秸秆与皮革污泥混合成型燃料的燃烧特性研究

【摘要】：大量化石燃料的燃烧对环境带来了巨大的危害,二氧化碳、氮氧化物、粉尘等环境污染物的排放量逐年增加,并成为酸雨、温室效应等灾害天气的罪魁祸首。我国作为传统农业大国,生物质资源储量巨大、分布广泛,掌握生物质资源的利用技术将成为我国解决能源危机的一种重要方式；同时,我国每天都会产生大量的工业污泥,如果处理不当或不规范处理,将会对生态环境造成二次污染,如果开展综合利用,则是宝贵的二次资源,工业污泥处理与处置已成为我国突出的环境问题之一。对贫油、贫煤,生物质资源丰富的国家来说,生物质成型燃料能够成为一种极具竞争力和发展前景的替代能源,因此,研究生物质成型燃料的燃烧特性以及污染物排放特性具有重大的意义。 本文通过等温燃烧试验,研究了秸秆(麦秆、玉米秆、棉秆、玉米芯)与皮革污泥及其混合物制成的成型燃料的燃烧特性,讨论了秸秆与皮革污泥的掺混比、炉温以及成型燃料的粒径等参数对成型燃料燃烧特性的影响,进而由燃烧失重曲线求得成型燃料的燃烧动力学特性；本文还应用水平管式炉试验系统对生物质成型燃料的污染物排放特性进行了研究,分析了掺混比、炉温以及粒径等条件对污染物排放特性的影响。 首先,本文利用马弗炉来进行等温燃烧试验研究生物质成型燃料的燃烧特性。生物质成型燃料的等温燃烧过程分为两个阶段：第一阶段为生物质成型燃料的迅速燃烧阶段,成型燃料送入高温马弗炉中,挥发份迅速析出并且燃烧,由于生物质中的固定碳含量较低,大部分的焦炭也在此阶段燃烧；第二阶段是生物质成型燃料的燃尽阶段,大部分可燃物已经燃尽,少量被灰包裹的焦炭缓慢燃烧。第一阶段失重范围较大,反应时间较短,为成型燃料燃烧的主体阶。在该区域,成型燃料的失重率高达70%以上；第二阶段为燃尽阶段,此阶段的失重最缓慢,反应时间也最长。生物质成型燃料随着秸秆比重的增加、炉温的升高以及粒径的减小,燃烧速率均增大,燃烧峰向前偏移,所达到的最大失重速率也增大。 其次,本文利用等温法对等温燃烧的试验数据及曲线进行了计算处理,求解其燃烧反应动力学参数,生物质成型燃料的反应级数,活化能以及频率因子。 最后,本文利用管式炉燃烧试验系统研究了生物质成型燃料SO2、NOx的排放特性,并考查了掺混比、炉温及粒径等因素对其影响规律。 【关键词】：生物质 成型燃料 燃烧特性 动力学分析 污染物排放
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TK16;TK6
【目录】：

• 摘要10-12
• ABSTRACT12-14
• 符号表14-15
• 1 绪论15-31
• 1.1 前言15-16
• 1.2 生物质能源16-20
• 1.2.1 生物质能源定义16
• 1.2.2 生物质能源特点16-17
• 1.2.3 生物质能源开发利用的意义17-18
• 1.2.4 生物质能源利用技术18-20
• 1.3 工业污泥20-21
• 1.4 生物质成型燃料21-28
• 1.4.1 生物质燃料成型机理22
• 1.4.2 生物质成型燃料研究现状22-24
• 1.4.3 生物质成型燃料燃烧机理24-25
• 1.4.4 生物质成型燃料燃烧特性25
• 1.4.5 生物质成型燃料污染物排放特性25-28
• 1.5 研究意义与研究内容28-31
• 1.5.1 研究意义28-30
• 1.5.2 研究内容30-31
• 2 试验系统及测试方法31-38
• 2.1 试验样品制备31-32
• 2.2 试验系统简介32-34
• 2.2.1 等温燃烧实验32-33
• 2.2.2 管式炉试验系统33-34
• 2.3 试验方法34-35
• 2.3.1 等温燃烧试验方法34
• 2.3.2 污染物排放特性试验方法34-35
• 2.4 试验数据处理方法35-37
• 2.4.1 燃烧特性数据处理方法35-36
• 2.4.2 污染物排放特性数据处理方法36-37
• 2.5 本章小结37-38
• 3 生物质成型燃料的燃烧特性38-52
• 3.1 单一生物质成型燃料燃烧试验研究38-40
• 3.2 掺混比对生物质成型燃料燃烧特性的影响40-43
• 3.3 温度对生物质成型燃料燃烧特性的影响43-47
• 3.4 粒径对生物质成型燃料燃烧特性的影响47-50
• 3.5 本章小结50-52
• 4 生物质成型燃料燃烧的动力学分析52-58
• 4.1 动力学分析的研究方法52-54
• 4.2 动力学参数的求解54-56
• 4.3 讨论与分析56-57
• 4.4 本章小结57-58
• 5 生物质成型燃料燃烧NO排放特性58-66
• 5.1 秸秆与皮革污泥单独燃烧时NO的排放规律58-59
• 5.2 掺混比对NO排放的影响59-61
• 5.3 温度对NO排放的影响61-63
• 5.4 粒径对NO排放的影响63-65
• 5.5 本章小结65-66
• 6 生物质成型燃料燃烧SO_2排放特性66-74
• 6.1 秸秆与皮革污泥单独燃烧时SO_2的排放规律66-67
• 6.2 掺混比对SO_2排放的影响67-69
• 6.3 温度对SO_2排放的影响69-71
• 6.4 粒径对SO_2排放的影响71-72
• 6.5 本章小结72-74
• 7 全文总结74-76
• 参考文献76-82
• 致谢82-83
• 附件83

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