煙稈是煙草摘收之后的剩余物。當(dāng)前各地對(duì)大量煙稈的處置大多采取曬干焚燒或丟棄于田間地頭等方式,既污染環(huán)境又浪費(fèi)可再生資源。煙稈屬木質(zhì)纖維類原料,在炭化利用方面有較大潛能,但目前對(duì)煙稈炭化利用方面的研究報(bào)道較少。本文圍繞煙稈生物質(zhì)炭化、炭成型塊的制備及性能表征這一主題,研究炭化溫度、最高溫度保持時(shí)間和升溫速率等炭化條件參數(shù)對(duì)其炭化產(chǎn)物得率分布的影響。然后,對(duì)不同條件下制備的煙稈炭的品質(zhì)特性進(jìn)行表征,包括工業(yè)分析成分(揮發(fā)分、灰分和固定碳)、熱值、元素含量、比表面積和孔容孔徑分布特性,探討炭化條件對(duì)煙稈炭品質(zhì)的影響規(guī)律。在此基礎(chǔ)上,研究煙稈炭的膠粘與擠壓成型工藝,主要考察炭粉與膠粘劑配比、混合物靜置時(shí)間、成型壓力等因素對(duì)炭成型塊的抗跌碎強(qiáng)度和徑向抗壓強(qiáng)度等力學(xué)特性的影響,探明成型工藝與炭成型塊力學(xué)特性之間的關(guān)系。主要研究成果如下： (1)炭化條件對(duì)煙稈熱解產(chǎn)物得率的影響 隨著炭化溫度的增加煙稈炭得率降低。從350℃上升到400℃,炭得率顯著降低；溫度高于400℃時(shí),降低程度減緩。350-600℃,焦油與熱解氣得率呈明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系。適中的保持時(shí)間有利于獲得較高的得炭率。保持時(shí)間為3h時(shí),炭得率為42%,高于其他水平;隨著保持時(shí)間增加,焦油得率降低,熱解氣得率增加。升溫速率的變化對(duì)炭得率影響較小,但在較慢的升溫速率條件下獲得的煙稈炭品質(zhì)較好。 (2)炭化條件對(duì)煙稈炭性能的影響 為制備較優(yōu)性能的作為燃料用途的煙稈炭,炭化溫度宜控制在400-450℃,保持時(shí)間3h,升溫速率為5℃/min。生物質(zhì)炭的比表面積隨著炭化溫度、保持時(shí)間的增加而增大。在單因素試驗(yàn)中,炭化溫度為600℃,保持時(shí)間4h,升溫速率15℃/min得到的煙稈炭的SBET最高。炭化溫度600℃,保持時(shí)間4h,升溫速率10℃/min有利于制得具有較大累積孔容積的煙稈炭。 (3)工藝條件對(duì)基于木薯淀粉膠粘劑的煙稈炭成型塊力學(xué)特性的影響 當(dāng)膠粘劑比例在20-40%范圍變化時(shí),炭成型塊的抗跌碎強(qiáng)度和徑向抗壓強(qiáng)度先增強(qiáng)后減弱,在膠粘劑比例為35%(靜置時(shí)間18h,成型壓力2.5MPa)時(shí)力學(xué)性能最佳。其在跌落3次后的質(zhì)量保留率達(dá)97%,徑向抗壓強(qiáng)度達(dá)到10.952kPa,明顯高于其他水平。當(dāng)炭粉與膠粘劑混合物靜置時(shí)間在6-30h變化時(shí),炭成型塊力學(xué)性能先增強(qiáng)后減弱,在靜置時(shí)間為24h(膠粘劑比例30%,成型壓力2.5MPa)時(shí)力學(xué)性能最佳。其在跌落3次后的質(zhì)量保留率為81.7%,徑向抗壓強(qiáng)度也最佳。當(dāng)成型壓力在2.0-3.5MPa范圍變化時(shí),成型壓力2.5-3.0MPa制備的煙稈炭成型塊力學(xué)特性較佳。成型壓力為2.5MPa(膠粘劑比例30%,靜置時(shí)間18h)的炭成型塊在跌落3次后質(zhì)量保留率最大,達(dá)到94.6%。而3.0MPa制備的炭成型塊徑向抗壓強(qiáng)度為7.761kPa,略高于2.5MPa炭塊的6.695MPa。 (4)添加膠粘劑對(duì)煙稈炭的熱值影響不顯著,但揮發(fā)分含量有明顯增加,灰分含量減少；膠粘劑添加比例越大,兩者的變化幅度也越大。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：S216.2
【部分圖文】：

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 第2章炭化條件對(duì)熱解產(chǎn)物得率的影響(3)可隨時(shí)改變功率以調(diào)節(jié)升溫速率；(4)設(shè)有高溫?zé)峤鈸]發(fā)氣體冷卻裝置和可燃?xì)怏w凈化裝置；(5)實(shí)時(shí)顯示炭化鲞內(nèi)熱解溫度隨時(shí)間的變化，并自動(dòng)存儲(chǔ)熱解溫度隨時(shí)間變化等工藝參數(shù)數(shù)據(jù)。BSA224S-CW型電子天平，賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司。

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 第2章炭化條件對(duì)熱解產(chǎn)物得率的影響(3)可隨時(shí)改變功率以調(diào)節(jié)升溫速率；(4)設(shè)有高溫?zé)峤鈸]發(fā)氣體冷卻裝置和可燃?xì)怏w凈化裝置；(5)實(shí)時(shí)顯示炭化鲞內(nèi)熱解溫度隨時(shí)間的變化，并自動(dòng)存儲(chǔ)熱解溫度隨時(shí)間變化等工藝參數(shù)數(shù)據(jù)。BSA224S-CW型電子天平，賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司。

第4章膠粘劑對(duì)煙稈炭成型燃料力學(xué)特性的影響形見圖4.1。圖4.1成型模具Figure 4.1 The mould and the design sketch4.2.3改性木薯淀粉膠枯劑的制備取100ml水，恒溫水洛鍋加溫至6(rC后，加入50g淀粉，拔拌條件下加入1ml濃出304、0.9gKMn04配成的溶液，氧化1 h。充分氧化后加入50 m丨水，然后加入4 g NaOH配制成的溶液，糊化20 min后加入1 g棚砂交聯(lián)。最后樸水，總用水量為300 g,使淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到14% (鄭文嫣等
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