DOC《南京林业大学》

南京林业大学 本科毕业设计(论文) 木薯酒精废渣成型燃料燃烧性能的研究 学院: 南方学院 专业: 热能与动力工程 学号: N080403116 学生姓名: 屈永生 指导教师: 孙军 职称: 教授 二O一二年五月 摘要 本论文重点研究木薯酒精废渣和稻草进行对半配比,通过冷压成型设备进行压缩.

然后对其成型燃料进行燃烧性能测试. 通过计算燃料的相对燃烧速率对正交试验各因素进行分析,通过极差分析的结果,得出影响因素的最优水平与主次关系,从各因素对相对燃烧速率影响的主次关系看几乎没什么差别,大体上都是在前5分钟燃烧掉80%到86%,20分钟之内基本燃烧完全.因此对于本试验所使用的燃料在其工业利用中只要把炉膛温度、过量空气系数、成型压力控制在一定范围内,其就基本燃烧充分. 综上所述,本试验通过模拟木薯酒精废渣成型燃料在锅炉中的燃烧情况,研究不同影响因素对木薯酒精废渣成型燃料燃烧性能的影响,使木薯酒精废渣成型燃料具有作为锅炉燃料的必要的燃烧性能.通过试验研究,可以为木薯酒精废渣成型燃料的生产以及木薯酒精废渣成型燃料燃烧设备的研制提供基础数据. 关键字:木薯酒精废渣;

成型燃料;

燃料特性;

燃烧速率;

Abstract The present paper key research cassava ethyl alcohol waste residue and the straw carry on fifty-fifty the allocated proportion, carries on the compression through the cold-press formation equipment. Then carries on the combustibility test to its formation fuel. Carries on the analysis through the computation fuel'

s relative combustion rate to orthogonal test various factors. through misses the analysis extremely the result, obtains the influencing factor most superior horizontal and the primary and secondary relations, from various factors to the relative combustion rate influence'

s primary and secondary relations looked that does not have any difference nearly, is on the whole in the first

5 minutes combustion fall 80% to 86%,20 minute within basic complete combustion. Therefore regarding this laboratory use fuel in its industry use, so long as the furnace temperature, the excess air coefficient, the molding pressure control based on this, it basically burns fully. In summary, this experiment through the simulation cassava ethyl alcohol waste residue formation fuel'

s in boiler combustion situation, the research different influencing factor to the cassava ethyl alcohol waste residue formation fuel burning performance'

s influence, enables the cassava ethyl alcohol waste residue formation fuel to have takes the ler oil the necessity combustibility. Through the experimental study, may provides the essential data for the cassava ethyl alcohol waste residue formation fuel production as well as the cassava ethyl alcohol waste residue formation fuel burning equipment'

s development. Key words: cassava ethanol waste residues;

Molding fuel;

Fuel properties;

Burn rate 目录

1 前言

1 1.1我国能源与环境现状

1 1.1.1我国能源现状

1 1.1.2我国环境现状

1 1.2生物质成型燃料及其特点

2 1.3生物质成型燃料的成型原理与方法

2 1.3.1生物质成型燃料的成型原理

2 1.3.2生物质成型燃料的成型方法

2 1.4木薯及其利用

3 1.4.1木薯及我国的木薯资源

3 1.4.2木薯利用的主要途径

4 1.5木薯酒精废渣

4 1.5.1木薯酒精废渣及其利用方法

4 1.5.2木薯酒精废渣利用存在的主要问题

5 1.6木薯酒精废渣成型燃料燃烧性能研究

5 1.6.1木薯酒精废渣成型燃料燃烧性能研究的主要内容

5 1.6.2木薯酒精废渣成型燃料燃烧性能研究的技术路线

6 1.6.3木薯酒精废渣成型燃料燃烧性能研究的创新点

6 2 试验原料及其基本特性

7 2.1 原料预处理

7 2.1.1 原料来源

7 2.1.2 原料处理方法以及处理设备

7 2.2 原料工业分析

8 2.2.1 含水率的测定

8 2.2.2 挥发分的测定

9 2.2.3 灰分的测定

9 2.2.4 固定碳的计算

9 2.3 发热量测定的试验原理和方法

10 2.4 元素分析设备与原理

12 2.5 试验结果与分析

12 3 木薯酒精废渣成型试验研究

15 3.1木薯酒精废渣的成型影响因素

15 3.2本试验的成型设备与试验方法

16 3.3试验因素与水平的选取

17 3.4试样制备

19 4 木薯酒精废渣成型燃料的燃烧性能研究

21 4.1 试验设备及方法

21 4.1.1试验设备

21 4.1.2试验方法

22 4.2燃烧速率的影响因素和水平选取

22 4.2.1成型燃料的物化性质

22 4.2.2 炉膛温度

22 4.2.3 空气供给量

22 4.3燃烧速率试验步骤

24 4.4燃烧速率试验结果

25 4.5 燃烧速率试验的数据直观分析

26 5 总结与展望

29 致谢

30 参考文献

31 1 前言 1.1我国能源与环境现状 1.1.1我国能源现状 中国煤炭资源1995年总量10 087.08亿t,居世界第三位,煤炭占我国各种化石燃料资源总储量的95 %以上;

