白酒酒糟水煤浆制备及性能研究

发布时间：2020-10-25 20:24

　　 白酒酒糟是酿酒行业附属产品,虽然目前对其应用研究较多,但其资源化利用率仍很低,而且酒糟大量堆积容易腐败变质,污染周遭环境。贵州是全国煤炭大省之一,拥有丰富的无烟煤资源,但无烟煤挥发分低、灰分高、燃点低,利用困难,开发无烟煤的高效和洁净利用途径,在节能环保以及经济方面都具有重要意义。用白酒酒糟与贵州无烟煤掺混制备白酒酒糟水煤浆(以下简称酒糟煤浆),既能利用酒糟与煤之间可能存在的协同效应,改善无烟煤的燃烧性能,又能减少煤的用量并充分利用生物质资源,解决废弃酒糟的资源化利用问题。本文对酒糟煤浆的成浆性能和燃烧特性进行了研究和探讨。研究主要包括以下几方面:1、通过测定不同酒糟煤浆制备条件,包括酒糟掺混比例、添加剂种类和用量、煤浆浓度、以及不同剪切速率下的酒糟煤浆的表观黏度、析水率和落棒比例,对酒糟煤浆的成浆性能进行探索。发现三种添加剂中,MF的降黏效果稍好于NNO,LS表现最差,随着分散剂含量的增加,酒糟煤浆黏度逐渐降低,三种分散剂含量均在0.5%时达到最佳降黏效果;酒糟煤浆表现为剪切变稀的状态,属于宾汉塑性流体;使用0.5%的MF作分散剂,表观黏度为1000mPa·s时,无烟煤单独制浆最大成浆浓度为70%,而掺混3%酒糟的酒糟煤浆定黏浓度为65.8%,稳定性在3天以上。酒糟煤浆浓度为62%时,酒糟最大掺混量小于9%,但浆体流动性极差,掺混7%酒糟时酒糟煤浆流动性、表观黏度稳定性综合表现较好,酒糟的添加使煤浆黏度显著升高,但同时能提高煤浆稳定性,通过对煤粉和酒糟的红外和扫描电镜分析,发现酒糟含有大量的亲水性含氧官能团,表面孔隙繁多,是影响酒糟煤浆成浆性能的主要原因。2、用浸油法和化学方法,在不同浸泡时间、溶液浓度、添加剂等条件下,对酒糟进行改性,并对改性前后酒糟掺混制浆效果进行了对比研究。对酒糟浸油法改性后,制浆降粘无明显效果,原因可能是植物油黏度相对较大,无法完全封堵酒糟表面孔隙,且容易引起颗粒聚集。用5%Fe2(SO4)3溶液和10%NaOH溶液改性后,浓度为62%时酒糟的最大掺混量从改性前的低于9%增大到11%左右;掺混比例为9%时,未改性酒糟制浆最大浓度为56.1%,无法满足水煤浆要求,而两种溶液改性后最大浓度分别提高至60.2%和61.1%。所以化学方法改性使酒糟煤浆黏度明显降低,较大程度提高了成浆性能,原因是溶液中金属离子与酒糟中-OH结合,且溶液破坏了酒糟中的木质素和纤维素等长碳链以及植物细胞结构,使酒糟孔隙减少,吸水能力变弱。3、通过热重分析实验,对酒糟煤浆的燃烧特性进行研究,发现掺混比例为3%和7%酒糟煤浆失重过程与未掺混酒糟的普通水煤浆基本相似,随温度升高,经历失水、挥发分析出及固定碳燃烧3个阶段。掺混0、3%、7%酒糟的煤浆着火温度分别为547℃、517℃和480℃,可燃性指数分别为7.637、8.635、10.556%·min-1·℃-2,综合燃烧特性指数分别为6.676、8.149、10.675%2·min-2·℃-3,所以随着酒糟掺混量的增大,酒糟煤浆着火温度明显降低,可燃性指数C和综合燃烧特性指数S均增大,酒糟的掺混提高了煤浆的燃烧性能;用Coats-Redfern法进行动力学分析,得出掺混0、3%、7%酒糟的酒糟煤浆燃烧活化能E分别为77.837、74.003、70.869KJ/mol,活化能随酒糟掺混比例的增大而减小,燃烧更加容易。通过扫描电镜和能谱分析以及酒糟的灰成分分析,得知添加酒糟能提高煤浆燃烧性能,原因是酒糟中的大量挥发分析出使固定碳孔隙增多,且挥发分提前燃烧改善了固定碳着火条件,而酒糟灰分中碱金属含量较多,其催化作用使酒糟煤浆活化能降低。
【学位单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TQ536;TS261.9
