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秸秆机制木炭生产方法技术
澳门金沙9159官方网站 加入时间:2014/9/28 14:52:25 浏览:1120次
摘要:主要研究了以农作物秸秆为原料生产成型木炭的方法,以秸秆为原料考察了碳化过程温度和时间时碳化产品
的影响,得到了破化时间为5 h,碳化最终温度400℃为最佳条件。碳化产品经粉碎,添加末煤及添加剂后压制成型,得到固定碳为68%以上的桔杆木炭。
    木炭由于其特殊的性能,某些地方还有着比较特殊的不可替代的作用,目前国内的木炭生产多以土法由木材烧制而成,由于需要大量的砍伐树木,并且土法烧制原料利用率非常低,同时产生大量的废气不经任何处理排放造成极大的环境问题,因此木炭的生产急需一种原料来源可靠,环境友好的,综合利用率较高的工艺过程。
    我国是农业大国,农作物秸秆少量的用于造纸,大量的秸秆在秋收后被焚烧在田间地头,造成很大的环境问题,同时也是资源的极大浪费。将农作物秸秆回收利用进行碳化工艺研究,无论从目前乃至长远都有非常重要的意义。
    有专利l提到将秸秆粉碎后加粘结剂成型后进行碳化工作,但烧制成的木炭,其物理性能不好,不耐烧,密实性较差,强度也不够;也有专利提到将木材秸秆等农作物原料混合后进行碳化,该法生产的木炭物理性能,发热量等指标都比较优异,但是要添加50%左右的木材,因此任然存在着一些缺点。本文开发了一种较为经济的方法,以秸秆为原料,进行碳化,碳化后混合粘结剂以及高发热量的末煤然后压制成型,以改善物理性能及调节发热量。
1、实验部分:
1.1、仪器与试剂:
    马弗炉,水分测定仪,
    亚硝酸钠,六亚甲基四胺,高锰酸钾,玉米淀粉。
1.2、实验方法:
  秸秆碳化过程一般是在高温下部分燃烧或是在隔绝空气的条件下干馏,本研究为了将来能够将碳化过程产生的有机产物回收利用,碳化分两个阶段进行,首先在较低温度下脱除水分,然后再在碳化温度下,分解碳化并回收碳化过程的有机物。碳化过程以马弗炉加热进行研究。
1.2.1、桔秆的脱水将秸秆粉碎后,置马弗炉种、在不同的温度和不同的停留时间条件下对秸秆进行脱水,分析对比脱水前后秸秆的水分含量。
1.2.2、桔秆碳化将脱水后的秸秆置马弗炉中继续升高温度进行加热碳化,碳化后的产品进行挥发份检测,考察不同的温度及停留时间对碳化过程的影响。
1.2.3、成型以碳化后的秸秆作为原料与配料按一定进行掺混压制成型,对成品进行挥发份,水分固定碳,燃烧热等项目进行检测。
    配料:高锰酸钾,硝酸钾,六胺,末煤。
2、结果与讨论:
2.1、脱水过程:
    (1)度的影响(加热时间2h)
                  表1脱水过程沮度的影响
    温度/9C         100   150   200      250      300
  水分含量/%        10    8.8   5.8      5.5      5.0
    可以看出,加热到200℃以上后,水分含量的变化不是很大,即大部分水分已被除去,剩余少量的水分不影响有机产物的会后,可以在后续阶段脱除,因此选定200℃作为碳化第一阶段操作温度。
    (2)加热时间的影响(温度200℃)
                表2脱水过程加热时间的影响
    时间/h        0.5   1   1.5     2     2.5     3
  水分含量/%10.5   8.9   7.8   6.5   5.3    5.2
    从表2中数据看出,加热时间达到2.5 h后,水分含量不再有明显变化,因此选定2.5 h作为脱水过程加热时间。
    综合以上结果,第一阶段脱水的条件为,隔绝空气200℃加热2.5 ha。
2.2、碳化过程:
    碳化过程要在比较高的温度下进行秸秆中有机物的分解过程,是否碳化完全主要以挥发份、固定碳含量等指标加以确定,本研究以挥发份为指标进行探索,主要考虑温度及碳化时间的影响。
    (1)温度的影响(碳化时间5 h)
                  裹3碳化过程温度的影响
    温勿℃250   300   350      400      450
    挥发份/%25.8   23.2   15.7   7.9      7.5
    碳化温度至400℃以上挥发份的变化已经很小,可以选定400℃作为碳化温度。
    (2)碳化时间的影响(碳化温度400℃)
                表4碳化过程碳化时间的影响
  破化时f}7/h      2      3      4        5      6
    挥发份/%19.5   13.2   10.5      8.0   7.5
    碳化时间在Sh以上已没明显变化,因此选定碳化时间5 h。
    综上,碳化过程在400℃,5 h是最佳操作条件。最后,在最佳脱水条件及最佳碳化条件下进行碳化试验所得产品进行检测各指标(见表5 ):
                  衰5碳化产品检测指标
      水分/%灰分/%挥发份了%固定碳/%燃烧热/MJ
        4.8           13.1     7.8     68.2    24.36
2.3、成型:
    在成型机种压制成型得到燃烧热值为31.5 MJ固定碳为81%的成型木炭。
3、结论:
    本研究预期以碳化秸秆生产成型木炭,以解决小的木炭烧制作坊污染环境,大量消耗木材的问题,从研究结果来看,基本解决了以秸秆生产木炭的基本问题。通过对秸秆碳化过程的研究,得到了碳化各阶段的温度和加热时间的影响。粉碎、掺混、成型后所得成型木炭具有燃烧热值大,强度高,耐烧等特点,有推广价值。

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