已探有的石油资源为70多亿t,其中可采储量仅16亿t;

已探明的天然气资源3 130亿m3.可再生能源在我国能源系统中也占有重要地位,1990年约占一次能源供应量的24.0 %.生物质能在一次能源供应量中仅次于煤炭位居第二位,1990年约占一次能源供应量的20.2 %,我国水力资源蕴藏量达6.76亿kW,可开发的3.79亿kW,居世界第一位[]. 据资料统计,2004 年,我国能源消费总量为 19.7 亿吨标准煤,比上年约增长 15.2%.其中,煤炭消费量 18.7 亿吨,比上年约增长 14.4%;

原油消费量 2.9 亿吨,比上年约增长 16.8%;

天然气消费量 41.5 亿立方米,比上年增长 18.5%.作为一个拥有

13 亿人口的发展中国家,人均能源消费总量尚不及美国的 10%,这是造成我国与发达国家差距的根本原因.目前,我国能源利用过程中存在的突出问题是:

1、能源资源总量不足;

2、能源消费过度依赖煤炭, 浪费大, 破坏严重;

3、能源开采利用率较低;

4、能源供应的结构性矛盾突出[]. 1.1.2我国环境现状 我国城市大气污染较为严重,产生这种情况的原因主要是:一,我国城市居民多用烟囱低矮的炉灶;

二,直接燃烧高硫煤;

三,我国能源的利用率低,尤其是民用煤的利用率更低.低的能源利用率,不但增加了煤的消耗量,更是大气污染严重的原因[]. 中国目前的环境状况主要表现为,空气污染以煤烟型为主,主要污染物是SO2和烟尘;

1997年SO2排放总量为2 346万t;

烟尘排放总量1 873万t,其中工业烟尘排放量为1 565万t,约占83.6 %[]. 能源作为人类赖以生存的基础,在其开采、输送、加工、转换、利用和消费过程中,都直接或间接地改变着地球上的物质平衡和能量平衡,必然对生态系统产生各种影响,成为环境污染的主要根源[].能源对环境的污染主要表现在如下几方面:

1、温室效应;

2、酸雨;

3、破坏臭氧层;

4、热污染等. 1.2生物质成型燃料及其特点 生物质的压缩成型是指将各类生物质废弃物,如秸秆、稻壳、锯末、木屑等,用机械加压的方法,使原来分散的,没有一定形状的原料压缩成具有一定形状的,密度较大的成型燃料.[] 由于原料本身的特性所决定,未经加工转化的生物质原材料,只能当作低品位能源使用,而且很少具有商品价值.经压缩成型后,密度和强度增高,给运输和贮存带来了方便;

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虽然其热值没有明显增加,但其燃烧性能大为改善,燃料的利用效率大大提高;

这种成型燃料可替代薪柴和煤作为生活及生产使用[].它具有燃烧特性好、燃烬率高、粉尘少、化学污染排放低的优势.尤其压缩成型燃料经炭化变为机制炭后,更具有优良的商品价值. 1.3生物质成型燃料的成型原理与方法 1.3.1生物质成型燃料的成型原理 植物细胞中含有纤维素、半纤维素和木质素.虽然不同的植物其组成成分不同,但纤维素、半纤维素和木质素是植物体的主要成分,一般占植物体成分的2/3以上.其中纤维素的含量在木材中为40%一55%,在禾本科植物的茎秆中占40%~50%;

木质素的含量在木材中达25%以上,在禾本类中占有14%~25%. 纯纤维素呈白色,密度为1.50一l.56g/cm3,在水分存在时,纤维素可结合成团状,当含水率在30%wb左右时,用较小的力作用即可使纤维素形成一定的形状;

当含水率在10%wb左右时,对其施加较大压力,才能使其成型,但成型后结构牢固. 木质素是一类以苯丙烷单体为骨架,具有网状结构的元定型高分子化合物.虽然各种植物都含木质素,但它们的组成、结构并........