煙稈生物質(zhì)炭化與成型燃料制備及性能表征.pdf

1、煙稈是煙草摘收之后的剩余物。當(dāng)前各地對(duì)大量煙稈的處置大多采取曬干焚燒或丟棄于田間地頭等方式，既污染環(huán)境又浪費(fèi)可再生資源。煙稈屬木質(zhì)纖維類原料，在炭化利用方面有較大潛能，但目前對(duì)煙稈炭化利用方面的研究報(bào)道較少。本文圍繞煙稈生物質(zhì)炭化、炭成型塊的制備及性能表征這一主題，研究炭化溫度、最高溫度保持時(shí)間和升溫速率等炭化條件參數(shù)對(duì)其炭化產(chǎn)物得率分布的影響。然后，對(duì)不同條件下制備的煙稈炭的品質(zhì)特性進(jìn)行表征，包括工業(yè)分析成分（揮發(fā)分、灰分和固定碳）、

2、熱值、元素含量、比表面積和孔容孔徑分布特性，探討炭化條件對(duì)煙稈炭品質(zhì)的影響規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，研究煙稈炭的膠粘與擠壓成型工藝，主要考察炭粉與膠粘劑配比、混合物靜置時(shí)間、成型壓力等因素對(duì)炭成型塊的抗跌碎強(qiáng)度和徑向抗壓強(qiáng)度等力學(xué)特性的影響，探明成型工藝與炭成型塊力學(xué)特性之間的關(guān)系。主要研究成果如下:
　　(1)炭化條件對(duì)煙稈熱解產(chǎn)物得率的影響隨著炭化溫度的增加煙稈炭得率降低。從350℃上升到400℃，炭得率顯著降低;溫度高于400℃時(shí)，

3、降低程度減緩。350-600℃，焦油與熱解氣得率呈明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系。適中的保持時(shí)間有利于獲得較高的得炭率。保持時(shí)間為3h時(shí)，炭得率為42％，高于其他水平;隨著保持時(shí)間增加，焦油得率降低，熱解氣得率增加。升溫速率的變化對(duì)炭得率影響較小，但在較慢的升溫速率條件下獲得的煙稈炭品質(zhì)較好。
　　(2)炭化條件對(duì)煙稈炭性能的影響為制備較優(yōu)性能的作為燃料用途的煙稈炭，炭化溫度宜控制在400-450℃，保持時(shí)間3h，升溫速率為5℃/min。生物質(zhì)

4、炭的比表面積隨著炭化溫度、保持時(shí)間的增加而增大。在單因素試驗(yàn)中，炭化溫度為600℃，保持時(shí)間4h，升溫速率15℃/min得到的煙稈炭的SBET最高。炭化溫度600℃，保持時(shí)間4h，升溫速率10℃/min有利于制得具有較大累積孔容積的煙稈炭。
　　(3)工藝條件對(duì)基于木薯淀粉膠粘劑的煙稈炭成型塊力學(xué)特性的影響當(dāng)膠粘劑比例在20-40％范圍變化時(shí)，炭成型塊的抗跌碎強(qiáng)度和徑向抗壓強(qiáng)度先增強(qiáng)后減弱，在膠粘劑比例為35％（靜置時(shí)間18h，成

5、型壓力2.5MPa）時(shí)力學(xué)性能最佳。其在跌落3次后的質(zhì)量保留率達(dá)97％，徑向抗壓強(qiáng)度達(dá)到10.952 kPa，明顯高于其他水平。當(dāng)炭粉與膠粘劑混合物靜置時(shí)間在6-30 h變化時(shí)，炭成型塊力學(xué)性能先增強(qiáng)后減弱，在靜置時(shí)間為24 h（膠粘劑比例30％，成型壓力2.5MPa）時(shí)力學(xué)性能最佳。其在跌落3次后的質(zhì)量保留率為81.7％，徑向抗壓強(qiáng)度也最佳。當(dāng)成型壓力在2.0-3.5 MPa范圍變化時(shí)，成型壓力2.5-3.0 MPa制備的煙稈炭成型塊