基本信息
- 項目名稱：
- 基于微波熱解技術的竹炭竹醋生產(chǎn)設備的研究
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 本作品創(chuàng)作在中國竹炭竹醋產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的背景下，針對當前竹炭竹醋生產(chǎn)技術中存在的嚴重問題，并綜合考慮竹炭竹醋產(chǎn)業(yè)及市場的發(fā)展，基于現(xiàn)有竹炭竹醋生產(chǎn)工藝流程及工業(yè)技術水平，設計了一套具有創(chuàng)新性的竹炭竹醋生產(chǎn)設備，通過三維設計軟件Pro ENGINEER給出了設備的完整結構及部件細節(jié)，并對微波源功率在內(nèi)的關鍵參數(shù)進行了設定，形成了可直接作為工業(yè)制造依據(jù)的設計方案。
- 詳細介紹：
- 本文創(chuàng)作在中國竹炭竹醋產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的背景下，針對當前竹炭竹醋生產(chǎn)技術中存在的嚴重問題，并綜合考慮竹炭竹醋產(chǎn)業(yè)及市場的發(fā)展，基于現(xiàn)有竹炭竹醋生產(chǎn)工藝流程及工業(yè)技術水平，設計了一套具有創(chuàng)新性的竹炭竹醋生產(chǎn)設備，通過專業(yè)工業(yè)設計軟件Pro ENGINEER給出了設備的完整結構及部件細節(jié)，并對微波源功率在內(nèi)的關鍵參數(shù)進行了設定，形成了可直接作為工業(yè)制造依據(jù)的設計方案。該設備首次引入微波熱解技術代替?zhèn)鹘y(tǒng)的燃燒加熱方法，同時窯爐整體設計遵循節(jié)約生產(chǎn)空間、原料充分轉化、廢氣廢渣循環(huán)處理、熱量多級利用、全封閉式生產(chǎn)、自動化控制等節(jié)能、環(huán)保、高效的思想。另外，在對微波源的設計上，依據(jù)多源潰能理論，采用以小功率磁控管組合代替大功率磁控管的設計，從而大幅降低設備的制造成本，并提高微波源的使用壽命及工作穩(wěn)定性。 本文所提出的生產(chǎn)設備從結構到部件的設計均有完整的理論依據(jù)，且充分考慮現(xiàn)有工藝條件和制造水平，并給出了包含關鍵制造參數(shù)的設計圖紙，而其他參數(shù)可依據(jù)實驗進行設定，因此具有很高的可行性。該設備不僅實現(xiàn)了竹炭竹醋生產(chǎn)技術上的突破，從根本上解決了現(xiàn)有竹材加工過程中原料利用率不高、生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品質(zhì)量差、環(huán)境污染嚴重等問題。同時，由于在設計時注重設備的擴展性以及普適性，其結構及參數(shù)可直接為木屑、秸稈、雜草等其他工業(yè)微波熱解設備的研制提供設計和制造依據(jù)，從而達到從廢棄生物質(zhì)中熱解得到附加值較高的炭、醋、焦油、煤氣等產(chǎn)品的目的，并為工業(yè)微波技術的進一步發(fā)展起到積極的推動作用。該設備不僅能從根本上解決現(xiàn)有竹材加工過程中原料利用率不高、生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品質(zhì)量差、環(huán)境污染嚴重等問題。同時，由于在設計時注重設備的擴展性以及普適性，其結構及參數(shù)可直接為木屑、秸稈、雜草等其他工業(yè)微波熱解設備的研制提供設計和制造依據(jù)，從而達到變廢為寶的目的，并為工業(yè)微波技術的進一步發(fā)展起到積極的推動作用。 目前，作品所提出的微波生產(chǎn)竹炭竹醋設備設計方案已經(jīng)委托四川省工業(yè)設計與產(chǎn)品快速研發(fā)中心進行了論證，而原理樣機也正在研制過程中。另外，四川省生產(chǎn)力促進中心對該作品給予了極高的肯定，并在作品工業(yè)實現(xiàn)及產(chǎn)業(yè)化推廣等方面提供大量的指導和支持，并計劃向全省竹產(chǎn)區(qū)進行宣傳。
