油茶壳炭粉成型及其燃烧性能研究

发布时间：2020-08-18 16:46

【摘要】：我国是农业大国,每年农业剩余物的产生量十分巨大,但是利用率低,大多数只能就地燃烧,不仅对环境造成污染,还导致能源的浪费。农业剩余物属木质纤维素类原料,在炭化利用方面前景广阔。本文以自制的连续热解设备进行热解实验,以得到的油茶壳炭粉作为主要材料,应用万能试验机对加入不同比例黏结剂的油茶壳炭粉进行压缩成型,研究成型参数以及黏结剂的添加量对炭粉成型颗粒的挤出密度、松弛密度、径向抗压力、比能耗的影响规律。利用扫描电镜来分析油茶壳炭粉颗粒燃料的微观结构,利用热重分析仪对比油茶壳炭粉成型前后的燃烧性能。主要研究内容如下:(1)工艺条件对成型燃料品质的影响利用万能试验机将热解得到的油茶壳炭粉挤压成柱状燃料,通过改变不同的成型压力、成型温度、物料的含水率,挤压成型,测试成型后的油茶壳炭粉颗粒的径向抗压力、挤出密度、松弛密度、比能耗。结果表明:成型压力的增大可以提高成型颗粒的品质,但成型压力的增大使耗能增加,成型压力在6~8k N时效果较好。随着成型温度的升高,物料中的水分不断蒸发减少,黏结剂的性质亦发生变化,成型温度在80~100℃时效果较好。随着物料含水率的增加能耗降低,但是水分添加量过多成型质量变差,最佳含水量范围为15%~20%。(2)不同黏结剂对成型燃料的影响本试验的黏结剂选用纤维素、木质素、氧化淀粉,研究在成型压力为6k N、成型温度为80℃、物料含水量为20%、不同黏结剂以及添加量不同对成型颗粒的影响。以氧化淀粉作为黏结剂的成型燃料外表平滑,密度大。选用木质素作为黏结剂的成型燃料的径向抗压力较大。氧化淀粉和木质素均可作为油茶壳炭粉成型的黏结剂。利用扫描电镜对加入不同种类黏结剂的油茶壳炭粉成型燃料颗粒进行观察,电镜观察分析表明:炭粉单独成型颗粒的表面非常粗糙,成型效果较差。加入三种黏结剂的成型燃料颗粒的表面较为光滑,炭粉颗粒间的连接主要是由黏结剂的相互黏结、缠绕、自锁达到成型的目的,成型颗粒的成型效果较好。(3)成型燃料燃烧性能的研究利用热重分析仪和量热仪对成型原料及成型后的颗粒进行燃烧试验,结果表明,油茶壳炭粉的热值远高于生物质燃料的热值,成型燃料颗粒的燃烧主要发生在固定炭燃烧阶段,在500℃左右时燃烧速度最大。油茶壳炭粉的着火点约为380℃,混入黏结剂可以降低点燃的外推起始反应温度,当纤维素的添加量在13%时可以使外推起始反应温度降低到317℃,氧化淀粉的添加量为9%时外推起始反应温度可以降低到324.7℃,木质素添加量为9%时外推起始反应温度降低到356.9℃。
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S216

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本文编号：2796477