【摘要】：由于化石能源短缺的情況逐漸嚴(yán)重,生物質(zhì)秸稈的燃燒利用開始受到人們的廣泛關(guān)注。生物質(zhì)能源是地球上唯一可再生的清潔能源,因其具有揮發(fā)分比重大、炭活性強、燃燒后排放物對環(huán)境危害小等的特點,非常適宜于大量的開發(fā)和轉(zhuǎn)化利用,是一種對環(huán)境友好型的燃料。然而,隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展,我國廣大農(nóng)村地區(qū)的能源結(jié)構(gòu)也發(fā)生了巨大的變化,大量的秸稈被遺棄或就地焚燒在田間地頭,造成了嚴(yán)重的資源浪費和環(huán)境污染。目前,我國秸稈的利用方式主要包括直接燃燒、熱解、發(fā)酵等方式,秸稈燃燒利用方式主要有懸浮燃燒、傳統(tǒng)散燒、打捆燃燒、致密成型燃燒四種燃燒方式。但在這四種燃燒方式中,傳統(tǒng)散燒燃燒效率低,懸浮燃燒飛灰嚴(yán)重,秸稈不易運儲,成型燃燒耗能高,而秸稈打捆燃燒方式綜合了以上三種燃燒方式的優(yōu)點,打捆燃料增加了秸稈類生物質(zhì)的密度,便于運輸和儲存,同時,打捆方式相較于壓縮成型方式,耗能較少,因此,打捆燃燒是未來最具發(fā)展前景的燃燒方式。本論文主要從以下三個方面開展了研究工作:(1)捆燒燃燒特性實驗和灰特性實驗:論文采用TG-DTG聯(lián)用技術(shù)對常見的玉米秸稈散燒、打捆、成型三種燃燒方式進行了熱重實驗分析,通過對實驗數(shù)據(jù)進行計算和作圖,得到了三種燃燒方式下的燃燒特性指數(shù),并做出對比,找出捆燒與其他兩種燃燒方式的不同。實驗結(jié)果表明:捆燒和散燒、成型燃燒一樣,都要經(jīng)歷水分蒸發(fā)、揮發(fā)分的析出以及固定碳的燃燒和燃盡三個階段;由于打捆燃料具有獨特的尺寸結(jié)構(gòu),不利于燃料內(nèi)部進行傳熱傳質(zhì),其揮發(fā)分的析出峰值時間晚于其他燃燒方式,捆燒揮發(fā)分析出特性Rv為0.3250×1~(0-3)·K~(-2)·min~(-1)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于散燒和成型燃燒方式;打捆燃料內(nèi)部的揮發(fā)分不易析出,析出過程較為平穩(wěn),并維持較長時間;在固定碳的燃燒階段,打捆燃料失重存在更為顯著的峰值點;論文自主設(shè)計了捆燒實驗臺,通過捆燒實驗臺模擬打捆燃料的實際燃燒過程,對熱重實驗結(jié)果進行了實驗驗證,實驗結(jié)果表明兩者具有相似性。論文還對秸稈捆燒燃料的灰分進行了一系列灰特性實驗,得出了捆燒灰分的各項灰特性參數(shù):捆燒灰分浸潤性平均值為10.21mm/min,8.0,具有良好的浸潤性,為親水性物質(zhì);捆燒灰分吸濕性24小時的實驗平均值為6.315%,48小時實驗的平均值為7.147%,捆燒灰分為高吸濕性的粉塵顆粒;捆燒灰分的比電阻平均值為1.953×106Ω.cm,接近低比電阻范圍�；姨匦詫嶒灻鞔_了捆燒灰分的物化特性,對以后的捆燒設(shè)備除塵設(shè)計具有一定的指導(dǎo)意義。(2)捆燒設(shè)備除塵設(shè)計:論文將打捆燃料的燃燒特性與捆燒鍋爐供風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計相結(jié)合,采用分段式供風(fēng),提出了一種新型鍋爐供風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計思路。同時,還根據(jù)秸稈打捆燃料的尺寸結(jié)構(gòu)特點,對捆燒鍋爐進行結(jié)構(gòu)選型,并對鍋爐整體進行了設(shè)計計算。文中還根據(jù)捆燒灰分的灰特性指數(shù)選取了最適宜的除塵器——水膜除塵器和靜電除塵器,兩級除塵方式。使捆燒鍋爐在清潔高效燃燒的同時,煙氣能達到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。(3)捆燒設(shè)備實驗驗證:論文最后對課題組所設(shè)計的捆燒鍋爐進行了實驗驗證,實驗結(jié)果表明:捆燒鍋爐排放煙氣中煙塵含量平均為27mg·m~(-3)左右,低于國家排放標(biāo)準(zhǔn)50mg·m~(-3)。
【圖文】：

而后逐年有所下降，根據(jù)最新數(shù)據(jù)顯示，，到 2015 年為止，石油占據(jù)化石能源消耗總體的32.9%；天然氣所占的份額不斷提升，由 1965 年的 15.8%上升到了 2015 年的 23.9%，提高了大約 8 個百分點。隨著人們能源危機意識的增強，各類可再生能源也受到了人們的廣泛關(guān)注，在過去的幾十年里，可再生能源占一次能源利用的比重一直呈現(xiàn)快速增長的趨勢，從1965 年的 5.6%，到最近的數(shù)據(jù)顯示可再生能源已經(jīng)占到了一次能源利用的 9.6%，具體統(tǒng)計數(shù)據(jù)如圖 1-1 所示：

圖 1-2 2015 年和 2035 年世界一次能源消費結(jié)構(gòu)Figure 1-2 Structure of world primary energy consumption, 2015 and 2035數(shù)據(jù)來源：BP.StatisticalReview Of World Energy 2016，以及 BP、IEA 預(yù)測數(shù)據(jù)。1.2.2 生物質(zhì)捆燒技術(shù)捆燒就是將秸稈類生物質(zhì)打捆后整體直接進行燃燒。丹麥等國外的捆燒研究開展最早，技術(shù)較為為成熟，丹麥早在上個世紀(jì) 70 年代就已經(jīng)開始使用整捆秸稈進行燃燒，第一批燃燒整捆秸稈鍋爐的性能比較差，燃燒效率只有 30%～40%，而且煙氣中的 CO 濃度較高。在1990 年，丹麥政府制定能源計劃以求減少 CO2的排量，由于生物質(zhì)能源可以實現(xiàn) CO2的零排放，丹麥就開始鼓勵用生物質(zhì)鍋爐來代替小型燃用化石燃料的鍋爐。1995 年，丹麥就制定了秸稈鍋爐補貼計劃，秸稈鍋爐的應(yīng)用規(guī)模有了顯著提高。2002 年，丹麥政府又頒布了新的補貼制度，鍋爐想要獲得補助就必須要通過型號核準(zhǔn)測試，各項指標(biāo)要達到排放標(biāo)準(zhǔn)，
【學(xué)位授予單位】：河南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TK6;S216

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本文編號：2657613