应用秸秆制备铁矿烧结用生物质燃料的研究

【摘要】：焦粉、无烟煤等化石燃料是铁矿烧结烟气中COx、SOx、NOx等的主要来源。将低硫、低氮的生物质资源制备成特性适用于铁矿烧结的燃料,可在源头上降低污染物的排放。本文以综合利用程度低的农业废弃物秸秆为研究对象,系统研究了炭化技术对秸秆炭特性的影响,以及成型预处理强化秸秆炭制备的技术和生物质型焦的制备技术,获得了特性较为接近焦粉的燃料。 研究了炭化处理对秸秆炭特性的影响：提高炭化温度、保持较慢升温速率、延长炭化时间均有利于挥发分的充分脱除和秸秆炭内部结构的致密化；适宜的炭化温度为700℃、升温速率为25℃/min.炭化时间为30min,此时可获得固定碳、挥发分与焦粉相当的秸秆炭；相比一段炭化,两段炭化可获得产率较高、内部结构较为紧密的秸秆炭,有利于缩小与焦粉燃烧特性的差异；两段炭化制备的秸秆炭替代焦粉的适宜比例为20%。 研究了成型预处理对秸秆炭特性的影响,表明成型预处理可显著增加秸秆炭的密度,且提高成型温度、延长成型时间、增加成型压力均可使秸秆炭密度进一步提高；热压成型的适宜成型温度、成型时间、成型压力分别为200℃、1min、120MPa,常温成型适宜成型压力为180MPa,此时制备的秸秆炭密度得到大幅提高、秸秆炭内部更为紧密、燃烧特性得到改善；适宜条件下的两种成型方式制备的秸秆炭替代焦粉的适宜值均可提高到40%。 秸秆与烟煤共炭化制备生物质型焦特性的研究表明：生物质型焦内部为秸秆炭与焦炭颗粒交叉分布、相互连接的结构；与秸秆炭／焦粉混合燃烧特性相比,生物质型焦改善了两种燃料燃烧过程的不同步性,燃烧性能更为接近焦粉；生物质比例为60%的生物质型焦完全替代焦粉后,烧结指标与完全使用焦粉时基本相当。图35幅,表26个,参考文献92篇。 【关键词】：铁矿烧结 秸秆 炭化 成型 生物质型焦
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TF526;TK6
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 第1章 文献综述9-20
• 1.1 钢铁工业的发展趋势9-10
• 1.2 烧结能耗及污染研究现状10-14
• 1.2.1 烧结能耗构成10-11
• 1.2.2 烧结烟气污染物排放现状11-12
• 1.2.3 烧结工序污染物减排技术12-14
• 1.3 生物质能利用现状14-18
• 1.3.1 生物质能概况14-15
• 1.3.2 生物质资源利用途径15-16
• 1.3.3 生物质固体燃料制备技术16-17
• 1.3.4 生物质燃料在烧结领域的研究现状17-18
• 1.4 本论文的提出及研究思路18-20
• 第2章 原料性能和研究方法20-27
• 2.1 原料性能20-21
• 2.1.1 燃料性能20-21
• 2.1.2 其它原料性能21
• 2.2 研究方法21-27
• 2.2.1 生物质燃料制备21-23
• 2.2.2 生物质燃料特性检测23-24
• 2.2.3 烧结杯试验24-27
• 第3章 铁矿烧结用秸秆炭的炭化技术27-43
• 3.1 炭化工艺参数对秸秆炭特性的影响27-34
• 3.1.1 炭化温度27-29
• 3.1.2 炭化升温速率29-32
• 3.1.3 炭化时间32-34
• 3.2 炭化段数对生物质炭特性的影响34-36
• 3.3 秸秆炭与焦粉特性对比36-39
• 3.4 秸秆炭在烧结过程中的应用39-41
• 3.4.1 烧结应用效果39-40
• 3.4.2 影响烧结的原因分析40-41
• 3.5 本章小结41-43
• 第4章 成型预处理对烧结用生物质炭制备影响的研究43-54
• 4.1 热压成型对秸秆炭特性的影响43-47
• 4.1.1 成型温度的影响43-44
• 4.1.2 成型时间的影响44-46
• 4.1.3 成型压力的影响46-47
• 4.2 常温成型对秸秆炭特性的影响47-49
• 4.3 成型预处理秸秆炭与焦粉特性的差异49-52
• 4.4 成型预处理秸秆炭的烧结应用效果52-53
• 4.5 本章小结53-54
• 第5章 秸秆与烟煤共炭化制备烧结燃料的研究54-60
• 5.1 生物质型焦特性的研究54-57
• 5.1.1 物化特性的研究54-55
• 5.1.2 微观结构的研究55-56
• 5.1.3 燃烧特性的研究56-57
• 5.2 生物质型焦与秸秆炭/焦粉混燃燃烧性的差异57-58
• 5.3 生物质型焦的烧结应用效果58-59
• 5.4 本章小结59-60
• 第6章 结论60-61
• 参考文献61-67
• 攻读学位期间主要的研究成果67-69
• 致谢69

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