性进行有效降解,实现对银杏叶药渣的资源化利用。因此,将银杏叶药渣加工成生物质颗粒燃料,是一种既安全又可行的处理方式。本文从能耗和物理特性角度出发研究银杏叶药渣颗粒燃料的制备工艺,以期获得能量较大、品质较好的颗粒燃料。主要研究内容和结论如下:（1）采用热风干燥法进行了银杏叶药渣热风薄层干燥试验,研究不同干燥温度对银杏叶药渣干燥特性和干燥动力学的影响。选用常见9种数学模型对水分比随干燥时间变化的数据进行曲线拟合,得到模型表达式的具体参数,利用决定系数R2、均方根误差eRMSE和卡方检验值X2作为评价指标确定了最佳银杏叶药渣热风薄层干燥模型。试验结果显示,干燥温度越高,单位时间内银杏叶药渣水分比下降的越快,最高干燥速率越大,有效水分扩散系数越大,干燥时间越短。由Fick定律可以求得干燥温度为60～120℃范围内,银杏叶药渣有效水分扩散系数分布在3.39223×10-7～1.10521×10-6之间,干燥活化能为21.7376 k J·mol-1。Logarithmic模型的2不小于0.9992,eRMSE和X2分别不大于5.287×10-3和3.319×10-5,是最适合用来描述银杏叶药渣热风薄层干燥的数学模型。（2）对银杏叶药渣颗粒燃料的干燥、粉碎和制粒成型等主要加工环节的单位能耗进行了试验研究。首先,研究不同干燥温度对银杏叶药渣干燥能耗的影响;然后,通过正交试验,研究含水率、筛网孔径和主轴转速对粉碎能耗的影响,分析在不同含水率和颗粒度条件下制粒成型的能耗情况;最后,根据所制颗粒燃料的发热量与总的加工能耗的比值,确定银杏叶药渣颗粒燃料的最优加工工艺参数。试验结果显示干燥时,在110℃的干燥温度下,单位干燥能耗最低;粉碎时,在原料含水率为13%,筛网孔径4mm,粉碎机主轴转速4550r/min的条件下,单位粉碎能耗最低;制粒成型时,原料的含水率为16%,颗粒度为4mm时的单位能耗最低。从单位发热量与总的加工能耗的比值来考虑,银杏叶药渣颗粒燃料的最优加工工艺参数为:干燥温度110℃,原料含水率16%,筛网孔径3mm,粉碎机主轴转速4550r/min。在此工艺条件下,银杏叶药渣颗粒燃料总的加工能耗为4478.3k J/kg,单位发热量为17352.4k J/kg,满足国家关于生物质颗粒燃料的行业技术标准。（3）研究了成型参数对银杏叶药渣颗粒燃料各项物理性能的影响。首先,进行单因素试验,研究含水率、颗粒度和模孔直径对银杏叶药渣颗粒燃料的密度、抗压强度、抗剪强度、抗跌碎性、抗渗水性的影响情况;然后,进行一次回归正交试验,分析3种因素对密度、抗剪强度、抗渗水性的影响主次顺序和交互作用;最后,对各指标的结果进行线性加权求和,得到银杏叶药渣颗粒燃料的最佳成型参数。试验结果表明,原料含水率对银杏叶药渣颗粒燃料各项物理特性的影响都极显著（<0.05）;原料颗粒度对银杏叶药渣颗粒燃料的密度、抗压强度、抗剪强度、抗渗水性的影响都显著（<0.05）,对抗跌碎性的影响不显著（>0.05）;制粒机模孔直径对银杏叶药渣颗粒燃料的密度、抗剪强度、抗跌碎性、抗渗水性的影响都显著（<0.05）,对抗压强度的影响不显著（>0.05）。对密度影响的因素主次顺序为模孔直径、颗粒度、含水率,当含水率为13%,颗粒度2mm,模孔直径4mm时,银杏叶药渣颗粒燃料的密度最大;对抗剪强度影响的因素主次顺序为模孔直径、含水率、颗粒度,当含水率为19%,颗粒度2mm,模孔直径8mm时,银杏叶药渣颗粒燃料的抗剪强度最大;对抗渗水性影响的因素主次顺序为模孔直径、含水率、颗粒度,当含水率为13%,颗粒度4mm,模孔直径8mm时,银杏叶药渣颗粒燃料的抗渗水性最优。依据多目标规划思想,对各指标结果进行线性加权求和,得到银杏叶药渣颗粒燃料的最佳成型参数:含水率19%,颗粒度2mm,模孔直径8mm。
