生物质烘焙与油料饼粕的混合成型行为及机理研究

发布时间：2020-09-07 16:34

　　生物质能以其分布广泛、可储存、可再生和环保等优点成为最具有代替现有化石能源的潜力。生物质成型后其密度可增加4-10倍,该技术可以有效降低生物质在储存和运输过程中的成本。然而高吸湿性、低能量密度和燃烧反应迅速等限制生物质颗粒的大规模应用。因此,如何改善生物质颗粒的性质得到了广泛的关注与研究。在目前的生物质颗粒改善方法中,烘焙技术被认为是一种有效和可行的方法。通过在200-300℃和氮气气氛下对生物质进行热处理使生物质的理化性质发生变化。本实验以提高原料和成型颗粒品质为突破口,通过烘焙技术对生物质原料进行改性,并结合混合成型技术提高成型颗粒的品质和优化成型过程。本文以杉木和樟树作为生物质的研究对象,以蓖麻饼粕为油料饼粕添加剂,主要考察烘焙技术和混合成型技术对生物质颗粒成型过程和颗粒燃料品质的影响,并对其进行机理分析。本文主要考察生物质物种、烘焙温度和蓖麻添加比例等因素。本研究的主要目标是考察颗粒成型过程中能耗、颗粒密度、颗粒吸水性、颗粒强度及燃烧性,并探究烘焙处理和混合成型对颗粒热解行为的影响。本研究将结果主要分为以下两个方面:(1)不同比例的蓖麻饼粕(0-25%)和不同生物质(杉木和樟树)进行混合成型。通过和蓖麻饼粕的混合成型可以增加生物质颗粒密度,从而降低颗粒在生产、运输和储存过程中的成本。随着成型过程中蓖麻饼粕添加量的增加,生物质在成型过程中的能耗显著降低。同时随着蓖麻饼粕的增加,生物质颗粒的Meyer强度和最大破碎力增大。热重分析表示蓖麻饼粕可以增强生物质中固定碳燃烧并降低燃烧速率。根据成型过程中能耗和颗粒性质,10-20%的蓖麻饼粕为生物质成型过程中最优添加量。(2)本部分研究生物质烘焙和混合成型的协同作用。本研究将杉木和樟树在240℃、270℃和300℃下进行烘焙处理。烘焙技术可以改善生物质的热值、吸水性和燃烧性,而混合成型可以改善由于烘焙作用导致对生物质颗粒的不良影响,例如高能耗、低密度和低强度等。本研究表明烘焙技术和蓖麻饼粕混合成型技术的协同作用可以有效提高生物质燃料的品质。根据成型能耗和颗粒强度,生物质在270℃下进行烘焙和混合15%的蓖麻饼粕为最佳条件。
【学位单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TK6
【部分图文】：

原理流程图,管式炉,烘焙实验

图 2.1 烘焙反应和混合成型的原理流程图本实验中烘焙实验是在管式炉中进行，管式炉的反应管的直径为100 mm、管长为1m水平放置在管式炉加热管中。管式炉中温控装置为一根k型热电偶用来测定管壁温度并控制升温程序，另一根k型热电偶用来测定管内中心温度并进行修正温度。烘焙台架如图 2.1，在烘焙实验中，使用高纯的氮气作为烘焙过程中的载气，为烘焙反应提供所需要的惰性环境，将氮气的流速设定为300ml/min。烘焙实验的样品为杉木和樟树木屑，每次烘焙反应的试验样品为20g左右，使用石英舟装载样品，并放置在管式炉的反应中心。每次烘焙反应时间为30min，反应温度分别为：240℃、270℃、300℃。实验前、后对样品及石英舟进行称量，以确定烘焙烘焙过程中生物质分解率及固体产率。经烘焙处理后的生物质放入干燥箱中备用。2.3.2 成型仪器如图 2.1 所示，本实验的成型设备为 WDW-10 电子万能试验机，该设备主要包括：横梁、压制杆、力传感器、温度控制器、压槽模具、电脑等。该设备的具

关系图,作用力,颗粒成型,压痕面积

19.2 颗粒成型过程中作用力与位移的关系图，（a）挤压作用力；（b）推出作4）颗粒强度eyer 强度定义为压碎颗粒时，单位压痕面积上的作用力，单位为 N式如下： 2h-hMFH D （2.3）

添加量,能耗

蓖麻饼粕的添加量对成型过程中挤压和推出能耗的影响

【相似文献】