几种典型农林生物质连续烘焙及成型特性研究

摘要

生物质能是仅次于石油、煤炭、天然气的能源，有绿色能源之称，具有廉价、易得、环保、可再生的特性。我国化石能源短缺，同时也是生物质资源大国，生物质能源有待于不断挖掘开发利用。由于生物质密度小、体积大、易吸水，不方便运输和贮存，燃烧热值又低，大约只相当煤的1/2，石油的1/3，利用率低。本课题运用烘焙技术，将生物质原材料进行预处理，提高热值，改善燃料特性，采用压缩成型技术，进一步提高生物质体积能量密度，便于储藏运输，为进一步的能源化利用提供基础。本文主要研究内容和结果如下：
　　选择农林废弃物中有代表性的稻壳、玉米秸秆和桉木屑为原料，进行元素分析和工业分析。利用热分析技术，以不同升温速率（5℃/min、7.5℃/min、10℃/min)对三种原料分别进行热重分析，终温为350℃，表明，45℃~95℃有利于生物质干燥，200℃~300℃适合生物质烘焙。
　　利用固定床烘焙装置，在温度范围150℃~350℃、烘焙时间30min条件下进行了三种物料探索性烘焙实验，结果表明：烘焙温度为225℃~250℃时，烘焙后物料质量得率约为原料2/3，能量保留率约80%以上；无粘合剂情况下，烘焙温度≤265℃的烘焙物料可成型，压片完整。
　　利用生物质连续烘焙实验装置在200℃、220℃、240℃和260℃温度下，对物料进行了较系统连续烘焙实验研究，结果表明，与固定床烘焙相比，连续烘焙过程中物料在送料器内上下翻动，加热均匀，烘焙效果好，同批次烘焙物料色泽均匀一致。随着烘焙温度升高，烘焙物的热值逐渐升高，而质量得率逐渐减少，能量保留率也逐渐降低。烘焙温度240℃，烘焙时间35 min，烘焙物的质量得率约为65%，能量保留率在86%以上，可满足物料烘焙的要求。
　　成型实验结果表明，烘焙温度为220℃~240℃、压力为6kN和7kN时，成型柱状颗粒具有一定的抵抗破坏能力。在相同压力下，烘焙后物料成型颗粒密度有不同程度的降低，烘焙温度越高，密度越小。同种烘焙物的压缩倍数（物料成型前后密度比），与烘焙前基本相当，但不同物料的压缩倍数差距明显，玉米秸秆的8倍左右，压缩倍数最大，其次是桉木屑，5倍左右，稻壳的压缩倍数最低，大约为3倍左右。
　　生物质烘焙后，原料的能量密度提高，水分减少，可压缩成型，为后续能源化利用提供了有效的生物质预处理方法。

目录

声明

1 前言

1. 1课题研究的背景

1. 2课题研究的意义

1. 3 生物质能利用现状

1. 4 主要研究内容与技术路线

2 实验原料与特性

2. 1 原料选择

2. 2 原料特性分析

2. 3本章小结

3 固定床烘焙与压片成型

3. 1 实验装置与方法

3. 2 烘焙结果与分析

3. 3 烘焙物成型特性

3. 4本章小结

4连续烘焙及压缩成型

4. 1 实验装置与方法

4. 2 连续烘焙结果与讨论

4. 3连续烘焙物成型特性

4. 4 本章小结

5. 1 结论

5. 2 展望

致谢

参考文献