白酒酒糟是釀酒行業(yè)附屬產(chǎn)品,雖然目前對其應(yīng)用研究較多,但其資源化利用率仍很低,而且酒糟大量堆積容易腐敗變質(zhì),污染周遭環(huán)境。貴州是全國煤炭大省之一,擁有豐富的無煙煤資源,但無煙煤揮發(fā)分低、灰分高、燃點低,利用困難,開發(fā)無煙煤的高效和潔凈利用途徑,在節(jié)能環(huán)保以及經(jīng)濟方面都具有重要意義。用白酒酒糟與貴州無煙煤摻混制備白酒酒糟水煤漿(以下簡稱酒糟煤漿),既能利用酒糟與煤之間可能存在的協(xié)同效應(yīng),改善無煙煤的燃燒性能,又能減少煤的用量并充分利用生物質(zhì)資源,解決廢棄酒糟的資源化利用問題。本文對酒糟煤漿的成漿性能和燃燒特性進行了研究和探討。研究主要包括以下幾方面:1、通過測定不同酒糟煤漿制備條件,包括酒糟摻混比例、添加劑種類和用量、煤漿濃度、以及不同剪切速率下的酒糟煤漿的表觀黏度、析水率和落棒比例,對酒糟煤漿的成漿性能進行探索。發(fā)現(xiàn)三種添加劑中,MF的降黏效果稍好于NNO,LS表現(xiàn)最差,隨著分散劑含量的增加,酒糟煤漿黏度逐漸降低,三種分散劑含量均在0.5%時達到最佳降黏效果;酒糟煤漿表現(xiàn)為剪切變稀的狀態(tài),屬于賓漢塑性流體;使用0.5%的MF作分散劑,表觀黏度為1000mPa·s時,無煙煤單獨制漿最大成漿濃度為70%,而摻混3%酒糟的酒糟煤漿定黏濃度為65.8%,穩(wěn)定性在3天以上。酒糟煤漿濃度為62%時,酒糟最大摻混量小于9%,但漿體流動性極差,摻混7%酒糟時酒糟煤漿流動性、表觀黏度穩(wěn)定性綜合表現(xiàn)較好,酒糟的添加使煤漿黏度顯著升高,但同時能提高煤漿穩(wěn)定性,通過對煤粉和酒糟的紅外和掃描電鏡分析,發(fā)現(xiàn)酒糟含有大量的親水性含氧官能團,表面孔隙繁多,是影響酒糟煤漿成漿性能的主要原因。2、用浸油法和化學(xué)方法,在不同浸泡時間、溶液濃度、添加劑等條件下,對酒糟進行改性,并對改性前后酒糟摻混制漿效果進行了對比研究。對酒糟浸油法改性后,制漿降粘無明顯效果,原因可能是植物油黏度相對較大,無法完全封堵酒糟表面孔隙,且容易引起顆粒聚集。用5%Fe2(SO4)3溶液和10%NaOH溶液改性后,濃度為62%時酒糟的最大摻混量從改性前的低于9%增大到11%左右;摻混比例為9%時,未改性酒糟制漿最大濃度為56.1%,無法滿足水煤漿要求,而兩種溶液改性后最大濃度分別提高至60.2%和61.1%。所以化學(xué)方法改性使酒糟煤漿黏度明顯降低,較大程度提高了成漿性能,原因是溶液中金屬離子與酒糟中-OH結(jié)合,且溶液破壞了酒糟中的木質(zhì)素和纖維素等長碳鏈以及植物細(xì)胞結(jié)構(gòu),使酒糟孔隙減少,吸水能力變?nèi)酢?、通過熱重分析實驗,對酒糟煤漿的燃燒特性進行研究,發(fā)現(xiàn)摻混比例為3%和7%酒糟煤漿失重過程與未摻混酒糟的普通水煤漿基本相似,隨溫度升高,經(jīng)歷失水、揮發(fā)分析出及固定碳燃燒3個階段。摻混0、3%、7%酒糟的煤漿著火溫度分別為547℃、517℃和480℃,可燃性指數(shù)分別為7.637、8.635、10.556%·min-1·℃-2,綜合燃燒特性指數(shù)分別為6.676、8.149、10.675%2·min-2·℃-3,所以隨著酒糟摻混量的增大,酒糟煤漿著火溫度明顯降低,可燃性指數(shù)C和綜合燃燒特性指數(shù)S均增大,酒糟的摻混提高了煤漿的燃燒性能;用Coats-Redfern法進行動力學(xué)分析,得出摻混0、3%、7%酒糟的酒糟煤漿燃燒活化能E分別為77.837、74.003、70.869KJ/mol,活化能隨酒糟摻混比例的增大而減小,燃燒更加容易。通過掃描電鏡和能譜分析以及酒糟的灰成分分析,得知添加酒糟能提高煤漿燃燒性能,原因是酒糟中的大量揮發(fā)分析出使固定碳孔隙增多,且揮發(fā)分提前燃燒改善了固定碳著火條件,而酒糟灰分中堿金屬含量較多,其催化作用使酒糟煤漿活化能降低。
【學(xué)位單位】：貴州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：TQ536;TS261.9
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    引言
