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《河南农业大学》 2002年
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生物质(秸秆)成型燃料燃烧动力学特性及液压秸秆成型机改进设计研究

马孝琴  
【摘要】: 本研究是结合省科技厅攻关项目“秸秆生物质成型关键技术及配套设备产业化技术研究”进行的。通过对“生物质成型机(以下简称BBP)的进展”、“液压秸秆成型机主要设计参数”、“秸秆成型燃料燃烧动力学特性”、“液压秸秆成型机的改进设计”、“生物质成型燃料燃烧装置技术方案和应用”等方面的系统研究,获取了一系列关于生物质成型方面的相关数据和规律性认识,为我国在生物质成型技术领域的研究开发和应用进行了有益的探索。主要研究成果有: 1 查阅了大量国内外相关资料,对以下内容进行了详细而系统的文献综合研究。①压缩理论的研究概况;②影响生物质成型过程的影响因素;③生物质成型的机理;④生物质成型的工艺类型;⑤现有生物质成型技术及研究现状;⑥现有生物质成型技术存在的问题。并对各种压缩设备进行了比较研究,认为中国河南农业大学研究的HPB-Ⅰ型BBP的双向液压压缩设计思路是可取的。 2 以HPB-Ⅰ型BBP为试验装置,通过对成型部件参数的改变,找出影响HPB系列BBP生产率和单位能耗的重要因素,并对试验数据回归,找出了它们之间的规律,为设计不同规模HPB系列BBP相关参数的选择提供了依据。 3 利用热分析技术,采用动态热重实验法,对我国的三大农作物秸秆在不同升温速率下的燃烧动力学特性进行了较系统的研究。得到了各原料在不同升温速率下的动力学参数;建立了秸秆燃烧的动力学模型,该模型反映了秸秆迅速燃烧区的动力学过程。 4 对秸秆成型燃料的燃烧特性进行了试验研究。着重研究了秸秆 河南农业大学博士学位论文 巫 的种类、温度、空气供给量、成型燃料密度、直径、质量对成型燃料 燃烧速度的影响并得出如下主要结论:①秸秆成型燃料的燃烧方式属 于静态渗透式扩散燃烧。②秸秆成型燃料燃烧速度受温度的影响大于 通风量燃烧速度的影响:燃烧温度越高,挥发分析出速度越快,燃烧 平稳性愈差。③成型燃料密度影响成型燃料挥发分的析出速度,影响 燃烧速度。④成型燃料直径和质量的增加,使得燃烧初期的平均燃烧 速度增大,中后期的平均燃烧速度相对平稳。⑤秸秆成型燃料含挥发 分比例高,因此合理配风下的控温燃烧是保证其完全燃烧的关键。 5运用已取得的试验和理论分析结果,以液压驱动、双向成型为基 础,从产业化的角度对HBP型成型机进行了液压系统和成型部件的改 进设计;同时采用了二级预压机构,使该成型机的生产率达到 500kg.hd;单位能耗 60kwh.上‘左右,磨损件修复周期 300小时左右, 基本解决了影响生物质固化技术在国内推广的技术难题。 6对秸秆成型燃料燃烧待性进行试验研究后,又设计出一小型热水 锅炉,对不同直径的成型燃料的燃烧性能进行了燃烧试验。对燃料直 径、炉膛大小、燃烧效果之间的关系进一步作了研究,为确定合理的 成型设备生产率及高效配套燃烧设备设计提供了科学和实用的参考依 据。 本文是以解决我国秸秆成型燃料推广中的技术问题,设计一种合 乎国情,又有应用价值的成型机为目的的研究论文,着力点放在基础 研究上,因为这是国内外多年来在固化研究上的缺陷。因此论文的许 多试验研究在国内外都找不到借鉴,难免在方法上有不当之处,但取 得的结果对成型机的改进设计,燃烧设备设计起到有效指导作用。研 究期间设计的成型机己在洛阳试点运行,受到了政府和农民的欢迎。
【关键词】:燃烧 动力学特性 液压成型机 秸秆
【学位授予单位】:河南农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TK6
【目录】:
  • 致谢4-6
  • 目录6-10
  • 中文摘要10-12
  • 英文摘要12-15
  • 第一章 总论15-44
