【摘要】：能源危機和環(huán)境問題嚴重已經(jīng)成為制約國家經(jīng)濟發(fā)展的桎梏,尋求新能源已經(jīng)迫在眉睫,生物質(zhì)能素來以來源豐富、環(huán)境友好,可持續(xù)利用而躋身世界能源的舞臺。其中生物質(zhì)能源化利用最簡單、最直接的途徑便是生物質(zhì)固體成型燃料,但其原料產(chǎn)地分散、儲運成本大,研究以焙燒原理為基礎的技術,可以有效改善原料的儲存和運輸問題,并能提高固體燃料的能量密度。本文以不同竹齡、不同部位的毛竹焙燒炭為研究對象,對其成型過程采用響應曲面優(yōu)化確定最佳工藝,利用錐形量熱儀探究成型燃料的燃燒性能,為毛竹焙燒燃料作為一種清潔能源提供理論依據(jù)。論文主要研究內(nèi)容和結論如下:(1)毛竹焙燒炭隨竹齡的增加,含水率、灰分和揮發(fā)分降低,固定碳增加,C元素含量增加,O元素含量減少,密度、熱值和得率增加,研磨性降低;同年生毛竹焙燒炭隨部位的降低,含水率和揮發(fā)分降低,灰分和固定碳增加,C元素含量增加,O元素含量減少,密度、熱值和得率增加,研磨性降低。以焙燒炭的熱值與得率的乘積作為評判其優(yōu)劣的指標,最佳的焙燒原料是6年生下部。(2)研究施膠量、原料含水率、粉碎粒度三個外在可變影響因素對成型燃料品質(zhì)特性的單獨影響,得出的結論主要有,隨著施膠量的增加,燃料的熱值、密度和抗壓性增加,而破碎率和滲水性降低;隨著含水率的提高,燃料的熱值、密度和抗壓性先增后減,在10%左右取得最大值,而破碎率先減后增,在10%左右取得最小值,滲水性呈下降趨勢;隨著原料粒徑的增加,熱值略有降低,密度和抗壓性降低,破碎率和滲水性增加。(3)對毛竹焙燒炭成型工藝的響應曲面設計優(yōu)化最終經(jīng)軟件分析,在本次試驗數(shù)據(jù)里,不考慮其他因素,毛竹焙燒炭成型燃料的最大熱值為29.189MJ/kg,則最加優(yōu)化條件為:施膠量46%,含水率8%,粉碎粒度0.3~0.5mm;毛竹焙燒炭成型燃料的最大密度為1.113g/cm,則最加優(yōu)化條件為:施膠量46%,含水率8.41%,粉碎粒度0.3~0.5mm;毛竹焙燒炭成型燃料的最小破碎率為3.703%,則最加優(yōu)化條件為:施膠量46%,含水率9.75%,粉碎粒度0.3~0.5mm;毛竹焙燒炭成型燃料的最大抗壓性為34.644N/cm,則最加優(yōu)化條件為:施膠量46%,含水率9.60%,粉碎粒度0.3~0.5mm;毛竹焙燒炭成型燃料的最小滲水性為0.678%,則最加優(yōu)化條件為:施膠量46%,含水率12%,粉碎粒度0.3~0.5mm。綜合考慮5個響應值,聯(lián)系實際生產(chǎn),毛竹焙燒炭的最優(yōu)成型工藝為:施膠量46%,含水率10%,粉碎粒度0.3~0.5mm。(4)通過紅外光譜圖的分析,毛竹焙燒過程中,纖維素分解,木質(zhì)素基本未變化,綜合對比三種物質(zhì),可知毛竹焙燒炭成型過程中并未發(fā)生化學鍵的斷裂和重新結合,而是依靠分子間力的作用緊密結合在一起的。通過顯微圖的觀測分析,毛竹焙燒炭顆粒表面粗糙多楞無吸附,竹焦油是一種粘稠流體狀物質(zhì),綜合對比三種物質(zhì),可知毛竹焙燒炭的成型是靠竹焦油的粘結作用而緊密結合在一起的。(5)通過在不同輻射熱通量下毛竹焙燒炭成型燃料的錐形量熱儀燃燒實驗,得出隨著輻射熱通量增加,毛竹焙燒炭成型燃料的點燃時間縮短,點燃時間均方根倒數(shù)與輻射熱通量之間成線性關系;隨著輻射熱通量增加,熱釋放速率均值、熱釋放速率峰值和熱釋放總量都增加,而煙釋放速率及產(chǎn)煙量也隨之增加,時產(chǎn)生的CO減少,而CO_2增加,質(zhì)量損失量和質(zhì)量損失速率均值都增加。
【學位授予單位】：浙江農(nóng)林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ517.3
【圖文】：

1.2.4.1 先成型后炭化工藝如圖1-1所示，生物質(zhì)原料經(jīng)過傳送帶傳送至粉碎機進行粉碎，粉碎至所需長度。將粉碎后的原料繼續(xù)傳送到千燥爐或烘干機里進行干燥，含水率干燥至適宜。小規(guī)模的制炭廠一般使用烘干機，中大規(guī)模的機制炭廠一般使用干燥效率較高的滾筒干燥器，但需要考慮除塵。干燥后的原料傳送到出料箱，再由儲料箱輸送至成型機成型。成型后的生物質(zhì)燃料送入炭化爐或炭化窯炭化，部分含水率偏高的成型產(chǎn)品需進行二次干燥，干燥后再進行預炭化、炭化、煅燒、保溫和冷卻等階段，過程中會產(chǎn)生其它副產(chǎn)物如木焦油，木醋液和木煤氣等，木焦油可經(jīng)過冷

毛竹焙燒炭成型工藝及性能研究1.2.4.2 先炭化后成型工藝如圖 1-2 所示，生物質(zhì)原料經(jīng)過初步粉碎，送入炭化爐或炭化窯中密封炭化，行預炭化、炭化、煅燒、保溫和冷卻等階段，產(chǎn)生的氣體經(jīng)過引風機抽出冷凝后會生焦油等可回收液體。將炭化后的原料球磨成小顆粒，放入混合罐中與膠黏劑混合使用成型機成型。成型的炭棒放置供干箱中烘干，即可得到成品。關于先炭化后成工藝的研究有，林燕輝等[31]以煙稈炭化產(chǎn)物為實驗對象進行成型工藝研究，發(fā)現(xiàn)施比 35%，靜固時間 24h，成型壓力 2.5MPa 時，所制的煙稈炭成型塊力學性能最佳劉宇等[32]對林木剩余物為實驗對象進行生物質(zhì)炭成型工藝研究，得到較優(yōu)工藝為:型壓力為 6MPa，成型溫度為 120℃，木質(zhì)素磺酸錢的施膠配比為 40%。成型機

物作為一種固體生物質(zhì)能源利用時，爛、容積密度小，貯運過程占據(jù)很大空術將毛竹材進行焙燒獲得焙燒炭，可有，并能提高固體燃料的能量密度，提高的疏水性和易磨性，易于粉碎加工，這化，增加其經(jīng)濟價值。本章對不同竹齡得率、工業(yè)分析、元素分析和發(fā)熱量等考慮，獲得毛竹炭最佳焙燒原料。器設備毛竹材，浙江寧波興達公司提供，分干，然后加工成截面 100mm*20mm 的

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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本文編號：2805965