生物质混合颗粒燃料热工特性研究
发布时间：2020-10-01 19:55
近年来,能源和环保问题成为制约世界各国发展的主要瓶颈。生物质能作为唯一可储存和运输的可再生能源,在人类未来的能源系统中将占有相当重要的地位。生物质颗粒燃料,不仅具有挥发分高、着火易、燃烧性能好、有害烟气低和排渣少等优良的热工及环保性能,而且能有效解决我国农村和城镇生产生活用能问题。 但当前我国对生物质颗粒燃料的研究还不够深入,在实际运行中,存在着玉米秸秆单质颗粒的结渣问题和木屑单质颗粒的价格问题等,这些都制约了生物质能的开发和利用。 为了解决上述问题,本文以玉米秸秆、木屑和稻壳为研究对象,通过结渣特性分析,分别获得了玉米秸秆与稻壳、木屑与稻壳的混合配比方案;利用正交化设计方法,讨论了混合颗粒的成型因素(即成型压力和成型温度)对成型指标(即成型密度和成型效果)的影响;对不同成型条件下的混合颗粒进行了热重分析,绘制出热重失重率(TG)和微商热重(DTG)曲线,分别获得了相关的热解特性参数和动力学参数。最终结论如下:混合颗粒与单质颗粒的燃烧特性基本一致;适当加入稻壳,可提高混合颗粒燃料的灰熔点,改善其结渣特性,且能解决实际燃烧过程的结渣问题。成型压力和升温速率提高,均可加快燃烧反应速度,延迟着火温度,而成型压力增大也使挥发分的燃烧特性更加明显;成型温度升高,使着火温度延迟,但反应速度减慢;稻壳含量减小,着火温度提前,加快反应速度。 以上试验研究和结论对设计生物质颗粒燃料成型机具有实用价值,对燃烧设备的设计也具有指导意义。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2010
【中图分类】：TK6
【文章目录】：
内容提要
符号说明
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 生物质能发展概况
1.2.1 生物质能利用现状
1.2.2 生物质致密成型技术简介
1.2.2.1 致密成型技术分类
1.2.2.2 热压成型原理
1.2.2.3 致密成型技术发展概况
1.2.3 生物质成型燃料优势
1.2.3.1 替代煤炭且着火性能好
1.2.3.2 清洁燃烧且排放污染少
1.2.3.3 资源丰富且价格优势强
1.2.3.4 工艺配套且生产设备全
1.3 发展生物质成型燃料面临的困难
1.3.1 资源特点限制
1.3.2 燃烧的积灰结渣和腐蚀性
1.3.3 成型燃料的抗水性
1.3.4 成型设备运行问题
1.4 发展生物质成型燃料的可行性
1.5 本文主要研究内容
1.5.1 混合颗粒燃料的结渣特性
1.5.2 混合颗粒燃料的热压成型试验
1.5.3 混合颗粒燃料的燃烧特性
1.5.4 混合颗粒燃料的燃烧反应动力学
第2章 混合颗粒燃料的结渣特性研究
2.1 引言
2.2 燃料的积灰结渣机理分析
2.3 试验设备
2.3.1 A1518P 型智能型温控仪
2.3.2 交直流两用调速鼓风机
2.3.3 SDAF2000d 灰熔融性自动测试仪
2.4 试验步骤
2.4.1 灰分制备
2.4.2 积灰结渣试验
2.5 试验结果及分析
2.5.1 灰分制备结果分析
2.5.2 用灰熔融特征温度评价
2.5.3 用灰熔难易程度评价
2.5.4 用焦渣特征评价
2.6 本章小结
第3章 热压成型试验的正交化设计
3.1 引言
3.2 试验设计目的
3.3 试验设计方法选择及简介
3.4 试验设计方案
3.4.1 试验指标
3.4.2 试验设备
3.4.3 选定试验因素
3.4.3.1 选取试验原料
3.4.3.2 试验原料特性
3.4.3.3 混合配比结果
3.4.3.4 确定试验因素
3.4.4 选取组合设计
3.4.5 试验设计正交化处理
3.4.6 试验因素变动范围
3.4.7 水平间隔和因素编码
3.4.8 计算格式表及分析
3.4.9 显著性检验
3.4.10 试验回归方程的获取
3.5 试验优化方案
3.5.1 试验指标量化分级