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    引言
    1.1 水煤浆技术研究进展
        1.1.1 发展水煤浆技术的意义
        1.1.2 国内外水煤浆技术研究现状
        1.1.3 水煤浆主要性能指标
        1.1.4 水煤浆制备方法
    1.2 生物质能研究进展
        1.2.1 生物质能定义
        1.2.2 生物质能特点及优势
        1.2.3 生物质能研究应用现状
    1.3 生物质与煤结合应用研究进展
        1.3.1 生物质与煤共气化制备可燃气体
        1.3.2 生物质与煤共燃烧
        1.3.3 生物质水煤浆技术
    1.4 无烟煤资源概况
    1.5 白酒酒糟利用概况
    1.6 本文研究意义与主要内容
        1.6.1 课题的提出及研究意义
        1.6.2 主要研究内容
第二章 实验总述
    2.1 实验材料及仪器设备
        2.1.1 实验原料
        2.1.2 实验仪器与药品
    2.2 实验方法
        2.2.1 酒糟煤浆制备流程
        2.2.2 酒糟煤浆成浆性能表征
        2.2.3 酒糟改性方法
        2.2.4 热重分析方法
        2.2.5 发热量测定
        2.2.6 Zeta电位测定
        2.2.7 傅里叶红外光谱测试
        2.2.8 扫描电镜/表面能谱分析
        2.2.9 XRD分析
        2.2.10 灰成分测定
第三章 酒糟煤浆成浆特性研究
    3.1 酒糟掺混量对水煤浆表观黏度的影响
    3.2 添加剂对表观黏度的影响
        3.2.1 分散剂种类影响
        3.2.2 分散剂添加量影响
    3.3 酒糟煤浆浓度对表观黏度的影响
    3.4 酒糟煤浆的流变特性
    3.5 酒糟煤浆的稳定性和流动性
    3.6 酒糟煤浆成浆微观机理探讨
        3.6.1 煤与酒糟分子官能团对成浆性的影响
        3.6.2 微观孔隙结构及元素组成对成浆性的影响
        3.6.3 酒糟掺混比例对水煤浆Zeta电位的影响
    3.7 本章小结
第四章 改性酒糟对酒糟煤浆成浆性能影响研究
    4.1 酒糟煤浆难成浆原因分析
    4.2 实验结果与讨论
        4.2.1 浸油法改性
        4.2.2 化学方法改性
        4.2.3 化学方法改性机理探讨
    4.3 本章小结
第五章 酒糟煤浆燃烧特性及燃烧动力学研究
    5.1 燃烧性能的表征
        5.1.1 燃烧特性表征参数
        5.1.2 着火特性
        5.1.3 可燃性指数
        5.1.4 综合燃烧特性指数
        5.1.5 燃尽特性指数
    5.2 实验结果与讨论
        5.2.1 燃烧特性曲线分析
        5.2.2 着火特性
        5.2.3 燃烧特性
        5.2.4 燃尽特性
    5.3 燃烧动力学分析
    5.4 酒糟微观结构及组成对酒糟煤浆燃烧性能的影响
    5.5 酒糟煤浆灰成分对燃烧特性的影响
    5.6 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
图版
致谢
附录

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本文编号：2855911