烟秆生物质炭化与成型燃料制备及性能表征

发布时间：2020-10-23 06:55

　　 烟秆是烟草摘收之后的剩余物。当前各地对大量烟秆的处置大多采取晒干焚烧或丢弃于田间地头等方式,既污染环境又浪费可再生资源。烟秆属木质纤维类原料,在炭化利用方面有较大潜能,但目前对烟秆炭化利用方面的研究报道较少。本文围绕烟秆生物质炭化、炭成型块的制备及性能表征这一主题,研究炭化温度、最高温度保持时间和升温速率等炭化条件参数对其炭化产物得率分布的影响。然后,对不同条件下制备的烟秆炭的品质特性进行表征,包括工业分析成分(挥发分、灰分和固定碳)、热值、元素含量、比表面积和孔容孔径分布特性,探讨炭化条件对烟秆炭品质的影响规律。在此基础上,研究烟秆炭的胶粘与挤压成型工艺,主要考察炭粉与胶粘剂配比、混合物静置时间、成型压力等因素对炭成型块的抗跌碎强度和径向抗压强度等力学特性的影响,探明成型工艺与炭成型块力学特性之间的关系。主要研究成果如下： (1)炭化条件对烟秆热解产物得率的影响 随着炭化温度的增加烟秆炭得率降低。从350℃上升到400℃,炭得率显著降低；温度高于400℃时,降低程度减缓。350-600℃,焦油与热解气得率呈明显的负相关关系。适中的保持时间有利于获得较高的得炭率。保持时间为3h时,炭得率为42%,高于其他水平;随着保持时间增加,焦油得率降低,热解气得率增加。升温速率的变化对炭得率影响较小,但在较慢的升温速率条件下获得的烟秆炭品质较好。 (2)炭化条件对烟秆炭性能的影响 为制备较优性能的作为燃料用途的烟秆炭,炭化温度宜控制在400-450℃,保持时间3h,升温速率为5℃/min。生物质炭的比表面积随着炭化温度、保持时间的增加而增大。在单因素试验中,炭化温度为600℃,保持时间4h,升温速率15℃/min得到的烟秆炭的SBET最高。炭化温度600℃,保持时间4h,升温速率10℃/min有利于制得具有较大累积孔容积的烟秆炭。 (3)工艺条件对基于木薯淀粉胶粘剂的烟秆炭成型块力学特性的影响 当胶粘剂比例在20-40%范围变化时,炭成型块的抗跌碎强度和径向抗压强度先增强后减弱,在胶粘剂比例为35%(静置时间18h,成型压力2.5MPa)时力学性能最佳。其在跌落3次后的质量保留率达97%,径向抗压强度达到10.952kPa,明显高于其他水平。当炭粉与胶粘剂混合物静置时间在6-30h变化时,炭成型块力学性能先增强后减弱,在静置时间为24h(胶粘剂比例30%,成型压力2.5MPa)时力学性能最佳。其在跌落3次后的质量保留率为81.7%,径向抗压强度也最佳。当成型压力在2.0-3.5MPa范围变化时,成型压力2.5-3.0MPa制备的烟秆炭成型块力学特性较佳。成型压力为2.5MPa(胶粘剂比例30%,静置时间18h)的炭成型块在跌落3次后质量保留率最大,达到94.6%。而3.0MPa制备的炭成型块径向抗压强度为7.761kPa,略高于2.5MPa炭块的6.695MPa。 (4)添加胶粘剂对烟秆炭的热值影响不显著,但挥发分含量有明显增加,灰分含量减少；胶粘剂添加比例越大,两者的变化幅度也越大。
【学位单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：S216.2
【部分图文】：

浙江大学硕士学位论文 第2章炭化条件对热解产物得率的影响(3)可随时改变功率以调节升温速率；(4)设有高温热解挥发气体冷却装置和可燃气体净化装置；(5)实时显示炭化鲞内热解温度随时间的变化，并自动存储热解温度随时间变化等工艺参数数据。BSA224S-CW型电子天平，赛多利斯科学仪器（北京）有限公司。

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第4章胶粘剂对烟秆炭成型燃料力学特性的影响形见图4.1。图4.1成型模具Figure 4.1 The mould and the design sketch4.2.3改性木薯淀粉胶枯剂的制备取100ml水，恒温水洛锅加温至6(rC后，加入50g淀粉，拔拌条件下加入1ml浓出304、0.9gKMn04配成的溶液，氧化1 h。充分氧化后加入50 m丨水，然后加入4 g NaOH配制成的溶液，糊化20 min后加入1 g棚砂交联。最后朴水，总用水量为300 g,使淀粉质量分数达到14% (郑文嫣等
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本文编号：2852695