3.5.2 试验优化方案的制定
3.5.3 回归方程检验
3.6 本章小结
第4章 混合颗粒的热压成型试验研究
4.1 引言
4.2 混合颗粒燃料的物理品质
4.3 热压成型试验
4.3.1 成型设备简介
4.3.2 混合颗粒燃料成型过程
4.3.3 成型工艺流程及方法步骤
4.3.3.1 成型工艺流程
4.3.3.2 试验前处理
4.3.3.3 试验环境
4.3.3.4 试验内容及测试方法
4.4 试验及结果分析
4.4.1 试验设计
4.4.2 相同成型温度在不同成型压力下混合成型试验
4.4.3 相同成型压力在不同成型温度下混合成型试验
4.4.4 混合成型因素的正交化设计试验
4.4.4.1 试验内容
4.4.4.2 回归方程检验分析
4.5 本章小结
第5章 混合颗粒燃料的燃烧特性研究
5.1 引言
5.2 试验方法
5.2.1 热重法
5.2.2 热重曲线及信息
5.2.3 影响TG 曲线的因素
5.3 试验部分
5.3.1 试验设备
5.3.1.1 加热式液压成型机
5.3.1.2 热重试验台
5.3.2 试验试样
5.3.2.1 试样的优化方案
5.3.2.2 试样的选取
5.3.3 试验步骤
5.3.4 试验编号
5.4 试验结果及分析
5.4.1 试验参数及设备精度
5.4.2 试验分析
5.4.2.1 TG 和DTG 曲线
5.4.2.2 混合颗粒燃烧特征参数
5.4.2.3 试验特征参数影响分析
5.4.3 混合颗粒燃料的燃烧特性
5.4.3.1 混合颗粒燃料的燃烧过程
5.4.3.2 生物质混合、单质颗粒燃料与型煤的对比
5.5 本章小结
第6章 混合颗粒的燃烧反应动力学研究
6.1 引言
6.2 燃烧反应动力学
6.3 燃烧反应动力学模型的建立
6.4 燃烧动力学模型参数解析
6.4.1 反应速度常数
6.4.2 活化能E
6.5 燃烧动力学模型参数的确定
6.5.1 参数求解的方法
6.5.2 回归曲线的求解
6.5.3 燃烧反应动力学参数
6.6 动力学参数数据分析
6.6.1 温度范围对比
6.6.2 燃烧两阶段比较
6.6.3 不同试验条件比较
6.7 本章小结
第7章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
附录一 与论文相关表格
附录二 与论文相关图示
攻读学位期间发表的学术论文及取得的科研成果
致谢
摘要
ABSTRACT
导师与作者简介
本文编号：2831935
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2010
【中图分类】：TK6
【文章目录】：
内容提要
符号说明
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 生物质能发展概况
1.2.1 生物质能利用现状
1.2.2 生物质致密成型技术简介
1.2.2.1 致密成型技术分类
1.2.2.2 热压成型原理
1.2.2.3 致密成型技术发展概况
1.2.3 生物质成型燃料优势
1.2.3.1 替代煤炭且着火性能好
1.2.3.2 清洁燃烧且排放污染少
1.2.3.3 资源丰富且价格优势强
1.2.3.4 工艺配套且生产设备全
1.3 发展生物质成型燃料面临的困难
1.3.1 资源特点限制
1.3.2 燃烧的积灰结渣和腐蚀性
1.3.3 成型燃料的抗水性
1.3.4 成型设备运行问题
1.4 发展生物质成型燃料的可行性
1.5 本文主要研究内容
1.5.1 混合颗粒燃料的结渣特性
1.5.2 混合颗粒燃料的热压成型试验
1.5.3 混合颗粒燃料的燃烧特性
1.5.4 混合颗粒燃料的燃烧反应动力学
第2章 混合颗粒燃料的结渣特性研究
2.1 引言
2.2 燃料的积灰结渣机理分析
2.3 试验设备
2.3.1 A1518P 型智能型温控仪
2.3.2 交直流两用调速鼓风机
2.3.3 SDAF2000d 灰熔融性自动测试仪