作品圖片
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 竹資源是世界森林資源的重要組成部分，具有分布廣、成材快、產(chǎn)量高、環(huán)保功能強等優(yōu)點。中國是世界竹資源最豐富的國家，而竹炭竹醋則是目前所公認的原料利用率最高、經(jīng)濟附加值最大的竹材加工產(chǎn)物，具有極為廣闊的市場前景?，F(xiàn)有竹炭竹醋生產(chǎn)設備均采用傳統(tǒng)的燃燒加熱法，且窯爐結構始終有較大缺陷，普遍存在生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品質(zhì)量差、環(huán)境污染嚴重等問題。因此，竹炭竹醋產(chǎn)業(yè)要謀求可持續(xù)發(fā)展必須在生產(chǎn)設備上實現(xiàn)創(chuàng)新。
科學性、先進性及獨特之處
- 作品首次將微波熱解技術引入竹材加工，解決了傳統(tǒng)燃燒熱解竹材效率低、環(huán)境污染等問題，并首次采用料斗設計，提高了生產(chǎn)可控性和質(zhì)量。另外，在使用Pro E對設備結構進行設計時，充分結合微波熱解特性，遵循節(jié)約生產(chǎn)空間、提高生產(chǎn)效率、充分轉化原料、廢氣循環(huán)處理、熱量多級利用、封閉生產(chǎn)、自動控制等節(jié)能、環(huán)保、高效的思想，并以小功率磁控管組合的方式設計微波源，從而大幅降低制造成本，提高使用壽命及穩(wěn)定性。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 作品所設計的微波生產(chǎn)竹炭竹醋設備一旦研制成功，可替代現(xiàn)有原料利用率不高、生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品質(zhì)量差、環(huán)境污染嚴重的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式，大大促進我國竹產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。另外，作品中所反映的節(jié)能、環(huán)保、高效的設計理念以及所獲得的竹材熱解技術參數(shù)還可為木屑、秸稈、酒糟、醋糟、谷糠、雜草等的工業(yè)微波熱解設備的研制提供設計和制造依據(jù)，在推動有機質(zhì)“變廢為寶”工程的同時，為工業(yè)微波技術的進一步發(fā)展起到積極的促進作用。
學術論文摘要
- 本文創(chuàng)作在中國竹炭竹醋產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的背景下，針對當前竹炭竹醋生產(chǎn)技術中存在的嚴重問題，并綜合考慮竹炭竹醋產(chǎn)業(yè)及市場的發(fā)展，基于現(xiàn)有竹炭竹醋生產(chǎn)工藝流程及工業(yè)技術水平，設計了一套具有創(chuàng)新性的竹炭竹醋生產(chǎn)設備，通過三維設計軟件Pro ENGINEER給出了設備的完整結構及部件細節(jié)，并對微波源功率在內(nèi)的關鍵參數(shù)進行了設定，形成了可直接作為工業(yè)制造依據(jù)的設計方案。該設備首次引入微波熱解技術代替?zhèn)鹘y(tǒng)的燃燒加熱方法，同時充分結合微波熱解特性，在設備結構的設計上遵循節(jié)約生產(chǎn)空間、提高生產(chǎn)效率、充分轉化原料、廢氣循環(huán)處理、熱量多級利用、封閉生產(chǎn)、自動控制等節(jié)能、環(huán)保、高效的思想。