基于生物质成型机理的设备优化和成型燃料燃烧特性的研究

摘要

生物质致密成型技术是秸秆大规模能源化利用的核心技术之一,国家重点推广开发的项目,致密技术利用秸秆成型设备对农作物秸秆等生物质能源进行深加工,加工成成型燃料,从而替代了液化气、煤气等燃料,是国家为保护生态环境、充分利用农作物秸秆资源和实施可持续发展战略所采取的一项重大举措。
　　 本文立足于农村极其丰富的秸秆资源和农村的实际状况,目的是为了实现秸秆设备的商业化推广,提高成型设备的成型速度、降低吨料耗电和提高设备的稳定性。生物质成型装置是生物质能源化利用技术的关键设备。本文从生物质原料成型速度、吨料耗电和稳定性为研究的出发点；选取环模长径比、原料粒度和原料含水率为研究参数。根据实验数据利用统计分析的方法,得到水稻秸秆的最佳环模长径比是6:1,而芦蒿秸秆的最佳环模长径比是5.5:1；水稻秸秆的最佳含水率是18％,芦蒿秸秆的最佳含水率是16％。使得生物质燃料的成型速度最大、吨料耗电最小；成型燃料直径越大,成型速度越容易提高。
　　 同时,基于对以上实验数据的分析,对成型设备进行结构优化,从而提高生物质成型设备工作的稳定性。主要是对压辊和环模表面进行渗碳2mm,从而增加这两个易损件的耐磨性；以及在成型室外的结构上开孔,使受热形成的水蒸气能及时的排出,不影响后续的原料成型。通过实验验证,易损件的工作寿命由改进前的1000吨增加到了现在5000吨；原料含水率的上限由原料的24％增加到了38％以上。
　　 最后对成型燃料的燃烧特性进行了分析,主要分析了成型燃料的燃烧优点以及原料含水率和灰分对燃烧性能的影响。通过分析对比不同含水率时的热值变化,得出了含水率与热值之间的具体关系；以及对灰分聚团的分析,得出了灰分对燃烧的影响规律。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 生物质能的概况

1.2 开发生物质能的利用现状和重要意义

1.2.1 国外生物质能的利用现状

1.2.2 国内生物质能的利用现状

1.2.3 开发生物质能的重要意义

1.2.4 生物质能发展前景

1.3 生物质致密成型技术的发展趋势

1.3.1 生物质成型技术介绍

1.3.2 生物质成型技术的研究现状和意义

1.3.3 生物质成型技术存在的问题

1.4 影响生物质成型速度的因素

1.5 本文研究内容

第二章 生物质颗粒燃料成型的实验研究方法

2.1 实验原料介绍

2.1.1 生物质的组成结构

2.1.1 实验用原料的介绍

2.2 实验用成型设备

2.3 实验研究参数

2.3.1 实验参数的选择

2.3.2 环模长径比

2.3.3 原料粒度

2.3.4 原料含水率

2.3.5 各参数的测量

2.4 小结

第三章 生物质颗粒燃料成型速度和吨料耗电的实验结果分析

3.1 实验过程介绍

3.2 环模长径比对成型速度的影响

3.2.1 实验设计

3.2.2 环模长径比对成型速度的影响

3.2.3 讨论

3.3 原料粒度对成型速度的影响

3.3.1 实验设计

3.3.2 原料粒度对成型速度的影响

3.3.3 讨论

3.4 含水率对成型速度的影响

3.4.1 实验设计

3.4.2 含水率对成型速度的影响

3.4.3 讨论

3.5 原料粒度对吨料耗电的影响

3.5.1 实验设计

3.5.2 原料粒度对吨料耗电的影响

3.5.3 讨论

3.6 含水率对吨料耗电的影响

3.6.1 实验设计

3.6.2 含水率对吨料耗电的影响

3.6.3 讨论

3.7 小结

第四章 生物质成型设备的优化

4.1 引言

4.1.1 机器磨损严重

4.1.2 含水率要求严格

4.2 成型设备的改进

4.2.1 提高成型设备易损件的耐磨性

4.2.2 提高成型时含水率允许的最大值

4.2.3 改进后的成型过程

4.3 改进后的成型实验

4.4 小结

第五章 生物质成型燃料燃烧特性的分析

5.1 燃料热值的测定

5.2 成型燃料的燃烧特性分析

5.2.1 燃料的热重曲线分析

5.2.2 燃烧实验及结果分析

5.2.3 成型燃料与原生物质燃料相比的优势

5.3 影响成型燃料燃烧热值的主要因素分析

5.3.1 含水率对成型燃料燃烧热值的影响

5.3.2 灰分对成型燃料燃烧热值的影响

5.4 小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文和参加科研情况