收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

水淋洗和添加剂预处理对小麦秸秆灰熔温度影响研究

吴士博  
【摘要】:随着成型技术水平的提高和规模的扩大,生物质固体燃料的竞争力不断提高,使得其在未来能源消耗中将占有越来越大的比例,应用领域及范围也将逐步扩大。作为一类生物质固体燃料,秸秆生物质具有巨大的潜力,但是由于其灰熔温度较低而易引起灰分结渣等原因,对锅炉燃烧效率造成不利影响,导致秸秆生物质固体燃料的应用仍不广泛。因此,提升秸秆生物质固体燃料的灰熔温度从而改善燃料性质具有十分重要的现实意义。本论文以小麦秸秆为例,旨在分析小麦秸秆燃料性质,采用水淋洗、添加剂、水淋洗-添加剂协同手段对其进行预处理,研究预处理方式对灰熔温度的影响,对比预处理方式对小麦秸秆灰分结渣的缓解作用,研究预处理对小麦秸秆灰熔温度影响机理,建立可准确预测生物质固体燃料预处理后灰熔温度的预测模型,以期为判断和预防生物质固体燃料灰分结渣提供科学指导和理论基础。首先,测试了小麦秸秆的工业成分(包括灰分、水分、挥发分、固定碳等)、元素成分(包括碳、氢、氧、氮、硫、氯等)、热值和灰熔温度等燃料性质,分析了小麦秸秆灰熔温度的主要影响因素。结果表明:(1)小麦秸秆中水分(6.57%)和灰分(4.14%)含量偏低,挥发分含量(78.97%)较高,高位热值范围为18.95~19.38 MJ/kg,是一种适用于燃烧的生物质。(2)灰熔温度包括开始收缩温度SST、变形温度DT、半球温度HT和流动温度FT,当灰熔温度SST或DT高于生物质燃炉温度(1000℃~1200℃)时认为不易产生灰分结渣。而小麦秸秆SST(700℃)偏低,易形成结渣。(3)灰分是影响灰熔温度的主要原因,灰分中Si O_2和K_2O含量越高,其灰熔温度越低。其次,分析了水淋洗预处理和添加剂预处理(包括高岭土、白云石、熟石灰)对小麦秸秆灰熔温度的影响,结合X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)-X射线能谱仪(EDX)和相图分析方法,研究水淋洗、添加剂预处理对小麦秸秆灰熔温度的影响机理。结果表明:(1)水淋洗预处理灰分去除率为26.09%,其中K_2O去除率为63.09%,使得灰熔温度有所上升,减轻灰分结渣程度。(2)添加剂预处理(高岭土、白云石、熟石灰)均可显著提高小麦秸秆灰熔温度,改善小麦秸秆灰分结渣程度,其中高岭土的效果最好,其次为熟石灰,白云石效果较差。(3)水淋洗预处理去除了小麦秸秆中部分易熔的钾盐,并使残留的钾盐形成高熔点KCa_3P_5O_(23)、K_3Ca P_2O_8和K_2Mg_2(SO_4)_3等矿物,是提升小麦秸秆灰熔温度的主要机理。(4)添加剂预处理的作用机理为:高岭土添加剂使得小麦秸秆灰分中低熔点钾盐反应生成高熔点KAl Si O_4、KAl Si_3O_8等矿物;白云石添加剂则生成K_2Mg Si_5O_(12)、Ca_3Si_3O_9等高熔点矿物;熟石灰添加剂生成Ca_3Si_3O_9、Ca Mg(Si O_3)_2等高熔点矿物,从而提高了小麦秸秆灰熔温度。接着,结合XRD、SEM-EDX和相图分析方法研究了水淋洗-添加剂(高岭土、白云石、熟石灰)协同预处理对小麦秸秆灰熔温度的影响。结果表明:(1)水淋洗-添加剂协同预处理进一步提升小麦秸秆灰熔温度,SST得到大幅增升,有效缓解小麦秸秆灰分的结渣程度。其中,水淋洗-熟石灰预处理(SST提高260℃)效果最好,水淋洗-高岭土(SST提高240℃)和水淋洗-白云石预处理(SST提高220℃)效果次之。