  • 1 生物质成型技术的国内外理论研究现状15-33
  • 1.1 秸秆物理特性对压缩的影响15-17
  • 1.2 压缩力与压缩密度的关系17-22
  • 1.3 压块能耗的研究22-23
  • 1.4 其他因素的影响23-33
  • 1.4.1 摩擦力23
  • 1.4.2 压模直径23-24
  • 1.4.3 压模的几何尺寸24-25
  • 1.4.4 喂入量25-26
  • 1.4.5 含水率26-29
  • 1.4.6 喂入频率29
  • 1.4.7 保压时间29-30
  • 1.4.8 粘结剂30-31
  • 1.4.9 加热温度31-32
  • 1.4.10 成型套锥角与锥长32-33
  • 2 国内外成型机研究现状33-37
  • 3 成型机类型及成型方法37-40
  • 3.1 活塞式成型机37
  • 3.2 螺旋式成型机37-38
  • 3.3 模压颗粒成型机38
  • 3.4 卷扭式成型机38-39
  • 3.5 HPB-Ⅰ型生物质成型机39-40
  • 4 存在的问题40-41
  • 5 研究课题的确定及总体研究思路41-44
  • 5.1 研究的重要意义41-42
  • 5.2 总体思路42-44
  • 第二章 液压秸秆成型机主要设计参数确定的试验研究44-68
  • 1 秸秆压缩成型机理及成型过程44-47
  • 1.1 秸秆压缩成型机理44-46
  • 1.2 秸秆活塞压缩成型过程46-47
  • 2 试验部分47-65
  • 2.1 正交试验48-58
  • 2.1.1 试验条件选择48
  • 2.1.2 因素水平表的制定48
  • 2.1.3 试验数据的测试48-50
  • 2.1.4. 试验结果与分析50-58
  • 2.2 生产率与冲杆直径和单位能耗关系试验58-64
  • 2.3 锥度、锥长与压力、密度关系试验64-65
  • 3 本章小结65-68
  • 第三章 秸秆成型燃料燃烧动力学特性试验研究68-94
  • 1 秸秆燃烧动力学特性实验研究68-81
  • 1.1 实验方法的选择68-69
  • 1.2 实验装置69-70
  • 1.3 原料试样制备70-71
  • 1.4 实验条件71
  • 1.5 实验结果与分析71-76
  • 1.6 秸秆挥发分析出过程的动力学特性参数76-80
  • 1.6.1 秸秆燃烧动力学模型的建立76-78
  • 1.6.2 求解动力学参数78-80
  • 1.7 差热峰面积(S)80
  • 1.8 差热实验分析80-81
  • 2 秸秆成型燃料燃烧动力学特性试验研究81-92
  • 2.1 秸秆成型燃料燃烧的理论分析81-82
  • 2.2 影响秸秆成型燃料燃烧速度因素的试验82-87
  • 2.2.1 试验装置和方法83
  • 2.2.2 单个秸秆成型燃料燃烧速度影响因素的试验83-87
  • 2.3 试验结果与讨论87-92
  • 3 本章小结92-94
  • 第四章 液压秸秆成型机的改进设计94-104
  • 1 设计思路94
  • 2 HPB-Ⅱ型液压系统设计94-96
  • 3 成型机结构设计96-97
  • 3.1 设计指标96-97
  • 3.2 设计参数计算97
  • 4 HPB-Ⅱ秸秆液压成型机结构与工作原理97-103
  • 5 HPB-Ⅱ秸秆液压成型机运行结果103
  • 6 本章小结103-104
  • 第五章 秸秆成型燃料的燃烧试验104-112
  • 1 BBFB的设计104-108
  • 1.1 BBFB设计原则104-105
  • 1.2 结构设计105-108
  • 1.2.1 整体结构105
  • 1.2.2 工作原理105-107
  • 1.2.3 性能特点107-108
  • 2 秸秆成型燃料燃烧参数检测108-111
  • 2.1 检测内容与方法108
  • 2.2 结果与分析108-111
