發(fā)布時間：2020-06-20 00:56

【摘要】：農(nóng)作物秸稈如水稻稈、小麥稈和玉米稈等是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的主要副產(chǎn)品,全球每年農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量上千億噸,目前,中國是一個以農(nóng)業(yè)為主的國家,各種農(nóng)作物秸稈資源豐富。近年來,為了推動國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,我國政府出臺了多個有利的農(nóng)業(yè)政策,隨之而來的是糧食產(chǎn)量和秸稈產(chǎn)量的增加。我國很多地方嘗試了多種秸稈回收綜合利用的方法,但是由于諸多社會問題的存在,大面積露天焚燒秸稈的現(xiàn)象還處處存在,這不僅浪費(fèi)了寶貴的秸稈資源,而且也加重了空氣的污染,還增加了很多社會安全隱患。農(nóng)作物秸稈含有豐富的有機(jī)質(zhì),對其進(jìn)行炭化處理,能充分有效地利用這些農(nóng)業(yè)廢棄物。而農(nóng)作物秸稈的直徑較木材來說要小很多,若采用直接將其點燃燒炭的方式,容易燒成灰燼,生成的炭粉含炭量偏低,在這些問題的基礎(chǔ)上,本文研制出了一種熱輻射式農(nóng)作物秸稈炭化爐及其控制單元。論文完成的主要工作如下：1.根據(jù)秸稈燃燒的特性,提出了一種熱輻射式農(nóng)作物秸稈炭化爐結(jié)構(gòu)。農(nóng)作物秸稈用螺桿推送進(jìn)入固定不動的爐腔內(nèi),進(jìn)入爐腔的秸稈不與火源直接接觸,而是在腔體上部生物質(zhì)氣燃燒提供的高溫輻射下促成熱解并完成炭化。該炭化爐分為上腔和下腔,上腔裝有煙囪,下腔有進(jìn)料槽和出料槽。除了爐體本身,外圍部件還包含點火、輸送、通風(fēng)和噴水裝置。分析了爐腔內(nèi)部的氣體流動方向;通過試驗,得到炭化爐處于穩(wěn)定工作狀態(tài)時爐腔內(nèi)的溫度范圍。2.根據(jù)農(nóng)作物秸稈炭化爐的工作原理和控制要求,設(shè)計了炭化控制系統(tǒng)的硬件部分。硬件部分由溫度數(shù)據(jù)采集模塊,繼電器、電磁閥控制模塊以及與觸摸屏的通信模塊等組成。詳細(xì)分析了ATmega16芯片的特點,設(shè)計了電源電路、溫度信號采集電路、功率驅(qū)動電路、通信接口電路,并分析了PCB板設(shè)計中各種抗干擾的措施。3.根據(jù)炭化爐的工作流程,設(shè)計了炭化爐控制系統(tǒng)的軟件,它包括控制系統(tǒng)的下位機(jī)程序和上位機(jī)應(yīng)用程序,兩個模塊之間采用Modbus通訊協(xié)議。下位機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)了炭化爐內(nèi)各監(jiān)控點溫度的自動采集、溫度的PID控制、與上位機(jī)的通訊等功能;以MCGS觸摸屏作為上位機(jī)的開發(fā)平臺,對五大模塊進(jìn)行了組態(tài)設(shè)計,分別是主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、運(yùn)行策略和實時數(shù)據(jù)庫。觸摸屏面向用戶,具備良好的人機(jī)交互性能。整個系統(tǒng)能實現(xiàn)對整個炭化爐環(huán)境參數(shù)的多點檢測和控制,上位機(jī)也接受下位機(jī)傳送的數(shù)據(jù)并顯示到實時數(shù)據(jù)庫中,下位機(jī)也能夠接收上位機(jī)的請求,修改參數(shù)的上限和下限。4.對秸稈炭化爐及其控制系統(tǒng)進(jìn)行了試驗,根據(jù)不同控制溫度下的產(chǎn)炭量和含炭率,分析了溫度對炭化結(jié)果的影響。試驗表明：該控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠,能滿足農(nóng)作物秸稈連續(xù)炭化過程的控制要求。
【學(xué)位授予單位】：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：S216.2

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李子西;王松鶴;;移動式炭化爐的應(yīng)用[J];林業(yè)科技;1991年02期

2 ;屜式炭化爐研制成功[J];林業(yè)科技;1993年04期

3 ;臥式炭化爐[J];中國鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)信息;1995年08期

4 ;一種新型炭化爐[J];農(nóng)牧產(chǎn)品開發(fā);1996年04期

5 趙慶;王維新;楊源綺;張巍;梁化超;鄒雪;;棉稈炭化爐的研究分析[J];農(nóng)機(jī)化研究;2014年05期

6 劉桂云;;玉米芯炭化爐[J];農(nóng)業(yè)知識;2004年01期

7 錢慧娟;國外木炭生產(chǎn)與科研動態(tài)[J];世界林業(yè)研究;1991年02期

8 何健;郭大偉;謝善亮;;連續(xù)式秸稈炭化爐的設(shè)計[J];農(nóng)業(yè)科技與裝備;2013年03期

9 錢慧娟;日本木炭炭化裝置應(yīng)用現(xiàn)狀及其發(fā)展[J];世界林業(yè)研究;1992年04期

10 錢慧娟;;日本木炭炭化裝置的使用現(xiàn)狀及其發(fā)展[J];林業(yè)科技開發(fā);1992年04期

相關(guān)重要報紙文章 前1條

1 潘永新;新型多功能玉米芯炭化爐[N];山西科技報;2003年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前6條

1 胡燕;熱輻射式秸稈炭化爐及其控制系統(tǒng)的研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

2 趙敏;新型微波炭化爐的研制及其初步應(yīng)用研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2005年

3 陳寶龍;間接加熱生物質(zhì)炭化爐炭化工藝參數(shù)研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2013年

4 賀晉偉;蘭炭規(guī)模化清潔化生產(chǎn)控制系統(tǒng)設(shè)計及炭化爐預(yù)測模型研究[D];西安建筑科技大學(xué);2014年

5 陰樹標(biāo);新型煤基炭質(zhì)還原劑半工業(yè)化制備[D];昆明理工大學(xué);2003年

6 張巍;生物質(zhì)秸稈炭化爐的結(jié)構(gòu)設(shè)計與試驗研究[D];石河子大學(xué);2013年

本文編號：2721610