基于毛竹廢棄物的成型燃料制備及水熱炭特性研究.pdf

1、本論文以資源廣泛，燃燒清潔的毛竹廢棄物為原料，采用正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化熱壓成型工藝，制備優(yōu)質(zhì)毛竹成型顆粒燃料;采用水熱炭化技術(shù)制備優(yōu)質(zhì)毛竹水熱炭燃料，基于無模式函數(shù)多重掃描速率法，研究了毛竹及水熱炭燃燒特性及動(dòng)力學(xué);同時(shí)為探索毛竹水熱炭化原理，以?；镂⒕Юw維素為原料，探究pH值對(duì)生物質(zhì)水熱炭化的影響規(guī)律。
　　(1)采用熱壓成型工藝制備毛竹成型顆粒燃料，研究了粒徑、含水率、預(yù)熱溫度、成型壓力對(duì)毛竹成型顆粒燃料的影響，并以松弛密度、耐久度

2、為指標(biāo)，在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，采用正交試驗(yàn)對(duì)毛竹成型顆粒燃料制備工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果表明:當(dāng)粒徑小于0.38 mm，含水率為15％，預(yù)熱溫度為125℃，成型壓力為20 MPa時(shí)，成型效果最好，此時(shí)成型顆粒的松弛密度為1.110 g/cm3，耐久性為0.955，可達(dá)到歐美國家成型顆粒燃料的標(biāo)準(zhǔn)。該工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)為毛竹廢棄物制備成型顆粒燃料工藝參數(shù)的選擇提供了參考。
　　(2)對(duì)毛竹進(jìn)行水熱炭化處理制備水熱炭，對(duì)毛竹原料及其水熱炭進(jìn)

3、行燃燒實(shí)驗(yàn)，采用升溫速率為10、20、40 K/min，基于無模式函數(shù)多重掃描速率法(FWO、KAS、FR法)，研究了毛竹及水熱炭燃燒特性及動(dòng)力學(xué)。結(jié)果表明:升溫速率提高，樣品揮發(fā)分燃燒和固定碳燃燒階段均向高溫區(qū)轉(zhuǎn)移，著火性能下降，燃盡溫度提高;水熱炭較原料揮發(fā)分含量降低，固定碳含量升高;水熱溫度越高，熱值越大，能量產(chǎn)率越低，水熱溫度為260℃，水熱時(shí)間為30 min的水熱炭燃料燃料性能最佳。FWO、KAS法活化能結(jié)果相近，F(xiàn)WO法模型

4、最優(yōu)。采用大于230℃水熱溫度制備的燃料，燃燒時(shí)反應(yīng)能力增強(qiáng)，反應(yīng)速率增大。
　　(3)為初步探索毛竹水熱炭化原理，以生物質(zhì)?；镂⒕Юw維素為原料，以檸檬酸、碳酸氫鈉和氫氧化鈉配置pH值為3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0、11.0的溶液，在溫度220℃，時(shí)間4h條件下研究反應(yīng)溶液pH值對(duì)微晶纖維素水熱炭化的影響規(guī)律。通過元素分析分析了pH值對(duì)水熱炭理化特性的影響，并結(jié)合范式圖綜合分析pH值對(duì)微晶纖維

5、素水熱炭化反應(yīng)進(jìn)程的影響，利用掃描電子顯微鏡觀察水熱炭表觀形貌。結(jié)果表明:水熱炭產(chǎn)率和固碳率隨酸性的增強(qiáng)而減弱，pH為3.0時(shí)，產(chǎn)率及固碳率最小，分別為35.5％、41.82％，熱值達(dá)到最大，為19.11 MJ/kg，pH為3時(shí)制備的水熱炭的芳香性最好，pH為11時(shí)制備的水熱炭的親水性最強(qiáng)，堿性和中性水熱炭芳香性、親水性相似，不同pH條件的炭化進(jìn)程均以脫水反應(yīng)為主;掃描電鏡結(jié)果顯示酸性水熱炭炭微球粒徑隨酸性增強(qiáng)而逐漸變小，纖維素在堿性條