(2)水淋洗-添加剂协同预处理影响机理为:水淋洗-高岭土预处理中生成高熔点K-Al硅酸盐,包括白榴石(KAl Si_2O_6)、透长石(KAl Si_3O_8)和六方钾霞石(KAl Si O_4)等矿物;水淋洗-白云石预处理中Ca和Mg含量较多,除了与Si O_2反应生成高熔点硅灰石(Ca_3Si_3O_9)、透辉石(Ca Mg(Si O_3)_2)以外,还与K反应生成了少量的K_(2.62)Mg_4Si_4O_(14);水淋洗-熟石灰预处理中Ca和Si含量占多数,在加热条件下生成大量的硅灰石(Ca_3Si_3O_9),同时与K和P生成K-Ca磷酸盐(如K_2Ca P_2O_7等),均使得小麦秸秆灰熔温度得到提升。最后,根据各预处理方式对灰熔温度的影响机理,分别采用偏最小二乘(PLS)回归法和布谷鸟搜索(CS)-BP神经网络法建立了生物质固体燃料预处理后灰熔温度SST的预测模型。结果表明:(1)基于灰分含量为预测指标的灰熔温度PLS回归预测模型并不能准确预测预处理后的灰熔温度,各预测指标未表现出显著的线性关系。(2)水淋洗、添加剂等预处理方式较大程度上改变生物质固体燃料灰分组成含量,超出预测指标范围,并且不同种类生物质固体燃料灰分组成含量差异性较大,影响回归预测模型预测精度。而结渣指数Si、Cl、酸碱比(B/A)、巴布科克指数(R_s)、侵蚀指数(R_f)、灰渣粘性指数(G)、钾比(R_k)与灰熔温度SST有显著相关性,可选取作为预测指标。(3)以结渣指数为预测指标建立的CS-BP神经网络预测模型可准确预测生物质固体燃料预处理后的灰熔温度SST。论文的研究工作表明:(1)水淋洗、添加剂以及水淋洗-添加剂协同预处理可显著提高小麦秸秆灰熔温度,水淋洗预处理可减少灰分中低熔点的钾盐,而添加剂预处理生成高熔点的矿物,水淋洗-添加剂协同预处理在减少低熔点钾盐的基础上进一步将其转化为高熔点的矿物,灰熔温度得到大幅提升,灰分结渣得到有效缓解。(2)基于结渣指数建立的CS-BP预测模型可准确地预测生物质固体燃料预处理后灰熔温度SST,预测误差满足应用要求。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前16条
1 杨律;熊云;刘晓;周轶群;朱华山;;磨合预处理对有机钼添加剂摩擦学性能的影响[J];后勤工程学院学报;2012年06期
2 张翔;陈宏喜;;非固化橡胶沥青防水涂料核心添加剂的选用探索研究[J];中国建筑防水;2020年S2期
3 郝绍菊;;不同添加剂对聚丁二酸丁二醇酯阻燃性能的影响[J];塑料科技;2020年12期
4 宋述同;章禄文;马艳霞;王远星;;防脉纹添加剂对砂芯性能的影响[J];铸造工程;2021年03期
5 ;亚世科推出新型无锂添加剂[J];铸造工程;2020年03期
6 ;路博润添加剂宣布6月1日起涨价5%~9%[J];润滑油;2020年03期
7 李成;;硫化添加剂综述[J];合成润滑材料;2019年03期
8 刘志军;;车用汽油及其添加剂综述[J];化工设计通讯;2018年01期
9 秦士国;郭华静;;添加剂市场寻觅[J];汽车与驾驶维修;1999年11期
10 郭华静;;添加剂市场面面观[J];汽车与驾驶维修;2000年10期
11 郭华静;;添加剂市场面面观[J];汽车与驾驶维修;2000年S1期
12 王桂真;;添加剂爆表的口香糖,你敢吃吗?[J];现代商业银行;2018年02期
13 桑俊利;;锂离子电池用电解液过充添加剂的研究进展[J];电源技术;2015年12期
