锯末、树叶和麦秆生物质燃料压缩成型工艺的实验研究

发布时间：2020-04-17 00:38

【摘要】：生物质能源是一种可再生的清洁能源。生物质压缩成型是将生物质转化为生物质能源的有效途径之一。本文分别以锯末、树叶和麦秆为原料,采用常温压缩成型工艺,利用粉末压片机将锯末、树叶和麦秆压缩为成型燃料。针对生物质燃料压缩成型工艺进行以下研究。(1)基于生物质成型燃料的密度、尺寸稳定性及压缩强度指标,研究了影响生物质成型的主要因素。结果表明:含水率、成型压力和原料粒径对三种生物质成型燃料的物理性能有显著影响。锯末的最佳成型参数:含水率5%,成型压力12MPa,粒径小于0.315mm;树叶的最佳成型参数:含水率5%,成型压力10MPa,粒径0.63~2mm;麦秆的最佳成型参数:含水率5%,成型压力12MPa,粒径0.315~0.63mm。(2)基于以上影响生物质成型的主要因素的研究结果,考察添加剂(膨润土、木薯淀粉与废纸纤维)对锯末、树叶与麦秆三种生物质成型燃料物理性能影响的研究。结果表明:添加废纸纤维对提高三种生物质成型燃料的物理性能最显著。与对照组相比,当添加15%废纸纤维时,锯末成型燃料的密度、尺寸稳定性及压缩强度显著提高,且压缩强度提高了37.98%。当添加10%废纸纤维时,树叶成型燃料的密度最大,尺寸稳定性最好,压缩强度最高,且压缩强度提高了22.74%。当添加15%废纸纤维时,尽管麦秆成型燃料的密度与强度显著提高,但尺寸稳定性有所下降。(3)进一步考察在不同温度下预处理技术(干烘焙与湿烘焙)对生物质及生物质燃料成型的影响。研究结果表明:对于锯末、树叶和麦秆三种生物质,干烘焙与湿烘焙是两种有效的热处理方法。随着烘焙温度的增加,三种生物质能量致密比增加,质量产率减少。此外,干烘焙与湿烘焙还可以提高生物质的高位热值和热降解特性。与未处理的生物质成型燃料相比,干烘焙生物质成型燃料的压缩强度显著降低。在相同烘焙温度下,湿烘焙生物质成型燃料的压缩强度显著高于干烘焙生物质成型燃料。此外,在一定条件下,烘焙生物质成型燃料的疏水性被提高。(4)综合考虑生物质成型燃料的高位热值、压缩强度和疏水性,将添加剂(废纸纤维)与预处理结合用于制备生物质成型燃料。研究结果表明,添加剂可以减少烘焙带来的负面影响如低的生物质成型燃料的密度和强度,弱的尺寸稳定性。
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图 2.1 （a）粉末压片机；（b）粉末压片机的原理图实验常用仪器设备如表 2.3 所示。表 2.3 实验仪器设备名称规格生产厂家电子天平高速万能粉碎机箱式电阻炉管式电炉电热恒温干燥箱汉显全自动量热仪轻型球磨机恒温恒湿箱ME104/02LX-16BSX-4-0SK-G08123K202-0ABTX-6000QM-ALHS-150HC梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司高鑫科技有限公司天津市泰斯特仪器有限公司天津市中环实验电炉有限公司天津市泰斯特仪器有限公司鹤壁天鑫煤质化验设备厂咸阳金宏通用机械有限公司天津市泰斯特仪器有限公司.3 成型方法

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西安建筑科技大学硕士学位论文物质内部孔隙率减少；当压力逐渐增大时，生物质大颗粒在压力作用下破裂，成更加细小的粒子，并发生变形或塑性流动，粒子开始充填空隙，粒子间更加密地接触而互相嵌合，随着压力进一步增大，模具内温度升高，颗粒中木质素化，冷却后形成固桥，，颗粒之间粘结加强[61, 62]。
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TK6

【参考文献】