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《辽宁工业大学》 2016年
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玉米秸轩混污泥燃料成型及其燃烧特性研究

姜秋玥  
【摘要】:本文以玉米秸秆和生活污水污泥为研究对象,旨在开发研究兼具备良好物理性能和燃烧性能的玉米秸秆混污泥成型燃料,以解决我国农村玉米秸资源浪费及燃烧所产生的环境污染问题,又可以利用污水处理产生的废弃污泥,并为解决能源危机提供了新的方法与途径。本试验以玉米秸秆为主要原料,掺入一定量的生活污泥,通过常温高压成型技术制成混合成型燃料。从研究混合成型燃料原料的基本性质着手,试验首先对玉米秸秆与生活污泥进行工业分析与元素分析;然后研究成型压力、原料粒径、含水率、原料配比等影响因素对混合成型燃料物理特性(松弛密度、抗跌碎性、抗渗水性)的影响;在此基础之上,通过混合成型燃料在不同影响因素下的燃烧试验,考察不同原料配比和炉温对混合成型燃料失重率和燃烧速率的影响;最后确定较好的成型工艺参数及燃烧条件,为日后的生产应用提供有价值的参考数据。成型试验研究发现:随着成型压力的增加,混合成型燃料的成型效果越好,当成型压力达到6MPa时,即可满足成型要求;随着原料含水率的增大,成型燃料的成型效果呈现出先变好再变差的趋势,当原料含水率为9.58%左右时,燃料的成型效果最好;随着原料粒径的减小,燃料的成型效果越好;随着污泥的加入,燃料均能成型,成型效果随污泥加入的增多而变好。试验数据显示:采用成型压力为6MPa、原料含水率为9.58%、原料粒径为60目、原料配比(玉米秸秆:污泥)为1:1时所制作的玉米秸秆混污泥成型燃料,其松弛密度、抗跌碎性和抗渗水性指标最佳。燃烧试验研究发现:玉米秸秆混污泥成型燃料的等温燃烧过程可分为燃烧初期、燃烧中期和燃烧后期三个阶段。燃烧初期为成型燃料的燃烧速率最快的阶段,挥发分浓度短时间内达到最大值。燃烧中期为成型燃料的燃烧速率逐渐减小阶段,此时是剩余挥发分和大部分固定碳的混合燃烧阶段。燃烧后期为成型燃料的燃尽阶段。随着原料配比(玉米秸秆:污泥)的增大,混合成型燃料的燃烧峰向前偏移,失重率逐渐增大,最大燃烧速率逐渐升高,燃尽时间缩短,混合燃料的燃烧性能在原料配比为5:1时最佳;随着炉内温度的增加,混合燃料燃烧效果变好,燃尽时间缩短,当温度为900℃时燃烧效果最佳。通过成型试验与等温燃烧试验,确定成型压力为6MPa、原料含水率为9.58%、原料粒径为60目、原料配比(玉米秸秆:污泥)为5:1、燃烧温度为900℃时,玉米秸秆混污泥成型燃料兼具备良好物理性能和燃烧性能。
【关键词】:玉米秸秆 污泥 成型燃料 物理性能 燃烧特性
【学位授予单位】:辽宁工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TQ517
【目录】:
  • 摘要5-6
  • Abstract6-10
  • 1 绪论10-20
  • 1.1 研究背景及意义10-11
  • 1.2 生物质能源11-14
  • 1.2.1 生物质能源的定义11
  • 1.2.2 生物质能源的特点11-12
  • 1.2.3 生物质能源的利用技术12-13
  • 1.2.4 开发利用生物质能源的重要意义13-14
  • 1.3 生活污泥14-15
  • 1.4 生物质秸秆成型燃料基础理论15-18
  • 1.4.1 生物质成型燃料概念15
  • 1.4.2 生物质燃料成型技术简介15-17
  • 1.4.3 生物质燃料成型机理17
  • 1.4.4 生物质成型燃料国内外研究现状17-18
  • 1.5 课题研究的目的和内容18-20
  • 1.5.1 研究目的18-19
  • 1.5.2 研究内容19-20
  • 2 玉米秸秆和污泥原料基本特性研究及混合成型燃料制备20-26
  • 2.1 试验原料制备20-21
  • 2.1.1 玉米秸秆粉末的制取20-21
  • 2.1.2 生活污泥粉末的制取21
  • 2.2 试验仪器及设备21-23
  • 2.2.1 成型试验装置21-22
  • 2.2.2 成型试验所需其他仪器22-23
  • 2.3 试验材料的基本特性23-26
  • 2.3.1 工业分析23-25
  • 2.3.2 元素分析25-26
  • 3 玉米秸秆混污泥成型燃料物理特性研究26-47
  • 3.1 成型燃料的性能指标及其测定方法26-28
  • 3.2 成型压力对成型燃料物理品质的影响28-32
  • 3.2.1 试验方案28
  • 3.2.2 试验结果分析28-32
  • 3.2.3 小结32
  • 3.3 含水率对成型燃料物理品质的影响32-36
  • 3.3.1 试验方案32
  • 3.3.2 试验结果分析32-36
  • 3.3.3 小结36
  • 3.4 原料粒径对成型燃料物理品质的影响36-41
  • 3.4.1 试验方案36-37
  • 3.4.2 试验结果分析37-40
  • 3.4.3 小结40-41
  • 3.5 原料配比对成型燃料物理品质的影响41-45
  • 3.5.1 试验方案41
  • 3.5.2 试验结果分析41-45
  • 3.5.3 小结45
  • 3.6 本章小结45-47
  • 4 玉米秸秆混污泥成型燃料燃烧特性试验研究47-54
  • 4.1 试验原料与仪器47
  • 4.1.1 试验原料47
  • 4.1.2 试验仪器47
  • 4.2 试验方法47
  • 4.3 实验数据处理47-48
  • 4.4 单组分成型燃料燃烧试验研究48-50
  • 4.5 原料配比对混合成型燃料燃烧特性的影响50-51
  • 4.6 温度对混合成型燃料燃烧特性的影响51-53
  • 4.7 本章小结53-54
  • 5 结论54-56
  • 参考文献56-58
  • 攻读硕士期间发表学术论文情况58-59
  • 致谢59

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