【摘要】：生物質(zhì)能是人類賴以生存的重要能源,它僅次于煤炭、石油和天然氣,居于世界能源消費總量的第四位,在整個能源系統(tǒng)中占有重要地位。我國的生物質(zhì)資源十分豐富,但是生物質(zhì)能量密度低、分布不集中,限制了生物質(zhì)的規(guī)模生產(chǎn)和利用,而生物質(zhì)成型技術(shù)和熱解技術(shù)可有效地解決上述問題,使生物質(zhì)資源得到有效利用。 本論文根據(jù)不同生物質(zhì)資源的化學(xué)成分分析、原料工業(yè)分析及對應(yīng)的生物質(zhì)炭工業(yè)分析,選取竹材、松木屑和核桃殼為原料,采用螺旋擠壓成型設(shè)備,把原料壓縮成棒狀燃料。試驗研究了生物質(zhì)成型燃料成型的影響因素和物理性能,得出適宜的成型溫度在170-200℃之間,適宜的原料粒度應(yīng)大于40目,適宜的原料含水率范圍是9%-11%,這為生物質(zhì)成型燃料的生產(chǎn)和使用提供基礎(chǔ)理論數(shù)據(jù)。 利用熱分析技術(shù)研究了竹材、松木屑和核桃殼的熱解過程,分析了此類生物質(zhì)的熱解規(guī)律。通過改變熱解溫度、升溫速率和熱解時間,研究了這些因素對竹材、松木屑、核桃殼、竹材與核桃殼的混合物、松木屑與核桃殼的混合物熱解成炭的性能影響。采用正交實驗和多指標(biāo)直觀分析法,通過各因素對成型炭性能參數(shù)影響的綜合分析評價,得到了竹材的最佳熱解溫度是400℃、最佳升溫速率是10℃/min、最佳熱解時間是30min,松木屑最佳熱解溫度是400℃、最佳升溫速率是5℃/min、最佳熱解時間是30min,核桃殼的最佳熱解溫度是500℃、最佳升溫速率是5℃/min,最佳熱解時間是30min,為竹材、松木屑和核桃殼的綜合利用提供依據(jù)。 對生物質(zhì)炭進行了工業(yè)分析,得到松木炭的固定碳含量達到一級標(biāo)準(zhǔn),由竹材、核桃殼、75%核桃殼25%竹材和75%核桃殼25%松木屑制備的生物質(zhì)炭達到優(yōu)級標(biāo)準(zhǔn)。對生物質(zhì)炭進行發(fā)熱量測定,得出生物質(zhì)炭的發(fā)熱量大致在32MJ/kg-34MJ/kg,作為固體燃料的燃燒效果優(yōu)于生物質(zhì)原料。對生物質(zhì)炭進行化學(xué)活性分析得到,生物質(zhì)炭的化學(xué)活性與溫度有著密切的聯(lián)系,3種生物質(zhì)炭的化學(xué)活性隨溫度的升高先急劇上升,之后趨于平緩,竹炭、松木炭和核桃殼炭3種生物質(zhì)炭的還原率分別可達90.17%、86.46%和92.34%,由此可見,3種生物質(zhì)炭的反應(yīng)性能較好。對生物質(zhì)炭進行結(jié)構(gòu)參數(shù)分析,結(jié)合炭產(chǎn)物的SEM分析,確定生物質(zhì)炭表面主要是中孔和大孔結(jié)構(gòu)。 對生物質(zhì)熱解燃?xì)膺M行了GC分析,確定在熱解過程中產(chǎn)生的氣體主要成分為CO、H2、C02、CH4、C2H4、C2H6。熱解溫度對熱解燃?xì)獾某煞址植计鹬鴽Q定性的作用,升高熱解溫度有利于燃?xì)獾纳�。通過計算生物質(zhì)熱解燃?xì)獾拿芏戎岛蜔嶂?發(fā)現(xiàn)生物質(zhì)熱解燃?xì)獾拿芏却笾聻?.0kg/m3-1.7kg/m3,隨著熱解溫度的升高燃?xì)饷芏冉档�；燃�(xì)鉄嶂荡笾聻?2000kJ/m3-16500kJ/m3,屬于中值燃?xì)?燃?xì)鉄嶂惦S熱解溫度的升高,先升高后下降,這可能和氣體含量隨溫度的變化有關(guān)。 對熱解得到的焦油進行分析,得到生物質(zhì)焦油的熱值大致在32MJ/kg-34MJ/kg,生物質(zhì)焦油只含極少量的氮且都不含硫,所以可將生物質(zhì)焦油作為一種循環(huán)環(huán)保液體燃料使用。對生物質(zhì)焦油進行GC-MS分析,結(jié)果表明生物質(zhì)焦油是復(fù)雜的有機化合物的混合物,包含了大部分的有機物類別,大致可分為芳香族、機酸、醛酮類、醇類、酯類、呋喃類、吡喃類和脫水糖類八大類,其中芳香族化合物占總量的50%左右,而芳香族化合物中又以酚類居多。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TK6

【參考文獻】

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