    1.1 水煤漿技術(shù)研究進展
        1.1.1 發(fā)展水煤漿技術(shù)的意義
        1.1.2 國內(nèi)外水煤漿技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.1.3 水煤漿主要性能指標(biāo)
        1.1.4 水煤漿制備方法
    1.2 生物質(zhì)能研究進展
        1.2.1 生物質(zhì)能定義
        1.2.2 生物質(zhì)能特點及優(yōu)勢
        1.2.3 生物質(zhì)能研究應(yīng)用現(xiàn)狀
    1.3 生物質(zhì)與煤結(jié)合應(yīng)用研究進展
        1.3.1 生物質(zhì)與煤共氣化制備可燃?xì)怏w
        1.3.2 生物質(zhì)與煤共燃燒
        1.3.3 生物質(zhì)水煤漿技術(shù)
    1.4 無煙煤資源概況
    1.5 白酒酒糟利用概況
    1.6 本文研究意義與主要內(nèi)容
        1.6.1 課題的提出及研究意義
        1.6.2 主要研究內(nèi)容
第二章 實驗總述
    2.1 實驗材料及儀器設(shè)備
        2.1.1 實驗原料
        2.1.2 實驗儀器與藥品
    2.2 實驗方法
        2.2.1 酒糟煤漿制備流程
        2.2.2 酒糟煤漿成漿性能表征
        2.2.3 酒糟改性方法
        2.2.4 熱重分析方法
        2.2.5 發(fā)熱量測定
        2.2.6 Zeta電位測定
        2.2.7 傅里葉紅外光譜測試
        2.2.8 掃描電鏡/表面能譜分析
        2.2.9 XRD分析
        2.2.10 灰成分測定
第三章 酒糟煤漿成漿特性研究
    3.1 酒糟摻混量對水煤漿表觀黏度的影響
    3.2 添加劑對表觀黏度的影響
        3.2.1 分散劑種類影響
        3.2.2 分散劑添加量影響
    3.3 酒糟煤漿濃度對表觀黏度的影響
    3.4 酒糟煤漿的流變特性
    3.5 酒糟煤漿的穩(wěn)定性和流動性
    3.6 酒糟煤漿成漿微觀機理探討
        3.6.1 煤與酒糟分子官能團對成漿性的影響
        3.6.2 微觀孔隙結(jié)構(gòu)及元素組成對成漿性的影響
        3.6.3 酒糟摻混比例對水煤漿Zeta電位的影響
    3.7 本章小結(jié)
第四章 改性酒糟對酒糟煤漿成漿性能影響研究
    4.1 酒糟煤漿難成漿原因分析
    4.2 實驗結(jié)果與討論
        4.2.1 浸油法改性
        4.2.2 化學(xué)方法改性
        4.2.3 化學(xué)方法改性機理探討
    4.3 本章小結(jié)
第五章 酒糟煤漿燃燒特性及燃燒動力學(xué)研究
    5.1 燃燒性能的表征
        5.1.1 燃燒特性表征參數(shù)
        5.1.2 著火特性
        5.1.3 可燃性指數(shù)
        5.1.4 綜合燃燒特性指數(shù)
        5.1.5 燃盡特性指數(shù)
    5.2 實驗結(jié)果與討論
        5.2.1 燃燒特性曲線分析
        5.2.2 著火特性
        5.2.3 燃燒特性
        5.2.4 燃盡特性
    5.3 燃燒動力學(xué)分析
    5.4 酒糟微觀結(jié)構(gòu)及組成對酒糟煤漿燃燒性能的影響
    5.5 酒糟煤漿灰成分對燃燒特性的影響
    5.6 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻
圖版
致謝
附錄

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本文編號：2855911