生物质秸秆炭化炉 的结构设计与试验研究——摘要

生物质秸秆炭化炉 的结构设计与试验研究——摘要

目录
摘要        1
第一章 绪论        2
1.1前言        2
1.2生物质能源        2
1.2.1生物质能源的现状        2
1.2.2 生物质能源的分类        3
1.3现代生物质能源的开发和利用技术        4
1.3.1 生物质直燃技术        4
1.3.2 生物质快速热解技术        5
1.3.3 生物质炭化技术        6
1.4课题主要内容        7
1.4.1课题主要研究的目的        7
1.4.2 课题研究内容        7
1.4.3 课题研究的技术路线        8
1.5 小结        9
第二章 生物质炭化机理研究及炭化技术分析        10
2.1 生物质秸秆的成分构成        10
2.2 生物质的热解过程及原理        11
2.2.1 生物质热解过程        12
2.2.2 生物质热解产物        13
2.2.3 生物质热解原理        15
2.3 生物质炭化技术        15
2.3.1 木炭的性质与评价        16
2.3.2 生物质炭化设备        17
2.3.3 生物质炭化干馏工艺        19
2.4 小结        20
第三章 生物质秸秆炭化炉的结构设计        22
3.1 秸秆炭化炉的炉体设计及各部分参数确定        22
3.1.1 秸秆炭化炉的设计目标        22
3.1.2 秸秆炭化炉的设计        23
3.1.3 秸秆炭化炉的总体结构图        23
3.1.4 炉体外腔结构的设计安排        24
3.1.5 反应室的结构设计        26
3.2 分析生物质秸秆炭化炉的工艺流程        28
3.2.1 炭化反应准备工作        28
3.2.2 分析炭化反应的过程及原理        29
3.3 生物质秸秆炭化炉的理论检验        30
3.3.1 反应产生的天然气放热        31
3.3.2 反应室中反应物的吸热        31
3.3.3 炉内对外散失的热量        32
3.3.4 第一次反应室用煤量及可行性分析        32
3.4 生物质秸秆炭化炉的试验研究。        33
3.4.1 实验条件        33
3.4.2 实验目的        34
3.4.3 试验方法        34
3.4.4 试验结果分析        35
3.4.5 实验结论        37
3.5 小结        37
第四章 秸秆炭化炉炭化试验研究及分析        39
4.1 试验影响因素分析与因素范围的确定        39
4.1.1 试验评价指标        40
4.1.2 炭化最终温度对诶暗花反应的影响        41
4.1.3 升温速率对炭化反应的影响        43
4.1.4 保温时间对炭化产物的影响        44
4.1.5 炭化反应压力、秸秆含水量以及原材料形状对炭化反应的影响        44
4.1.6 放映的环境气氛对炭化反应的影响        45
4.1.7 试验影响因素的确定        45
4.2 试验方案的设定        46
4.2.1 试验方案设计        46
4.4.2 响应曲线的优化        47
4.3 试验过程        48
4.4 炭化炉的试验设计        48
4.4.1 正交试验设计        48
4.4.2 试验指标的参数组合        50
4.4.3 指标和参数之间的关系        50
4.4.4 炭化比表面积的方差分析        52
4.5 一次回归正交梯度法寻优        53
4.5.1 多元线性回归正交设计        53
4.5.2 各因素对炭化比表面积结果的影响曲面分析        56
4.5.3 确定回归曲线的最佳状态        60
4.6 小结        61
第五章 结论与展望        63
5.1 结论        63
5.2 展望        65


摘要

随着化石燃料资源的日渐减少和其在燃烧时对环境造成的严互污染，生物质替代能源研究成为国际研究热点，对于新疆而言，棉秆资源丰富，合理利用生物质炭化技术意义很大。
为了提高生物质秸秆的利用效率，木文以棉花杆为实验祥木，同时分析各种生物质之间的内在结构和炭化工艺过程，依照节能环保的原则，没计了一套外热式的生物质秸秆炭化炉，并对其理沦计算上和实际生产中做出检验:探寻其在生产过程中最优工艺条价。具休研究内容如下:
(1)通过对生物质的热解炭化过程进行理沦的分析，了解了生吻质热解炭化过程的基木炭化工艺过程，并通过分析古今生物质炭化技术的优劣，初步确定了设计生物质秸秆炭化炉的基木工艺要求:外热、整休炭化、间歇式。
(2)设计一款不需要将秸秆粉碎压型，真接捆扎炭化的外燃式生物质秸秆炭化炉，确定了炉休的基木尺寸、烟气流向、加热炭化等基木工艺流程。并通过理论计算和初步试验研究，证明了该款外热式生物,质秸秆灰化炉不论在理论上还是实际生产中，都能实现优秀的炭化作用，该外热式生物质桔秆炭化炉的在一定条利下，可以理论上不消耗外界热源，单靠自身产生的热能和天燃气发热，实现连续炭化。并且由炭化所制取的各种木炭，品质优良。
(3)分析了生物质秸秆炭化产物的评判标准，并通过单因素试验，确定了影响木炭固定碳含量和炭化比表面积的两个因素，通过正交实验发现:在置信区间90%时，对于术炭的炭化比表面积，反应的最终温度影响非常显著，反应的升温速度影响一般显著，而保温时下的影响不显著。
(4)为了寻找最优的工艺过程，通过梯度发寻优。基于minitab软件响应曲面设计，得到最优工艺条件为:最终温度650℃，温度上升速度143℃/h，保温时间4.33h（4小时20分钟）。通过化验得知，在该工艺条件下制得的木炭成炭率27.2%，固定碳含量为83.5%，炭化比表面积为9.038g/m2。

关键字:生物质，秸秆炭化炉.,响应曲面设计，minitab，炭化比表面积