14 ;亚世科化学推出新开发的VEINO ULTRA 4618混合添加剂[J];中国铸造装备与技术;2015年01期
15 张景渠;;馒头粉添加剂的类型和使用方法[J];现代面粉工业;2015年03期
16 ;亚世科化学推出新开发的混合添加剂[J];中国铸造装备与技术;2015年04期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 钟丽;;自由基及抗氧化添加剂的研究[A];良好农业规范与畜牧业健康发展——中国畜牧兽医学会家畜生态学分会第六届理事会暨学术研讨会论文集[C];2006年
2 张雨梅;;畜禽有机胂添加剂使用利与弊的再思考[A];中国毒理学会兽医毒理学与饲料毒理学学术讨论会暨兽医毒理专业委员会第4次全国代表大会会议论文集[C];2012年
3 张雨梅;;畜禽有机胂添加剂使用利与弊的再思考[A];十一五农业环境研究回顾与展望——第四届全国农业环境科学学术研讨会论文集[C];2011年
4 陶莲;玉柱;周禾;;三种乳酸菌添加剂对苜蓿青贮品质的影响[A];第三届中国苜蓿发展大会论文集[C];2010年
5 罗艺;彭祥伟;王阳铭;王高富;宋代军;;蚯蚓添加剂在家禽生产中的研究进展[A];第五届中国畜牧科技论坛论文集[C];2011年
6 贺春宝;;硫酸镁在饲料添加剂中的应用[A];2006年中国镁盐行业年会暨新技术、新产品、新设备推介会论文集[C];2006年
7 王景成;周佳萍;;微生态添加剂的发展前景及应用研究进展[A];2008山东饲料科学技术交流大会论文集[C];2008年
8 张丕源;孙新年;;添加剂碳链分布对高速/大压下量轧制润滑影响研究[A];2018年中国铝加工产业年度大会论文集[C];2018年
9 姚春德;吉庆;李琦;程传辉;王艳霞;于浩波;;汽油加入生物添加剂对发动机废气排放影响的研究[A];中国汽车工程学会燃料与润滑油分会第11届年会论文集[C];2004年
10 马密霞;胡文祥;;食品非法添加剂苏丹红及其检测方法研究进展[A];中国化学会第30届学术年会摘要集-第三十四分会:公共安全化学[C];2016年
11 梁俊荣;张西臣;柳增善;刘庆双;;抗疲劳功能性食品复方添加剂安全毒理学初步试验[A];动物生理生化学分会第八次学术会议暨全国反刍动物营养生理生化第三次学术研讨会论文摘要汇编[C];2004年
12 范京辉;陈贤惠;寇瑞柏;谢群金;张扬生;惠天鹏;楼立峰;徐章龙;;植物源性鸡肉品质改进添加剂的试验研究[A];中国家禽业——机遇与挑战——第十三次全国家禽学术讨论会论文集[C];2007年
13 赵红;张晓芳;何裕建;李向军;袁倬斌;;目视比色法在食品非法添加剂检测中的应用[A];中国化学会第28届学术年会第9分会场摘要集[C];2012年
14 金立志;王若瑾;;植物提取物添加剂抗氧化特性及其在无抗饲料中的应用[A];中国畜牧兽医学会动物营养学分会第十届全国代表大会暨十二届学术研讨会论文集[C];2016年
15 叶毅;董浚修;陈波水;陈国需;;新型稀土添加剂的性能及应用[A];第六届全国摩擦学学术会议论文集(下册)[C];1997年
16 林建忠;聂德明;;纤维添加剂对流场稳定性影响的研究[A];第五届全国水动力学学术会议暨第十五届全国水动力学研讨会文集[C];2001年
17 祝启钊;徐晨杰;高鹏;谢晓磊;虞德兵;;几种抗应激添加剂对高温环境下蛋鸡产蛋性能的影响[A];中国畜牧兽医学会2018年学术年会禽病学分会第十九次学术研讨会论文集[C];2018年
