生物质秸秆炭化炉的结构设计与试验研究

发布时间：2020-05-19 15:58

【摘要】：随着化石燃料资源的日渐减少和其在燃烧时对环境造成的严重污染，生物质替代能源研究成为国际研究热点，对于新疆而言，棉杆资源丰富，合理利用生物质炭化技术意义很大。为了提高生物质秸秆的利用效率，本文以棉花杆为实验样本，同时分析各种生物质之间的内在结构和炭化工艺过程。依照节能环保的原则，设计了一套外热式的生物质秸秆炭化炉，并对其在理论计算上和实际生产中做出了检验。探寻其在生产过程中最优工艺条件。具体研究内容如下：（1）通过对生物质的热解炭化过程进行理论的分析，了解了生物质热解炭化过程的基本炭化工艺过程，并通过分析古今生物质炭化技术的优劣，初步确定了设计生物质秸秆炭化炉的基本工艺需求：外热、整体炭化、间歇式（2）设计一款不需要将秸秆粉碎压型，直接捆扎炭化的外燃式生物质秸秆炭化炉，确定了炉体的基本尺寸、烟气流向、加热炭化等基本工艺流程。并通过理论计算和初步试验研究，证明了该款外热式生物质秸秆炭化炉不论在理论上还是实际生产中，都能实现优秀的炭化作用。该外热式生物质秸秆炭化炉的在一定条件下，可以理论上不需消耗外界热源，单靠自身产生的热能和天燃气发热，实现连续炭化。并且由炭化所制取的各种木炭，品质优良。（3）分析了生物质秸秆炭化产物的评判标准，，并通过单因素试验，确定了影响木炭固定碳含量和炭化比表面积的三个因素。通过正交试验发现：在置信区间90%时，对于木炭的炭化比表面积，反应的最终温度影响非常显著，反应的升温速度影响一般显著，而保温时间的影响不显著。（4）为了寻找最优的工艺过程，通过梯度发寻优。基于minitab软件响应曲面设计，得到最优工艺条件为：最终温度650℃、温度上升速度143℃/h。保温时间4.33h（4小时20分钟）。通过化验得知，在该工艺条件下制得的木炭成碳率27.2%，固定碳含量为83.5%，炭化比表面积为9.038g/m~2。
【图文】：

转化技术,生物质

图 1-1 生物质转化技术Fig1-1 Conversion technologies diagram of Biomas.1 生物质直燃技术利用生物质原料生产热能的传统办法是直接燃烧，燃烧过程中产生的能量生电能或供热。炉灶燃烧技术是最为古老的方法，可用于烧饭、房间的加热的利用效率，只能达到 10%-30%左右[32]。生物质能锅炉燃烧技术利用效率可的提高，接近石化能源的利用效率，但是投资过高，不适合分散的小规模投型技术解决了生物质形状各异，堆积密度小且较松散，运输和储存不方便的了生物质的使用效率，延长了燃烧时间，但是所需的燃烧设备的运行成本较合企业对原有技术进行改造，在不重复投资的前提下，用生物质代替煤，已目的[33、34]。直接燃烧转化发电是在生物质能转化技术路线上采取的另一种形式，全年生物质能转化发电装机总容量突破了 200 万千瓦。以农作物废弃秸秆进行转目是新建发电的项目主要形式（例如山东单县秸秆直燃发电项目和江苏宿迁电项目），更进一步的，对探索混合秸秆煤粉进行燃烧转化发电的项目进行发电厂有位于山东的枣庄，十里泉）[35]；其中，热能电能联合生产项目主要在

技术路线图,课题研究,技术路线,秸秆

6 图 1-2 课题研究技术路线Fig.1-2 the technological route of the research丰富的棉花秸秆资源来看，并结合已有的文献和国内外投入生产实花秸秆为主要研究对象的生物质秸秆炭化技术具有很大的发展前景型、连续式的炭化机械，用于将采摘后的棉花秸秆炭化还田，并取燃气等资源必将有立竿见影的经济效益。
【学位授予单位】：石河子大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TK6

【参考文献】