烟秆作为一种特殊的经济作物副产物,由于其含有烟碱或携带有烟草病菌,既不适于作饲料,也不能直接还田。因此对烟秆的资源化回收既能够减少环境污染、提高烟秆的利用价值,又能够为烟农创收,实现烟草的可持续发展。因烟秆具有半木质化特性,可将鲜烟秆经粉碎、干燥、挤压等工序制成生物质燃料,近年来成为了烟秆资源化回收利用的研究热点。鲜烟秆含水率为75%左右,而研究表明原料含水率为12%~15%时,生物质压缩成型的效果为最好,因此对烟秆颗粒的干燥处理是制备生物质燃料的重要工序之一。由于微波干燥具有快速、均匀、高效等优势,负压可降低水分蒸发沸点从而加快干燥速度,因此微波与负压联合已被应用于很多物料的干燥。基于微波与负压干燥的优点,本文采用微波负压对烟秆颗粒进行干燥,研究了烟秆颗粒的干燥特性。开展了以下工作:(1)开展了烟秆颗粒微波干燥初步试验。以装载量、微波功率为试验因素,研究其对干燥时间、干燥速率及单位能耗等影响,结果表明:干燥过程为升速、恒速与降速三个阶段,恒速阶段时间较长;采用5种干燥数学模型对试验数据进行非线性回归拟合求解,通过比较决定系数、残差平方根,发现Logarithmic模型是表达烟秆颗粒微波干燥的最优模型,其干燥系数k随着装载量的增大而减小。(2)优化了微波干燥工艺参数。以微波功率、物料厚度、干燥室压力为干燥试验因素,开展了各因素对烟秆颗粒干燥特性影响的研究。通过3因素3水平二次回归正交试验,分析了3种因素对烟秆颗粒干燥的含水率、干燥均匀度的影响,建立了各指标与试验因素间的回归数学模型并利用多目标非线性优化方法,确立了烟秆颗粒微波负压干燥最佳工艺参数。(3)设计了烟秆颗粒的微波干燥设备。确定了履带输送方式、干燥箱尺寸、微波发生器个数和布置方式,利用有限元仿真软件HFSS对干燥箱内微波单元的不同布置方式进行仿真,优化了干燥箱内微波发生器的布置方式。对设备的空载和负载进行流场仿真,分析了干燥设备内部温度、风速、压力等情况,验证了干燥设备的合理性。开发了设备的控制系统,搭建了PLC控制硬件平台,设计了自动控制策略及程序。(4)研究了所开发设备的干燥效果和能耗。将所开发的设备与热风干燥和微波干燥设备进行了对比试验,分析了烟秆颗粒的微观结构、温度分均匀度评分、外观品质及设备能耗。