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《黑龙江八一农垦大学》 2016年
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玉米秸秆与油泥混合制备成型燃料的试验研究

王凤莹  
【摘要】:我国具有丰富的农业秸秆资源,但是存在资源有效利用率低、废弃焚烧严重,且在能源结构上较为依赖煤炭资源等问题,基于以上资源与能源现状,成型燃料技术应运而生,且迅速发展,但存在总体生产成本高的问题,制约了成型燃料技术的发展与推广应用,因此,针对传统制取成型燃料的总体生产成本高且多采用单一原料的问题,混合原料也仅局限于在生物质原料中引入城市污水污泥或在型煤。以降低成型燃料单位比成本为出发点,在原料中引入油泥作为辅助原料,将油泥与玉米秸秆混合制取成型燃料,寻求混合成型燃料最优工艺参数。从玉米秸秆和油泥两种原料的元素分析、工业分析、发热量三方面研究原料特性,通过元素分析定量得出两种原料中各个元素的含量,通过工业分析,掌握成型燃料在燃烧过程中成分的变化情况,通过发热量分析,在原料中引入发热量较高的油泥,有利于降低成型燃料的单位比成本。为使两种原料能均匀混合,选择水浴法和添加分散剂法两种方法对油泥进行降黏处理,考察了两种处理方式对油泥黏度的影响,并优选出水浴方式对油泥降黏处理。利用自制成型装置,结合冷压成型方式,以油泥添加比例、混合原料含水率、成型压力为影响因素,以松弛密度、抗跌碎性、抗变形性为评价指标,进行单因素试验,试验结果表明,当油泥添加比例为5~15%,混合原料含水率为10~20%,成型压力为50~60MPa时,成型燃料物理品质较为理想,并以此试验参数范围作为正交旋转试验的试验水平,探究油泥添加比例、混合原料含水率、成型压力对成型燃料物理品质的影响规律,并应用Design-expert软件,采用综合评分法进行优化,得到最优工艺参数组合:当油泥添加比例7%、混合原料含水率15%、成型压力55MPa时,混合成型燃料松弛密度为1.12g/cm3,抗跌碎性为95.80%。研究混合成型燃料燃烧NO和SO_2的排放特性,考察了玉米秸秆和油泥单独燃烧时NO和SO_2的排放特性,以及油泥添加比例对混合成型燃料燃烧时NO和SO_2排放的影响,试验结果表明:两种原料燃烧NO和SO_2的排放量和油泥添加比例对NO和SO_2的排放的影响均与原料自身元素含量相关,而NO和SO_2的转化率与油泥添加比例之间的关系需要进一步研究。
【关键词】:玉米秸秆 油泥 成型燃料 工艺参数 排放特性
【学位授予单位】:黑龙江八一农垦大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TK6
【目录】:
  • 摘要4-5
  • Abstract5-10
  • 第一章 绪论10-18
  • 1.1 课题研究的背景和意义10-11
  • 1.2 国内外研究现状11-16
  • 1.2.1 成型燃料国外研究现状11-13
  • 1.2.2 成型燃料国内研究现状13-15
  • 1.2.3 油泥国内研究现状15-16
  • 1.3 课题研究内容16-17
  • 1.4 技术路线17-18
  • 第二章 原料基本特性的研究18-26
  • 2.1 优选实验原料18-19
  • 2.2 原料基本特性研究内容19-22
  • 2.2.1 原料特性研究的实验仪器与设备19-20
  • 2.2.2 原料特性分析的实验原理与方法20-22
  • 2.3 原料特性分析的实验结果22
  • 2.4 原料特性试验结果分析与讨论22-24
  • 2.5 本章小结24-26
  • 第三章 油泥降黏处理26-32
  • 3.1 高黏油泥的低成本降黏处理研究26-30
  • 3.1.1 油泥添加分散剂降黏处理研究26-28
  • 3.1.2 油泥水浴降黏处理的研究28-30
  • 3.2 优选油泥低成本降黏处理方法30
  • 3.3 本章小结30-32
  • 第四章 油泥与玉米秸秆混合固化制取成型燃料的试验研究32-52
  • 4.1 混合成型燃料的制备方法32-35
  • 4.1.1 混合成型燃料固化成型试验设备32-33
  • 4.1.2 优选混合成型燃料的成型工艺33-35
  • 4.1.3 混合成型燃料制备35
  • 4.2 成型燃料影响因素和物理性能评价指标的研究35-38
  • 4.2.1 玉米秸秆与油泥混合成型燃料影响因素的研究35-36
  • 4.2.2 混合成型燃料物理性能指标的研究36-38
  • 4.3 玉米秸秆与油泥固化成型试验参数的研究38-43
  • 4.3.1 油泥添加比例对成型燃料物理品质的影响38-40
  • 4.3.2 含水率对成型燃料物理品质的影响40-42
  • 4.3.3 成型压力对成型燃料物理品质的影响42-43
  • 4.4 油泥与玉米秸秆混合成型燃料冷压成型最佳工艺条件研究43-51
  • 4.4.1 试验设计方法43
  • 4.4.2 试验结果43-44
  • 4.4.3 回归方程的建立、方差分析与显著性检验44-46
  • 4.4.4 因素交互作用对指标影响规律的响应面分析46-51
  • 4.5 本章小结51-52
  • 第五章 混合成型燃料燃烧主要污染物排放特性52-62
  • 5.1 污染物排放特性试验装置与方法研究52-55
  • 5.1.1 污染物排放特性试验装置52-53
  • 5.1.2 污染物排放特性试验方法53-55
  • 5.2 混合成型燃料燃烧NO排放特性55-57
  • 5.2.1 玉米秸秆和油泥单独燃烧时NO排放规律55-56
  • 5.2.2 油泥添加比例对成型燃料NO排放的影响56-57
  • 5.3 混合成型燃料燃烧SO_2排放特性57-60
  • 5.3.1 玉米秸秆和油泥单独燃烧时SO_2排放规律57-59
  • 5.3.2 油泥添加比例对成型燃料SO_2排放的影响59-60
  • 5.4 本章小结60-62
  • 第六章 结论与展望62-64
  • 6.1 结论62-63
  • 6.2 展望63-64
  • 参考文献64-68
  • 致谢68-70
  • 个人简历70

【参考文献】
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