玉米秸稈顆粒狀燃料的初步研究

【摘要】：生物質能源作為可再生地新型能源,跟傳統煤和石油等能源相比具有清潔、安全、可再生及來源廣泛等優(yōu)點,在能源日趨緊張地今天如何更好地開發(fā)利用這些能源受到越來越多人的關注。在眾多的生物質利用技術中,生物質固體燃料加工技術具有投資小、成本低、產量高等特點,是比較適合在中國大規(guī)模推廣和應用的技術之一。本次課題研究所采用原料為留髓玉米秸稈和去髓玉米秸稈。研究結果如下： (1)作為三大糧食之一的玉米,在中國種植廣,產量大,其副產品——玉米秸稈的低位發(fā)熱量接近二類煙煤,試驗從化學組分、工業(yè)分析、元素分析和發(fā)熱量等方研究表明：玉米秸稈的低位發(fā)熱量與二類煙煤相似在16325J/g—16536 J/g之間,S含量僅為煤1/2—1/3是制造環(huán)境友好型顆粒燃料理想的原料優(yōu)選擇。 (2)從原料的含水率和原料粒徑以及有無髓芯三方面探討了玉米顆粒燃料的成型因素以及對物理力學性能的影響。通過方差分析發(fā)現在工業(yè)化生產中含水率是影響顆粒燃料最顯著的因子,在原料含水率為17.4%-29.7%時,制作的顆粒燃料密度較高且耐久性最好。 (3)玉米秸稈顆粒燃料燃燒分為三個階段依次包括水分的蒸發(fā)、揮發(fā)分燃燒、固定碳燃料,第一階段燃燒主要為低著火點的揮發(fā)分燃燒,在升溫速率為5℃/min時著火點在237℃—247℃,隨著升溫速率的提高,玉米秸稈的著火點也提高在268℃—283℃,但升溫速率到15℃/min時著火點留髓玉米秸稈的燃燒特性指數為2.55×10-7%2min-2℃-3,去髓玉米秸稈的燃燒特性指數為2×10-7%2min-2℃-3,留髓玉米秸稈的燃燒特性指數值高,燃燒動力學采用不同的反應級數的機理函數進行描述,秸稈燃燒第一階段符合1級反應,第二階段符合2級反應,得出固定碳燃燒時的活化能和頻率因子均大于揮發(fā)分燃燒時的活化能和頻率因子,且留髓玉米秸稈燃燒時的活化能和頻率因子均大于留髓玉米秸稈,表明前者的燃燒需要更多的能量且燃燒時的反應更加劇烈?；胰埸c測定則發(fā)現留髓玉米秸稈變形溫度為1173℃,軟化溫度為1258℃,屬中等結渣傾向灰；去髓玉米桿變形溫度為1285℃,軟化溫度為1441℃,屬輕微結渣傾向。 (4)通過計算得出玉米秸稈顆粒燃料成本約為750元/t,建立一個企業(yè)盈虧平衡點為47.4%,國外顆粒燃料市場相對成熟并形成一個成熟的體系,但是國內相對落后,建議從加大科技投入、規(guī)范建立相關標準、充分發(fā)揮政府引導作用等方向來促進中國的顆粒燃料市場化進程。 【關鍵詞】：玉米秸稈 顆粒狀燃料 物理性能 燃燒動力學
【學位授予單位】：南京林業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TQ517.3
【目錄】：

• 致謝3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-21
• 1.1 玉米秸稈及其利用9-11
• 1.1.1 玉米的種植和分布10
• 1.1.2 玉米秸稈利用10-11
• 1.2 研究背景及意義11-12
• 1.3 研究現狀12-18
• 1.3.1 生物質固體燃料壓縮成型技術12-13
• 1.3.2 固體燃料成型工藝和設備13-14
• 1.3.3 壓縮成型影響因素14-16
• 1.3.4 影響燃燒因素16-17
• 1.3.5 燃燒設備17-18
• 1.4 研究內容和技術路線18-21
• 1.4.1 研究內容18-19
• 1.4.2 本研究的技術路線和創(chuàng)新點19-21
• 2 玉米秸稈原料特性研究21-30
• 2.1 化學成分21-22
• 2.2 燃料特性22-29
• 2.2.1 元素分析22-23
• 2.2.2 工業(yè)分析23-26
• 2.3.3 發(fā)熱量的測定26-29
• 2.3 本章小結29-30
• 3 成型工藝與物理性能指標研究30-49
• 3.1 顆粒燃料物理性能及主要影響因素分析30-48
• 3.1.1 成型燃料成型實驗設備30-31
• 3.1.2 壓縮成型原理31-34
• 3.1.3 顆粒燃料壓縮密度的研究34-39
• 3.1.4 原料含水率、原料粒徑和原料種類對顆粒燃料耐久性的影響39-48
• 3.3 本章小結48-49
• 4 玉米秸稈顆粒燃料燃燒動力學特性研究49-68
• 4.1 生物質成型燃料燃燒動力學研究49-50
• 4.2 實驗設備和方法50-63
• 4.2.1 試驗設備50
• 4.2.2 熱天平系統的影響因素50-51
• 4.2.3 燃燒試驗條件51
• 4.2.4 生物質顆粒成型燃料動力學試驗結果及分析51-62
• 4.2.5 分析與討論62-63
• 4.3 顆粒燃料的灰熔點的測定63-67
• 4.3.1 灰熔點測定儀器64-65
• 4.3.2 灰熔點測試結果65
• 4.3.3 分析與討論65-67
• 4.4 本章小結67-68
• 5 顆粒燃料市場化及成本分析68-75
• 5.1 市場分析68-70
• 5.1.1 國外市場68-69
• 5.1.2 國內市場69-70
• 5.2 成本核算70-72
• 5.2.1 原料來源70-71
• 5.2.2 生產成本71-72
• 5.3 顆粒燃料應用及其市場化建議72-75
• 5.3.1 顆粒燃料的應用72-73
• 5.3.2 生物質顆粒燃料市場化障礙73-74
• 5.3.3 生物質顆粒燃料市場化部分建議74-75
• 6 結論與展望75-78
• 6.1 結論75-77
• 6.2 展望77-78
• 參考文獻78-81
• 詳細摘要81-82
• Abstract82-83

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