【摘要】：隨著化石燃料資源的日漸減少和其在燃燒時對環(huán)境造成的嚴重污染，生物質(zhì)替代能源研究成為國際研究熱點，對于新疆而言，棉桿資源豐富，合理利用生物質(zhì)炭化技術意義很大。 為了提高生物質(zhì)秸稈的利用效率，本文以棉花桿為實驗樣本，同時分析各種生物質(zhì)之間的內(nèi)在結(jié)構(gòu)和炭化工藝過程。依照節(jié)能環(huán)保的原則，設計了一套外熱式的生物質(zhì)秸稈炭化爐，并對其在理論計算上和實際生產(chǎn)中做出了檢驗。探尋其在生產(chǎn)過程中最優(yōu)工藝條件。具體研究內(nèi)容如下： （1）通過對生物質(zhì)的熱解炭化過程進行理論的分析，了解了生物質(zhì)熱解炭化過程的基本炭化工藝過程，并通過分析古今生物質(zhì)炭化技術的優(yōu)劣，初步確定了設計生物質(zhì)秸稈炭化爐的基本工藝需求：外熱、整體炭化、間歇式 （2）設計一款不需要將秸稈粉碎壓型，直接捆扎炭化的外燃式生物質(zhì)秸稈炭化爐，確定了爐體的基本尺寸、煙氣流向、加熱炭化等基本工藝流程。并通過理論計算和初步試驗研究，證明了該款外熱式生物質(zhì)秸稈炭化爐不論在理論上還是實際生產(chǎn)中，都能實現(xiàn)優(yōu)秀的炭化作用。該外熱式生物質(zhì)秸稈炭化爐的在一定條件下，可以理論上不需消耗外界熱源，單靠自身產(chǎn)生的熱能和天燃氣發(fā)熱，實現(xiàn)連續(xù)炭化。并且由炭化所制取的各種木炭，品質(zhì)優(yōu)良。 （3）分析了生物質(zhì)秸稈炭化產(chǎn)物的評判標準，，并通過單因素試驗，確定了影響木炭固定碳含量和炭化比表面積的三個因素。通過正交試驗發(fā)現(xiàn)：在置信區(qū)間90%時，對于木炭的炭化比表面積，反應的最終溫度影響非常顯著，反應的升溫速度影響一般顯著，而保溫時間的影響不顯著。 （4）為了尋找最優(yōu)的工藝過程，通過梯度發(fā)尋優(yōu)。基于minitab軟件響應曲面設計，得到最優(yōu)工藝條件為：最終溫度650℃、溫度上升速度143℃/h。保溫時間4.33h（4小時20分鐘）。通過化驗得知，在該工藝條件下制得的木炭成碳率27.2%，固定碳含量為83.5%，炭化比表面積為9.038g/m~2。
【圖文】：

圖 1-1 生物質(zhì)轉(zhuǎn)化技術Fig1-1 Conversion technologies diagram of Biomas.1 生物質(zhì)直燃技術 利用生物質(zhì)原料生產(chǎn)熱能的傳統(tǒng)辦法是直接燃燒，燃燒過程中產(chǎn)生的能量生電能或供熱。爐灶燃燒技術是最為古老的方法，可用于燒飯、房間的加熱的利用效率，只能達到 10%-30%左右[32]。生物質(zhì)能鍋爐燃燒技術利用效率可的提高，接近石化能源的利用效率，但是投資過高，不適合分散的小規(guī)模投型技術解決了生物質(zhì)形狀各異，堆積密度小且較松散，運輸和儲存不方便的了生物質(zhì)的使用效率，延長了燃燒時間，但是所需的燃燒設備的運行成本較合企業(yè)對原有技術進行改造，在不重復投資的前提下，用生物質(zhì)代替煤，已目的[33、34]。直接燃燒轉(zhuǎn)化發(fā)電是在生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術路線上采取的另一種形式，全年生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化發(fā)電裝機總?cè)萘客黄屏?200 萬千瓦。以農(nóng)作物廢棄秸稈進行轉(zhuǎn)目是新建發(fā)電的項目主要形式（例如山東單縣秸稈直燃發(fā)電項目和江蘇宿遷電項目），更進一步的，對探索混合秸稈 煤粉進行燃燒轉(zhuǎn)化發(fā)電的項目進行發(fā)電廠有位于山東的棗莊，十里泉）[35]；其中，熱能電能聯(lián)合生產(chǎn)項目主要在

6 圖 1-2 課題研究技術路線Fig.1-2 the technological route of the research豐富的棉花秸稈資源來看，并結(jié)合已有的文獻和國內(nèi)外投入生產(chǎn)實花秸稈為主要研究對象的生物質(zhì)秸稈炭化技術具有很大的發(fā)展前景型、連續(xù)式的炭化機械，用于將采摘后的棉花秸稈炭化還田，并取燃氣等資源必將有立竿見影的經(jīng)濟效益。
【學位授予單位】：石河子大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TK6

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 曹穩(wěn)根;段紅;;我國生物質(zhì)能資源及其利用技術現(xiàn)狀[J];安徽農(nóng)業(yè)科學;2008年14期

2 楊波;賈孟立;祝建杰;;戶用生物質(zhì)半氣化炊事爐研究[J];安徽農(nóng)業(yè)科學;2010年31期

3 吳根;白麗梅;于洋;牛福生;;生物質(zhì)轉(zhuǎn)化能源技術的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢探討[J];環(huán)境科學與管理;2008年01期

4 駱清國;劉紅彬;龔正波;;柴油機缸體—缸套—缸蓋—冷卻水整體耦合傳熱仿真研究[J];車用發(fā)動機;2009年01期

5 FRIEDRICH Klaus;SREEKALA Meyyarappallil Sadasivan;LEHMANN Bjoern;容敏智;章明秋;;納米SiO_2/聚丙烯復合材料的微觀結(jié)構(gòu)[J];復合材料學報;2006年01期

6 郭艷,王W

本文編號：2671131