  • 2.2.1 检测结果108-110
  • 2.2.2 检测结果分析110-111
  • 3 本章小结111-112
  • 第六章 秸秆液压成型技术经济效益分析112-118
  • 1 经济评价及计算方法112-116
  • 1.1 经济评价指标112-113
  • 1.2 成本和收益113-115
  • 1.3 经济分析115-116
  • 2 敏感性分析116-117
  • 3 本章小结117-118
  • 第七章 结论与建议118-121
  • 1 主要结论118-119
  • 2 问题讨论与建议119-121
  • 参考文献121-131
  • 发表文章目录131

【引证文献】
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3 李在峰;雷廷宙;何晓峰;杨树华;;玉米秸秆颗粒燃料致密成型电耗测试[A];中国农村能源行业协会第四届全国会员代表大会新农村、新能源、新产业论坛生物质开发与利用青年学术研讨会论文集[C];2006年
4 杨树华;雷廷宙;何晓峰;李在峰;朱金陵;;生物质致密冷成型原料最佳收集半径的研究[A];中国农村能源行业协会第四届全国会员代表大会新农村、新能源、新产业论坛生物质开发与利用青年学术研讨会论文集[C];2006年
5 刘圣勇;李文雅;苏超杰;朱长河;;生物质成型燃料燃烧设备结渣特性试验研究[A];中国农村能源行业协会第四届全国会员代表大会新农村、新能源、新产业论坛生物质开发与利用青年学术研讨会论文集[C];2006年
6 廖娜;韩鲁佳;陈龙健;黄光群;;秸秆压缩特性及成型技术研究进展[A];纪念中国农业工程学会成立30周年暨中国农业工程学会2009年学术年会(CSAE 2009)论文集[C];2009年
7 沈飞;曹卫星;刘荣厚;;自然干燥的甜高粱茎秆长期贮藏及乙醇发酵可行性研究[A];全国农村清洁能源与低碳技术学术研讨会论文集[C];2011年
8 廖娜;韩鲁佳;黄光群;陈龙健;贺城;;含水率和压缩频率对秸秆开式压缩能耗的影响[A];全国农村清洁能源与低碳技术学术研讨会论文集[C];2011年
9 刘圣勇;连瑞瑞;王晓东;张磊;梁盼;;制冷炊事兼用生物质成型燃料炉具的设计[A];全国农村清洁能源与低碳技术学术研讨会论文集[C];2011年
10 闫文刚;俞国胜;张海鹰;姜晨龙;刘小虎;赵雪松;;含水率对草坪草常温开模成型的影响[A];全国农村清洁能源与低碳技术学术研讨会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李先春;褐煤提质及其燃烧行为特性的研究[D];大连理工大学;2011年
2 闫文刚;生物质常温开模致密成型研究[D];北京林业大学;2011年
3 陈艳容;煤矸石和煤层气循环流化床混烧关键影响因素研究[D];重庆大学;2011年
4 赵丽霞;生物质粗甘油混合高效制氢实验研究[D];天津大学;2011年
5 周恒涛;生物质能—太阳能联合制冷的适配性研究[D];河南农业大学;2010年
6 管益东;废弃农村固废简易填埋场污染现状调查及其渗滤液处理技术(多介质层系统)研究[D];浙江大学;2011年
7 张小辉;秸秆燃料锅炉受热面高温腐蚀机制及防护研究[D];沈阳工业大学;2012年
8 张海鹰;生物质常温开模成型机及其快捷设计方法研究[D];北京林业大学;2012年
9 刘圣勇;生物质(秸秆)成型燃料燃烧设备研制及试验研究[D];河南农业大学;2004年
10 樊峰鸣;我国农村秸秆成型燃料规模化技术研究[D];河南农业大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 唐京禧;农业废弃物热解特性的研究[D];华中农业大学;2010年
2 孙玉凤;生物质热裂解制取生物油的研究[D];沈阳理工大学;2010年
3 俞宏德;生物质电厂燃料供应系统的模拟与优化[D];浙江大学;2011年
