随着化石能源的日趋枯竭和生态环境的逐步恶化,开发和利用生物质能已成为必然趋势。我国农作物秸杆储量丰富且廉价易得,是一种非常理想的生物质资源,但目前采用秸秆类生物质制备纤维乙醇等产品的技术仍存在着诸多难题亟需解决,尤其是秸秆预处理。我国的原料在收购、倒运过程中常混入砂、土、铁器等杂物。为防止对后续设备的磨损,同时提高纤维素的转化率,国内外常采用湿法备料,并在蒸汽爆破预处理前增加物料的脱水过程。螺旋挤压机作为一种连续的秸秆脱水预处理设备,国内关于结构参数、物料参数及操作参数的试验研究仍鲜少报道,因此有必要对其进行深入的研究和探讨。本课题以预浸秸秆为试验原料,自行设计加工了活塞式脱水装置和螺旋挤压机,分别研究了设备压缩比,料塞管型式及长度,物料初始含水量、预浸时间,螺旋转速和挤压次数等对物料挤压脱水过程的影响,另外选定了料塞管长度、物料初始含水量和螺旋转速三个主要因素进行了响应面优化试验研究,为螺旋挤压脱水机的推广和使用提供参考。首先,提出了一种不需要更换的新型防滑装置,即在料筒上设置防滑螺钉并采用配套螺母进行定位,只需根据工作时间和设备处理效果将螺钉旋入料筒内壁少许,即可增加料筒内壁的摩擦力。其次,通过活塞式挤压脱水试验,得出增大设备压缩比可在一定程度上降低物料的出口含水量,增大设备除水率和物料密度,另外压缩比的增大意味着设备更高的功耗。然后,通过螺旋挤压机的脱水试验,得出改变料塞管型式、料塞管长度、物料初始含水量、螺旋转速、挤压次数等,均可改变设备的除水率、处理量及度电产量,同时获得不同的物料形态;因此,须合理选择设备的结构参数,同时配合合适的物料参数和操作参数,以获得最大的设备效率。最后,通过响应面优化试验得出,现有设备在料塞管长度为27mm、物料初始含水量为85%、螺旋转速为50.8r·min-1时,设备综合效率最佳,且验证试验结果与预测结果之间的误差为1.63%,模型可用于试验设计及预测。