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生物质致密成型压力及数学模型的研究

作　者: 曹冬辉
导　师: 赵廷林
学　校: 河南农业大学
专　业: 农业生物环境与能源工程
关键词: 生物质 含水率 颗粒度 成型压力 拟合方程
分类号: TK6
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


能源危机和环境污染是全球面临的共同难题,世界各国已经将发展可再生能源作为重要工作来抓。我国各类农作物秸秆资源十分丰富,每年产出量多达6.4亿t。随着经济和社会的发展,农业主产区秸秆资源大量过剩问题日趋突出,农民就地焚烧秸秆,造成严重的环境污染和资源浪费。因此,研究生物质能转换技术,将丰富的农林废弃物资源变废为宝,转换为优质燃料,是保护生态环境,促进农业可持续发展的重要课题。生物质能一直是人类赖以生存的重要能源,它仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量的第四位,在整个能源系统中占有重要地位。生物质致密成型燃料具有加工简单、成本较低、便于储存运输、燃烧性能好、热效率高的优点,对生物质能源丰富的贫油、贫煤国家来说,可成为一种发展前景可观的替代能源。本文通过对常温高压致密成型影响因素及成型机理的研究,得到使成型效果较好的影响因素的参数范围,探讨成型机理,为生物质燃料常温高压致密成型设备的设计及工艺参数优化等提供理论依据,将有利于生物质成型燃料的商业化推广。本文研究的主要内容和结论如下:1.对玉米秆、花生壳进行不同含水率的成型试验,得出含水率与压块密度之间的关系,含水率在15%左右时成型密度最大;2.对玉米秆进行不同颗粒度的成型试验,得到颗粒度与压块密度之间的关系,颗粒度在0~3cm成型效果最好;3.对玉米秆、豆秆、花生壳进行不同成型压力的常温高压致密成型实验,绘制出成型块密度与成型压力的关系图,找到成型效果较好的压力范围;推出回归方程,量化压块密度与成型压力之间的关系,总结出达到最佳成型效果所需的必要条件,从而解决生物质燃料致密成型技术的两大难题,也就是使成型后的生物质燃料不松散、能长期存放的问题。4.试验验证拟合方程的适合范围,得到由于生物质种类不同、结构复杂拟合方程具有专一性。总之,本研究的方法及成果为生物质常温高压致密成型技术的推广发展提供了理论依据,将有利于缓解因能源紧缺、环境污染带来的一系列问题。

全文目录


致谢  4-7
摘要  7-8
1. 引言  8-19
  1.1 开发利用生物质能的重要意义及研究现状  8-11
    1.1.1 开发利用生物质能的重要意义  8-9
    1.1.2 生物质能研究现状  9-11
  1.2 生物质致密成型技术的原理及工艺  11-12
  1.3 生物质致密成型技术的国内外理论研究现状  12-17
    1.3.1 秸秆物理特性对压缩的影响  12-13
    1.3.2 压缩力与压缩密度的关系  13-17
  1.4 本文研究的主要内容  17-19
2. 秸秆基本物理机械特性的测定及预处理  19-30
  2.1 原料的预处理  19-20
    2.1.1 原料的来源  19
    2.1.2 不同粒度原料的制备  19-20
  2.2 秸秆基本物理机械特性的测定  20-22
  2.3 堆积密度的测定  22-24
    2.3.1 堆积密度的测定方法  22-24
  2.4 摩擦特性的测定  24-29
    2.4.1 休止角的测定  24-27
    2.4.3 滑动摩擦的测定  27-29
  2.5 小结  29-30
3. 生物质致密成型试验及结果分析  30-41
  3.1 同一种原料不同含水率致密成型实验  30-33
    3.1.1 实验设计  30-31
    3.1.2 玉米秆在不同含水率条件下的成型试验  31
    3.1.3 花生壳在不同含水率条件下的成型试验  31-32
    3.1.4 含水率对生物质燃料致密成型的影响小结  32-33
  3.2 同一种原料不同颗粒度致密成型实验  33-34
    3.2.1 实验设计  33
    3.2.2 玉米秆在不同粒度条件下的成型试验  33
    3.2.3 颗粒度对生物质燃料致密成型的影响小结  33-34
  3.3 同一种原料在不同压力下的致密成型实验  34-40
    3.3.1 实验设计  34
    3.3.2 玉米秆在不同压力下的致密成型实验  34-36
    3.3.4 豆秆在不同压力下的致密成型实验  36-38
    3.3.5 花生壳在不同压力下的致密成型实验  38-40
    3.3.6 压力对生物质燃料致密成型的影响小结  40
  3.4 小结  40-41
4 试验验证  41-46
  4.1 试验设计  41
  4.2 试验结果  41-45
    4.2.1 锯末与玉米秆相比试验结果  41-42
    4.2.2 锯末与豆秆相比试验结果  42-44
    4.2.3 锯末与花生壳相比试验结果  44-45
  4.3 小结  45-46
5. 结论  46-47
  5.1 结论  46
  5.2 尚待解决的问题  46-47
参考文献  47-51
ABSTRACT  51-52

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中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 生物能及其利用
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