4 王海;75t/h秸秆锅炉过热器积灰数值模拟研究[D];东北电力大学;2011年
5 宁鹏辉;环模式秸秆压块机致密成型机理研究[D];河北科技大学;2011年
6 陈声显;玉米秸秆力学模型及压缩成型设备研究[D];吉林大学;2011年
7 章长荣;新型多头式秸秆成型设备的数值模拟与研制[D];吉林大学;2011年
8 贾兆鹏;生物质混燃煤粉炉及旋流燃烧器的设计研究[D];华北电力大学(北京);2011年
9 孙雨葭;中国生物质固体成型燃料及炉具产业的产业链整合研究[D];北京林业大学;2011年
10 方官丽;悬挂式森林细小生物质颗粒燃料成型机的设计与研究[D];东北林业大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 陈建原,孙学信;煤的挥发分释放特性指数及燃烧特性指数的确定[J];动力工程;1987年05期
3 张全国,马孝琴,刘圣勇,张连喜,宁晓峰,吕书凡,陈开碇;金属化合物对煤矸石燃烧动力学特性的影响[J];环境科学学报;1999年01期
4 黄学成;发展工业锅炉专用洁净型煤[J];洁净煤技术;1997年04期
5 张无敌,夏朝凤,宋洪川;生物质热解气化技术的评价[J];节能;1998年03期
6 李师仑;型煤发展的回顾与展望[J];洁净与空调技术;1995年02期
7 马元庚;郁金霞;;橡胶木材的性质及其炭化[J];林化科技通讯;1985年01期
8 王方;;工业型煤的燃烧特性[J];煤炭加工与综合利用;1987年02期
9 周佩成,安立人,高柱天,张洪程,李春辉;生物可燃废弃物间歇成型过程的研究[J];粮油加工与食品机械;1995年04期
10 王春光;窦卫国;;一元回归方程的建立和选优[J];内蒙古农牧学院学报;1989年01期
【相似文献】
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2 杨世基;重视农村秸秆的能源利用[J];农村能源;1994年06期
3 朱金陵;王志伟;师新广;杨树华;何晓峰;雷廷宙;;玉米秸秆成型燃料生命周期评价[J];农业工程学报;2010年06期
4 邢蕾,王述洋,刘向东,刘春山;秸秆压缩成型实验与分析[J];佳木斯大学学报(自然科学版);2005年04期
5 李欢;杨仁斌;陈亮;;秸秆能源利用模式分析及进展[J];农业环境科学学报;2007年S2期
6 李峥;郝翠丽;;秸秆墙体材料的发展现状以及前景展望[J];河南建材;2011年01期
7 刘平;生物质能(秸秆)发电技术的展望[J];中州煤炭;2005年02期
8 ;“秸秆能源”在长三角破题[J];太阳能;2006年04期
9 刘惠宁;;秸秆生物质燃料锅炉的设计实践[J];应用能源技术;2008年02期
10 马欣;;氯氧镁水泥制作秸秆板材的试验研究[J];科技信息;2008年35期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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2 肖宏儒;陈永生;宋卫东;;秸秆成型燃料加工技术发展趋势[A];长三角清洁能源论坛论文专辑[C];2005年
3 王飞;李华;孙超;李长云;;变废液为肥料 实现秸秆返田[A];中国造纸学报2003年增刊——中国造纸学会第十一届学术年会论文集[C];2003年
4 刘亚平;魏蒙关;李洪岐;;河南省秸秆资源综合利用现状分析及建议[A];科技、工程与经济社会协调发展——河南省第四届青年学术年会论文集(下册)[C];2004年
5 李荣刚;王飞;;江苏生物质能源产业最新进展[A];第十届中国科协年会论文集(三)[C];2008年
6 温明霞;林德枝;易时来;李学平;孟涛;石孝均;;秸秆在土壤中的养分释放动态研究[A];第九届中国青年土壤科学工作者学术讨论会暨第四届中国青年植物营养与肥料科学工作者学术讨论会论文集[C];2004年
