發(fā)布時(shí)間：2020-11-06 00:27

　　 我國(guó)秸稈資源十分豐富,但是其分布分散,能量密度低的缺點(diǎn)嚴(yán)重制約了其規(guī)模化利用。秸稈壓縮制備成型燃料是解決該問題的有效途徑。但是由于秸稈的固有特性,成型過(guò)程能耗高和成型設(shè)備磨損快一直是秸稈成型燃料發(fā)展面臨的瓶頸。針對(duì)該問題,本課題組開展了通過(guò)厭氧發(fā)酵改性促進(jìn)秸稈成型的研究。研究發(fā)現(xiàn),發(fā)酵改性可以顯著提升秸稈的壓縮成型性能,這奠定了改性降低能耗和減少機(jī)械磨損的基礎(chǔ)。而且,研究還發(fā)現(xiàn),改性秸稈成型對(duì)水分的耐受上限也有顯著提升。為推進(jìn)秸稈發(fā)酵改性成型工藝的應(yīng)用,需要進(jìn)一步研究發(fā)酵改性降低秸稈成型能耗和提高耐水性的機(jī)理。為此,本文開展了2方面的研究：首先,從秸稈的流變特性入手,完整地分析了在整個(gè)壓縮過(guò)程中,秸稈的彈性模量、粘性系數(shù)和應(yīng)力松弛特性的變化規(guī)律,探索能耗降低的原因。再者,從秸稈發(fā)酵后結(jié)構(gòu)的變化和秸稈中粘結(jié)性物質(zhì)所占比例的變化入手探索發(fā)酵秸稈成型耐水性提高的原因。發(fā)酵改性降低秸稈成型能耗機(jī)理研究。以用NaOH溶液處理過(guò)的秸稈作為對(duì)照,在成型原料中混入不同比例的發(fā)酵秸稈,定量地比較各組原料成型能耗,并找出各組原料中對(duì)壓縮能耗影響最大的兩個(gè)指標(biāo)一—彈性模量、粘性系數(shù)隨壓縮時(shí)間的變化規(guī)律,從而解釋能耗變化的原因。同時(shí)初步研究了壓縮結(jié)束后,原料的應(yīng)力松弛現(xiàn)象。發(fā)酵改性提高秸稈成型耐水性機(jī)理研究。對(duì)發(fā)酵前秸稈和發(fā)酵秸稈做了BET測(cè)試,重點(diǎn)比較了發(fā)酵前后秸稈比表面積的變化。又以木質(zhì)素為變量,比較了在不同含水率情況下,添加木質(zhì)素與否對(duì)成型燃料強(qiáng)度和密度的影響,從而確定了發(fā)酵改性秸稈成型耐水性提高的影響因素。通過(guò)上述研究,得出以下結(jié)論：(1)使用發(fā)酵改性秸稈可以較大幅度地降低成型能耗。降低幅度與原料中發(fā)酵秸稈的含量成正比。在試驗(yàn)條件下,未發(fā)酵秸稈成型能耗為2.65J/g,發(fā)酵改性秸稈成型能耗為1.32J/g,降低幅度達(dá)到了50.19%。(2)發(fā)酵改性秸稈降低成型能耗的機(jī)理在于發(fā)酵改性降低了秸稈的彈性模量,由未發(fā)酵秸稈的6.50MPa降低到4.16MPa；發(fā)酵改性還提高了秸稈的粘性系數(shù),由未發(fā)酵秸稈的5.08MPa·s提高到11.06MPa·S。因此,在制取強(qiáng)度相當(dāng)?shù)某尚腿剂蠒r(shí),成型壓力降低,所需能耗更低。(3)發(fā)酵改性增大了秸稈的比表面積,提高了分水的分散性,從而增強(qiáng)了成型的耐水性。發(fā)酵改性也提高了秸稈中粘性物質(zhì)比如木質(zhì)素的所占比例。試驗(yàn)證明,適當(dāng)提高木質(zhì)素含量可以使秸稈原在更高水分情況下成型時(shí)的燃料強(qiáng)度。以上兩方面共同作用使得發(fā)酵改性提高了成型的耐水性。
【學(xué)位單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：TK6
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 生物質(zhì)能的發(fā)展現(xiàn)狀
    1.2 生物質(zhì)成型燃料技術(shù)研究進(jìn)展
        1.2.1 生物質(zhì)成型方式
        1.2.2 秸稈預(yù)處理技術(shù)
    1.3 研究課題的提出
第2章 發(fā)酵改性對(duì)秸稈成型能耗的影響及機(jī)理分析
    2.1 材料與方法
        2.1.1 試驗(yàn)材料
        2.1.2 試驗(yàn)方法與主要試驗(yàn)器材
    2.2 結(jié)果與分析
        2.2.1 成型能耗
        2.2.2 各組原料彈性模量與粘性系數(shù)的計(jì)算
        2.2.3 壓縮結(jié)束后各組原料應(yīng)力松弛特性
    2.3 本章小結(jié)
第3章 發(fā)酵改性提高秸稈成型耐水性機(jī)理
    3.1 發(fā)酵改性對(duì)秸稈結(jié)構(gòu)的影響
        3.1.1 材料與方法
        3.1.2 結(jié)果與討論
    3.2 添加木質(zhì)素對(duì)成型耐水性影響試驗(yàn)
        3.2.1 材料與方法
        3.2.2 結(jié)果與討論
    3.3 本章小結(jié)
第4章 結(jié)論與展望
    4.1 結(jié)論
    4.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝

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本文編號(hào)：2872409