另外還依據(jù)多源潰能理論，以小功率磁控管組合的方式設計微波源，從而大幅降低設備制造成本，并提高微波源的使用壽命及工作穩(wěn)定性。 該設備不僅能從根本上解決現(xiàn)有竹材加工過程中原料利用率不高、生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品質(zhì)量差、環(huán)境污染嚴重等問題。同時，由于在設計時注重設備的擴展性以及普適性，其結構及參數(shù)可直接為木屑、秸稈、雜草等其他微波熱解設備的研制提供設計和制造依據(jù)，從而達到變廢為寶的目的，并推動工業(yè)微波技術的進一步發(fā)展。
獲獎情況
- 論文已被全國中文核心期刊《資源開發(fā)與市場》雜志錄用，并將于2011年27卷06期正式刊出。
鑒定結果
- 無
參考文獻
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同類課題研究水平概述
- 當前國內(nèi)外對竹炭竹醋生產(chǎn)設備的研究都只是基于傳統(tǒng)的燃燒加熱或電加熱方法，盡管在窯爐結構設計上有所差異，但仍存在很多無法避免的問題： （1）對竹料加熱均是由外至內(nèi)進行，加熱速率小，均勻性差，這不僅使得能源效率低、生產(chǎn)周期過長，同時因為竹材熱解時氣體產(chǎn)物由內(nèi)向外的擴散方向與傳熱方向相反，易引起產(chǎn)物的二次裂解生成不必要的雜質(zhì)，影響產(chǎn)物的產(chǎn)率和質(zhì)量。 （2）由于傳統(tǒng)供熱效果差、不穩(wěn)定，所以在使用現(xiàn)有竹炭竹醋設備進行生產(chǎn)過程中均需添加一些催化劑等化學用品，以提高熱解反應的效率和質(zhì)量，這不僅增加了生產(chǎn)工序、提高了生產(chǎn)成本，同時因為化學用品的添加，生產(chǎn)所得的竹炭竹醋還需經(jīng)過較為復雜脫毒處理才能用于民用，否則可能對人體和環(huán)境造成負面影響。 （3）采用燃燒加熱法時通常會因燃燒不徹底生成大量有害氣體，一旦處理不當排放至空氣中會造成嚴重的環(huán)境污染，同時由于燃燒的材料多為木材或竹材本身，在生產(chǎn)過程中會造成大量森林資源的浪費。而采用電加熱法，盡管較為環(huán)保，但其產(chǎn)量很低，且成本投資較大。 針對傳統(tǒng)竹炭竹醋生產(chǎn)設備存在的問題，作品首次采用了微波作為了能量源。經(jīng)過對相關學術論文或科技成果檢索發(fā)現(xiàn)，當前國內(nèi)外均沒有將工業(yè)微波技術應用于竹炭竹醋生產(chǎn)的研究。作品對微波熱解的引入從根本上解決了傳統(tǒng)生產(chǎn)設備竹料利用率不高、能源效率低、產(chǎn)物質(zhì)量差、環(huán)境污染嚴重等問題。 另外，盡管近年來國內(nèi)外對微波熱解技術的研究在很多方面實現(xiàn)了較大突破，但其研究很大程度上都只是停留在實驗室階段，并沒有較為系統(tǒng)地給出微波熱解技術在工業(yè)應用和技術推廣方面的策略，因此對于實踐的指導意義通常不強。 作品首次將微波熱解技術引入竹炭竹醋生產(chǎn)進行設備設計，并綜合考慮技術產(chǎn)業(yè)化和市場推廣的現(xiàn)實，通過專業(yè)工業(yè)設計軟件Pro ENGINEER給出了設備的完整結構及部件細節(jié)，并對包括微波源功率在內(nèi)的關鍵參數(shù)進行了設定，形成了可以直接作為工業(yè)制造依據(jù)的設計方案，具有很高的可行性。因此，作品不僅能填補當前國內(nèi)外微波生產(chǎn)竹炭竹醋研究的空白，同時也能為竹炭竹醋相關生產(chǎn)工藝的優(yōu)化以及其他工業(yè)微波技術的應用提供具有前瞻性和創(chuàng)造性的意見。
