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。當前各地對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，但目前對煙稈炭化利用方面的研究報道較少。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、最高溫度保持時間和升溫速率等炭化條件參數(shù)對其炭化產(chǎn)物得率分布的影響。然后，對不同條件下制備的煙稈炭的品質(zhì)特性進行表征，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，探討炭化條件對煙稈炭品質(zhì)的影響規(guī)律。在此基礎上，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、混合物靜置時間、成型壓力等因素對炭成型塊的抗跌碎強度和徑向抗壓強度等力學特性的影響，探明成型工藝與炭成型塊力學特性之間的關系。主要研究成果如下:
　　(1)炭化條件對煙稈熱解產(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，

3、降低程度減緩。350-600℃，焦油與熱解氣得率呈明顯的負相關關系。適中的保持時間有利于獲得較高的得炭率。保持時間為3h時，炭得率為42％，高于其他水平;隨著保持時間增加，焦油得率降低，熱解氣得率增加。升溫速率的變化對炭得率影響較小，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、保持時間的增加而增大。在單因素試驗中，炭化溫度為600℃，保持時間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)工藝條件對基于木薯淀粉膠粘劑的煙稈炭成型塊力學特性的影響當膠粘劑比例在20-40％范圍變化時，炭成型塊的抗跌碎強度和徑向抗壓強度先增強后減弱，在膠粘劑比例為35％（靜置時間18h，成

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