【摘要】：生物質(zhì)炭成型燃料具有加工成本較低、便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸、燃燒性能好、熱效率高、燃燒無(wú)煙等優(yōu)點(diǎn)。因此,對(duì)生物質(zhì)炭化及其成型燃料品質(zhì)特性的研究,對(duì)保護(hù)生態(tài)環(huán)境和森林資源以及開(kāi)發(fā)利用高品質(zhì)生物質(zhì)炭新能源,均具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。其中,工業(yè)分析組分與熱值是衡量生物質(zhì)燃料品質(zhì)的重要指標(biāo)。常規(guī)的化學(xué)分析方法步驟繁瑣、工作量大,需要熟練的操作人員,且不能滿(mǎn)足在線分析的要求。因此,工業(yè)上迫切需要能對(duì)生物質(zhì)原料的組分和熱值含量進(jìn)行快速測(cè)定的方法和檢測(cè)設(shè)備。 以松木、杉木和棉桿三種常見(jiàn)農(nóng)林生物質(zhì)為研究對(duì)象,以工業(yè)分析值為參比,利用光譜技術(shù)結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)建模方法,建立快速測(cè)定生物質(zhì)原料水分、揮發(fā)分、灰分、固定碳含量以及熱值的數(shù)學(xué)預(yù)測(cè)模型。在此基礎(chǔ)上研究其較佳的生物質(zhì)炭化工藝條件,分析了原料種類(lèi)、不同裝載量和最高炭化溫度等工藝參數(shù)變化對(duì)生物質(zhì)炭的揮發(fā)分、灰分、固定碳含量和熱值等熱工特性指標(biāo)以及炭化產(chǎn)率和能量得率的影響。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下： (1)基于光譜技術(shù)的農(nóng)林生物質(zhì)原料組分和熱值的快速檢測(cè) 應(yīng)用可見(jiàn)-近紅外光譜建模方法對(duì)松木、杉木和棉桿三種農(nóng)林廢棄物生物質(zhì)原料組分和熱值進(jìn)行了測(cè)定。相比原始光譜,一階導(dǎo)數(shù)光譜PLS模型不僅精度顯著提高,而且PLS模型潛變量個(gè)數(shù)較少,模型比較簡(jiǎn)單�；曳�、揮發(fā)分和水分測(cè)試精度較高,達(dá)到實(shí)用水平。固定碳和熱值測(cè)試精度一般,但仍可用于生物質(zhì)原料分類(lèi)。 (2)溫度與裝載量對(duì)生物質(zhì)炭化及其產(chǎn)物性能的影響 用馬弗爐與自制炭化裝置對(duì)松木、杉木和棉桿三種生物質(zhì)原料進(jìn)行炭化試驗(yàn),研究炭化溫度與裝載量對(duì)生物質(zhì)炭化后的揮發(fā)分、灰分、固定碳含量和熱值等理化性能指標(biāo)以及炭化產(chǎn)率和能量得率進(jìn)行分析研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在300～600℃溫度范圍內(nèi)的炭化過(guò)程是逐步熱解釋放揮發(fā)分的過(guò)程,且在此基礎(chǔ)上,每項(xiàng)熱工特性參數(shù)值都隨炭化溫度的變化而發(fā)生改變。隨溫度升高,炭化質(zhì)量不斷提高,500-C時(shí)三種生物質(zhì)炭產(chǎn)物的發(fā)熱量分別高達(dá)28.629MJ/kg、27.900MJ/kg和26.368MJ/kg,炭化程度達(dá)到高熱值煤的標(biāo)準(zhǔn)。隨溫度升高炭化產(chǎn)率和能量產(chǎn)率均隨之下降,在實(shí)驗(yàn)室條件下,原料裝載量增大,不僅能顯著提升炭化產(chǎn)物的品質(zhì)指標(biāo),同時(shí)也能增加能量得率。 (3)木薯淀粉膠及木質(zhì)素添加劑對(duì)生物質(zhì)炭成型燃料力學(xué)性能的影響 通過(guò)改變膠粘劑中淀粉含量、溫度和剪切速率等條件,探討了這些因素對(duì)木薯淀粉的流變學(xué)特性的影響�；瘜W(xué)改性木薯淀粉的黏度隨著溫度的升高而增加,隨著剪切速率的增加,剪切應(yīng)力隨之增大而黏度隨之減小,呈現(xiàn)了假塑性流體剪切變稀的現(xiàn)象。 炭成型塊的抗壓強(qiáng)度或抗跌碎強(qiáng)度隨膠粘劑含量的增大而增大,且兩者呈現(xiàn)了很好的線性關(guān)系。松木炭和棉桿炭成型塊中的施膠量以27.5%(淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)5.0%)較佳,杉木炭成型塊的施膠量則以30%(淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)5.6%)為較佳。 木質(zhì)素衍生物對(duì)松木、杉木以及棉桿炭成型塊的徑向抗壓熱強(qiáng)度和抗跌碎熱強(qiáng)度均有不同程度的提高,尤其以松木炭成型塊最為明顯,徑向抗壓熱強(qiáng)度提高將近56kPa,剩余質(zhì)量百分比和最大塊質(zhì)量百分比分別由71.8%和68.8%提高到了96.5%和88.1%。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：TK6

【參考文獻(xiàn)】

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