2.4 试验步骤
2.4.1 灰分制备
2.4.2 积灰结渣试验
2.5 试验结果及分析
2.5.1 灰分制备结果分析
2.5.2 用灰熔融特征温度评价
2.5.3 用灰熔难易程度评价
2.5.4 用焦渣特征评价
2.6 本章小结
第3章 热压成型试验的正交化设计
3.1 引言
3.2 试验设计目的
3.3 试验设计方法选择及简介
3.4 试验设计方案
3.4.1 试验指标
3.4.2 试验设备
3.4.3 选定试验因素
3.4.3.1 选取试验原料
3.4.3.2 试验原料特性
3.4.3.3 混合配比结果
3.4.3.4 确定试验因素
3.4.4 选取组合设计
3.4.5 试验设计正交化处理
3.4.6 试验因素变动范围
3.4.7 水平间隔和因素编码
3.4.8 计算格式表及分析
3.4.9 显著性检验
3.4.10 试验回归方程的获取
3.5 试验优化方案
3.5.1 试验指标量化分级
3.5.2 试验优化方案的制定
3.5.3 回归方程检验
3.6 本章小结
第4章 混合颗粒的热压成型试验研究
4.1 引言
4.2 混合颗粒燃料的物理品质
4.3 热压成型试验
4.3.1 成型设备简介
4.3.2 混合颗粒燃料成型过程
4.3.3 成型工艺流程及方法步骤
4.3.3.1 成型工艺流程
4.3.3.2 试验前处理
4.3.3.3 试验环境
4.3.3.4 试验内容及测试方法
4.4 试验及结果分析
4.4.1 试验设计
4.4.2 相同成型温度在不同成型压力下混合成型试验
4.4.3 相同成型压力在不同成型温度下混合成型试验
4.4.4 混合成型因素的正交化设计试验
4.4.4.1 试验内容
4.4.4.2 回归方程检验分析
4.5 本章小结
第5章 混合颗粒燃料的燃烧特性研究
5.1 引言
5.2 试验方法
5.2.1 热重法
5.2.2 热重曲线及信息
5.2.3 影响TG 曲线的因素
5.3 试验部分
5.3.1 试验设备
5.3.1.1 加热式液压成型机
5.3.1.2 热重试验台
5.3.2 试验试样
5.3.2.1 试样的优化方案
5.3.2.2 试样的选取
5.3.3 试验步骤
5.3.4 试验编号
5.4 试验结果及分析
5.4.1 试验参数及设备精度
5.4.2 试验分析
5.4.2.1 TG 和DTG 曲线
5.4.2.2 混合颗粒燃烧特征参数
5.4.2.3 试验特征参数影响分析
5.4.3 混合颗粒燃料的燃烧特性
5.4.3.1 混合颗粒燃料的燃烧过程
5.4.3.2 生物质混合、单质颗粒燃料与型煤的对比
5.5 本章小结
第6章 混合颗粒的燃烧反应动力学研究
6.1 引言
6.2 燃烧反应动力学
6.3 燃烧反应动力学模型的建立
6.4 燃烧动力学模型参数解析
6.4.1 反应速度常数
6.4.2 活化能E
6.5 燃烧动力学模型参数的确定
6.5.1 参数求解的方法
6.5.2 回归曲线的求解
6.5.3 燃烧反应动力学参数
6.6 动力学参数数据分析
6.6.1 温度范围对比
6.6.2 燃烧两阶段比较
6.6.3 不同试验条件比较
6.7 本章小结
第7章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
附录一 与论文相关表格
附录二 与论文相关图示
攻读学位期间发表的学术论文及取得的科研成果
致谢
摘要
ABSTRACT
导师与作者简介
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1 李晓;典型生物质颗粒燃料气化燃烧的试验研究[D];山东建筑大学;2012年
2 王瀚平;复合生物质颗粒燃料灰特性及热特性研究[D];吉林大学;2012年
3 唐菊;秸秆类生物质灰熔特性实验研究[D];吉林大学;2013年
本文编号：2831935
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