【摘要】：能源危機(jī)和環(huán)境問題嚴(yán)重已經(jīng)成為制約國家經(jīng)濟(jì)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(tái)。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(chǔ)運(yùn)成本大,研究以焙燒原理為基礎(chǔ)的技術(shù),可以有效改善原料的儲(chǔ)存和運(yùn)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(yīng)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(jié)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(biāo),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(gè)外在可變影響因素對成型燃料品質(zhì)特性的單獨(dú)影響,得出的結(jié)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(yīng)曲面設(shè)計(jì)優(yōu)化最終經(jīng)軟件分析,在本次試驗(yàn)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(gè)響應(yīng)值,聯(lián)系實(shí)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(xué)鍵的斷裂和重新結(jié)合,而是依靠分子間力的作用緊密結(jié)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(jié)作用而緊密結(jié)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(shí)驗(yàn),得出隨著輻射熱通量增加,毛竹焙燒炭成型燃料的點(diǎn)燃時(shí)間縮短,點(diǎn)燃時(shí)間均方根倒數(shù)與輻射熱通量之間成線性關(guān)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(shí)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(xué)位授予單位】：浙江農(nóng)林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(jī)進(jìn)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(jī)里進(jìn)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(jī)，中大規(guī)模的機(jī)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(chǔ)料箱輸送至成型機(jī)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(jìn)行二次干燥，干燥后再進(jìn)行預(yù)炭化、炭化、煅燒、保溫和冷卻等階段，過程中會(huì)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(yù)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(fēng)機(jī)抽出冷凝后會(huì)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(jī)成型。成型的炭棒放置供干箱中烘干，即可得到成品。關(guān)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(shí)驗(yàn)對象進(jìn)行成型工藝研究，發(fā)現(xiàn)施比 35%，靜固時(shí)間 24h，成型壓力 2.5MPa 時(shí)，所制的煙稈炭成型塊力學(xué)性能最佳劉宇等[32]對林木剩余物為實(shí)驗(yàn)對象進(jìn)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(jī)

物作為一種固體生物質(zhì)能源利用時(shí)，爛、容積密度小，貯運(yùn)過程占據(jù)很大空術(shù)將毛竹材進(jìn)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(jì)價(jià)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(shè)備毛竹材，浙江寧波興達(dá)公司提供，分干，然后加工成截面 100mm*20mm 的

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2805965