渭南地区农林废弃物制备颗粒燃料的关键参数实验研究

摘要

本文依托产学研课题和工程实践，围绕陕西地区农林废弃物生物质颗粒燃料制备生产线，针对“农林三废”生物质成型燃料制备的的关键参数进行了优化实验与机理研究。 具体研究内容和结果包括： 1）以陕西地区苹果树木屑（20-30目）为研究对象，模拟其在制备颗粒燃料成型前的干燥工况，研究了温度对于苹果树木屑的干燥特性的影响，采用实验数据对6中常见的薄层干燥数学模型进行非线性拟合，筛选了适合于描述实验过程的干燥模型。结果表明：干燥时间与干燥速率的总体关系，温度由85℃升高到145℃，干燥时间由68min降到22min，最大的干燥速率由0.013g/(g·min)升高到0.031g/(g·min)；Page、Modified page以及Weibull distribution模型可以准确的描述散料制备过程的干燥模型，由Fick模型计算得出实验范围内的有效扩散系数从1.26219×10-7m2/s变化到2.08517×10-7m2/s，由Arrhenius方程得到陕西地区苹果树木料颗粒的活化能为11.5kJ/mol。为改进和进一步设计适合陕西地区生物质成型燃料制备装置及生产工艺优化提供参考。 2）考察成型过程各因素对陕西地区苹果树木屑制备颗粒燃料过程中成型能耗的影响。实验结果表明，苹果树木屑制备颗粒燃料挤压过程可以分为松散段、过渡段和压紧段三段式；而颗粒燃料从模孔推出的过程呈现波动下滑的趋势。挤压能耗随着温度的升高而降低（由36.97J/g降低到33.05J/g）、随着压力的增大而升高（由23.27J/g升高到33.49J/g），推出能耗随着温度的提升而升高（由3.39J/g升高到4.28J/g），随压力的增大而升高（由3.53J/g升高到4.42J/g），且含水率在15%（质量分数）时挤压能耗和推动能耗均达到最低值（29.47J/g；4.79J/g）。 3）考察陕西地区苹果树木屑制备颗粒燃料关键参数对颗粒性能的影响。研究成型温度（70℃-150℃）、成型压强（80MPa-120MPa）、生物质含水率（5%-20%）对颗粒性能的影响，从燃料的Meyer强度和密度两个角度进行分析，旨在为以苹果树木屑为代表的农林废弃物制备生物质颗粒燃料提供可靠的理论依据。

目录

声明

字母注释表

第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2“农林三废”制备颗粒燃料的相关研究

1.2.1干燥与含水量研究现状

1.2.2 造粒条件研究现状

1.3 本文主要的研究内容

第二章 陕西地区苹果树木屑的干燥特性及动力学分析

2.1 生物质燃料含水率与热风干燥

2.2 实验方法与原料

2.2.1实验设备及方法

2.2.2 实验材料

2.2.3 含水率及干燥模型

2.3 结果和讨论

2.3.1 干燥特性曲线

2.3.2 干燥模型拟合

2.3.3 扩散系数及活化能

2.4 本章小结

第三章 制备单颗粒燃料成型功耗的关键参数试验研究

3.1 生物质颗粒燃料能耗研究

3.2 试验材料及方法

3.2.1 材料

3.2.2 试验系统及方法

3.2.3 功耗指标

3.3 结果与讨论

3.3.1 单颗粒成型燃料的挤压过程

3.3.2 单颗粒成型燃料的推出过程

3.3.3 温度对成型能耗的影响

3.3.4 压强对成型能耗的影响

3.3.5 含水率对成型能耗的影响

3.4 本章小结

第四章 成型关键参数对颗粒燃料性能的影响

4.1 引言

4.2 实验材料

4.3 实验仪器

1）颗粒密度

2）颗粒Meyer 强度

4.5 结果分析

4.5.1 压强对颗粒性能的影响

4.5.2 温度对成型颗粒性能的影响

4.5.3 含水率对颗粒性能的影响

4.6 本章小结

参考文献

第五章 总结与展望

5.1 结论

5.2 展望与建议

发表论文和参加科研情况说明

致谢