18 石玉祥;赵洪明;强慧勤;李存;武瑞栓;王玮;;鸡复方中药免疫添加剂研究与开发[A];京津冀畜牧兽医科技创新交流会暨新思想、新观点、新方法论坛论文集[C];2008年
19 胡德福;;燃煤添加剂在火力发电厂及水泥行业应用前景分析[A];中国环境保护产业发展战略论坛论文集[C];2000年
20 梁俊荣;张西臣;柳增善;刘庆双;;抗疲劳功能性食品复方添加剂作用机理初步研究[A];动物生理生化学分会第八次学术会议暨全国反刍动物营养生理生化第三次学术研讨会论文摘要汇编[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 吴士博;水淋洗和添加剂预处理对小麦秸秆灰熔温度影响研究[D];西南交通大学;2019年
2 李琦;生物添加剂对汽油机性能影响及其作用机理的研究[D];天津大学;2006年
3 张云;基于色谱质谱技术的食药塑料包装材料中添加剂的分析及其迁移行为的研究[D];北京化工大学;2017年
4 Ibrahim Lawan;生物柴油的制备及生物添加剂对其性能改善的研究[D];福建农林大学;2019年
5 顾艳红;新型陶瓷润滑油添加剂的应用与作用机理[D];中国地质大学(北京);2005年
6 晏金灿;磷氮、硼氮型添加剂在可生物降解基础液中的摩擦学特性及机理研究[D];上海交通大学;2014年
7 孙永学;有机胂添加剂的生态毒性及毒性机理研究[D];华南农业大学;2003年
8 廖益强;笋壳流化床快速热解制取生物质油的研究[D];福建农林大学;2010年
9 闫艳红;自修复添加剂对含铸铁配副摩擦磨损性能的影响研究[D];燕山大学;2009年
10 程松;生物质微波热解及热解炭用于重金属和染料废水处理的研究[D];昆明理工大学;2019年
11 蔡飞;京郊农村地区生物质固体燃料开发潜力与项目推广模式研究[D];北京林业大学;2013年
12 张波;钙基添加剂强化生物质热解气化产氢特性及作用机制研究[D];重庆大学;2016年
13 刘丽芳;我国农村生物质资源与能源应用研究[D];湖南大学;2019年
14 林振坤;高能固体燃料和铝/水基燃料的燃烧特性及机理研究[D];中国科学技术大学;2009年
15 吕东慧;麦秸颗粒制备及能源化成型添加剂的研究[D];中国农业大学;2014年
16 朱蒙生;管流添加剂减阻的实验与机理研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
17 陈小燕;糠醛渣基材料的制备、结构特征及其应用特性研究[D];宁夏大学;2020年
18 冯忠宝;DMH体系电镀Zn-Ni合金配位剂和添加剂理论筛选及工艺研究[D];哈尔滨工业大学;2017年
19 刘亚群;添加剂对聚氯乙烯结晶行为、微观形态和性能影响[D];武汉理工大学;2008年
20 张燕;烘焙预处理及后成型制备高品质生物质固体燃料研究[D];东北林业大学;2016年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 黄能金;自然霉变玉米对断奶仔猪的毒性作用及添加剂的解毒效果研究[D];四川农业大学;2014年
2 刘铭;水煤浆添加剂的复配与应用研究[D];安徽理工大学;2015年
3 岳文;陶瓷添加剂对钢/钢接触疲劳及滑动磨损性能的影响及机理研究[D];中国地质大学(北京);2006年
4 韩阳;含碳化钨的耐磨添加剂制备及应用研究[D];沈阳工业大学;2015年
5 杨红波;木质素制复合型水煤浆添加剂的研究[D];湖南科技大学;2008年