7 杜建;安成立;冀炜;张永科;常宗堂;邢宏宜;贾涛;王俊峰;王天泉;惠建忠;孙茂田;王晓梅;;秸秆环保超强木地板及制造方法的研究[A];’2003中国作物学会学术年会文集[C];2003年
8 孙明湖;咸惠军;南方;;秸秆氧化气化气不宜做炊事燃气[A];中国环境保护优秀论文集(2005)(下册)[C];2005年
9 李荣刚;蒋福龙;;江苏规范有序管理生物质能源产业[A];2008中国生物质能源技术路线标准体系建设论坛论文集[C];2008年
10 周礼;吴达科;谢春燕;;秸秆预处理技术对比研究[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集(2)[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 潘热新;秸秆开始“变废为宝”[N];中国经济导报;2009年
2 励蓉蓉;吃进秸秆 吐出“煤饼”[N];浙江日报;2010年
3 古文洪;秸秆发电:多赢产业为何冷眼相看[N];中国矿业报;2005年
4 ;秸秆压块饲料有啥优势[N];齐齐哈尔日报;2005年
5 ;我市为秸秆找到五条出路[N];驻马店日报;2005年
6 本报记者 兰俊君 实习生 吴明新;蔬菜“吃”秸秆产量高[N];白银日报;2009年
7 李玉芳 闫艳 高杰;秸秆可作清洁能源[N];中国环境报;2009年
8 顾日升 袁开建;秸秆烧出贵过大米的“超低炭”[N];江苏农业科技报;2009年
9 ;我省“秸秆法规”正式出台[N];江苏农业科技报;2009年
10 记者 许兵 通讯员 杨丽;6月1日起露天焚烧秸秆将受罚[N];连云港日报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 马孝琴;生物质(秸秆)成型燃料燃烧动力学特性及液压秸秆成型机改进设计研究[D];河南农业大学;2002年
2 刘圣勇;生物质(秸秆)成型燃料燃烧设备研制及试验研究[D];河南农业大学;2004年
3 朱灵峰;生物质(秸秆)气合成甲醇工艺及动力学研究[D];河南农业大学;2004年
4 宋安东;生物质(秸秆)纤维燃料乙醇生产工艺试验研究[D];河南农业大学;2004年
5 闫贵龙;影响秸秆营养价值的作物学因素及复合化学处理的效果研究[D];中国农业大学;2005年
6 赵荣国;楔环连接结构静力接触行为与动力学特性研究[D];中国工程物理研究院;2004年
7 梁凌云;秸秆热化学液化工艺和机理的研究[D];中国农业大学;2005年
8 王霞;蚯蚓活动对稻麦轮作土壤氮、磷的影响[D];南京农业大学;2005年
9 雷廷宙;秸秆干燥过程的实验研究与理论分析[D];大连理工大学;2006年
10 岳建芝;超微化秸秆粉体物性微观结构及光合生物产氢实验研究[D];河南农业大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李雪;秸秆固态发酵酒精的研究[D];中国农业大学;2002年
2 隋美丽;秸秆压块饲料机匀料充型区的物流分析与计算机仿真[D];河北农业大学;2005年
3 齐刚;白腐菌降解秸秆木素及饲料化研究[D];天津科技大学;2004年
4 高洁;秸秆对球形棕囊藻生长的抑制作用及其机理研究[D];暨南大学;2005年
5 贺永惠;北方地区玉米秸秆复合碱化和快速氨化技术及其在幼羊生长中应用的研究[D];东北农业大学;2001年
6 蔡兴旺;秸秆发酵剂的研究[D];天津科技大学;2004年
7 徐新惠;棉秆压缩成型特性的试验研究[D];石河子大学;2006年
8 张丽丽;秸秆作为再燃燃料对NOx生成影响的数值模拟[D];华北电力大学(河北);2007年
9 宋芳;玉米收获机秸秆切碎刀的试验研究[D];吉林农业大学;2011年
10 申建美;用于制有机磷肥的稻草快速降解工艺研究[D];四川大学;2001年
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