6 王蕾;蜜饯中添加剂的检测方法优化及应用[D];河北工程大学;2018年
7 刘祯;青贮添加剂对全株玉米青贮品质的影响[D];新疆农业大学;2012年
8 冉勇;生物添加剂对先进汽油机性能的影响研究[D];天津大学;2007年
9 黄远提;印制电路板酸性镀铜添加剂的研发[D];中南大学;2013年
10 高慧;离子色谱和液相色谱串联质谱法测定食品中的添加剂[D];山东农业大学;2012年
11 曾彪;锂离子电池过充保护添加剂研究[D];中南大学;2009年
12 陈跃华;添加剂自动抽提装置控制系统研究与设计[D];辽宁工业大学;2015年
13 王鹤;反应型添加剂在阳离子聚合中的作用[D];北京化工大学;2003年
14 李洋洋;家蚕高效添加剂的产业化应用研究[D];苏州大学;2016年
15 崔萌萌;食品中微量添加剂的检测及有毒物质分离方法研究[D];北京化工大学;2014年
16 王卫山;早强矿物添加剂对混合材硅酸盐水泥性能的影响[D];济南大学;2013年
17 邵麟;噻吩二乙烯基光活性添加剂的合成及其性能研究[D];湘潭大学;2020年
18 黄江民;硼酸酯添加剂的制备及摩擦学特性的研究[D];天津科技大学;2017年
19 吴芳;冶金工业废渣类添加剂对燃煤助燃脱硝的影响及机理研究[D];武汉科技大学;2014年
20 郭思奇;添加剂对超铁电池性能影响[D];东北石油大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前20条
1 刘一明 杨惠;科学看待饲料和饲科添加剂[N];湖南科技报;2021年
2 柳林;合理应用维生素类添加剂[N];新疆科技报(汉);2021年
3 李忠勇 甄晓霞;制作包子时违规使用添加剂[N];人民法院报;2019年
4 本报记者 刘偶;延崇高速试用绿色环保抗凝冰添加剂[N];首都建设报;2019年
5 廖海金;尽快消除公众对添加剂的焦虑[N];中国青年报;2015年
6 记者 张吟丰 通讯员 杨桢干 文静;乱用添加剂的食品被停产召回[N];检察日报;2018年
7 记者 王旭东;添加剂价量齐升[N];绍兴日报;2018年
8 司空剑;如何才能让老百姓不怕添加剂[N];广西日报;2016年
9 苑广阔;添加剂高汤何时能禁[N];长沙晚报;2015年
10 殷莹莹;全球冷冻烘焙添加剂市场增长迅速[N];中国食品安全报;2014年
11 实习记者 卢岳;添加剂不再是个谜[N];消费日报;2014年
12 何勇;添加剂使用通俗名 并非是食品安全保证书[N];中国食品安全报;2012年
13 本报特约撰稿 范志红 (中国农业大学食品学院营养与食品安全系副教授);谁最该远离添加剂食品[N];南方周末;2008年
14 本报记者 周静文 朱新法;严打非法添加剂,还需添加责与能[N];新华日报;2011年
15 徐瑞哲;手机“添加剂”须规范[N];西部时报;2011年
16 涂梅;防冻液添加剂不可混用[N];山西经济日报;2004年
17 本报记者 周伟;监管部门力掀打击“添加剂鲜榨饮料”风暴[N];四川日报;2011年
18 邓海建;我们可以拒绝“无害添加剂”吗?[N];沈阳日报;2011年
19 李凯 冯学军 记者杨晓伟;锦石化添加剂产品扭亏为盈[N];锦州日报;2011年
20 记者施建平;出口食品企业违规使用添加剂将被撤销出口资格[N];中国食品报;2011年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978