基本信息
- 項目名稱:
- 基于微波熱解技術(shù)的竹炭竹醋生產(chǎn)設(shè)備的研究
- 小類:
- 能源化工
- 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(dāng)前竹炭竹醋生產(chǎn)技術(shù)中存在的嚴(yán)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(shù)水平,設(shè)計了一套具有創(chuàng)新性的竹炭竹醋生產(chǎn)設(shè)備,通過三維設(shè)計軟件Pro ENGINEER給出了設(shè)備的完整結(jié)構(gòu)及部件細(xì)節(jié),并對微波源功率在內(nèi)的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了設(shè)定,形成了可直接作為工業(yè)制造依據(jù)的設(shè)計方案。
- 詳細(xì)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(dāng)前竹炭竹醋生產(chǎn)技術(shù)中存在的嚴(yán)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(shù)水平,設(shè)計了一套具有創(chuàng)新性的竹炭竹醋生產(chǎn)設(shè)備,通過專業(yè)工業(yè)設(shè)計軟件Pro ENGINEER給出了設(shè)備的完整結(jié)構(gòu)及部件細(xì)節(jié),并對微波源功率在內(nèi)的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了設(shè)定,形成了可直接作為工業(yè)制造依據(jù)的設(shè)計方案。該設(shè)備首次引入微波熱解技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的燃燒加熱方法,同時窯爐整體設(shè)計遵循節(jié)約生產(chǎn)空間、原料充分轉(zhuǎn)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(shè)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(shè)計,從而大幅降低設(shè)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(shè)備從結(jié)構(gòu)到部件的設(shè)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(guān)鍵制造參數(shù)的設(shè)計圖紙,而其他參數(shù)可依據(jù)實驗進(jìn)行設(shè)定,因此具有很高的可行性。該設(shè)備不僅實現(xiàn)了竹炭竹醋生產(chǎn)技術(shù)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(yán)重等問題。同時,由于在設(shè)計時注重設(shè)備的擴(kuò)展性以及普適性,其結(jié)構(gòu)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(shè)備的研制提供設(shè)計和制造依據(jù),從而達(dá)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(shù)的進(jìn)一步發(fā)展起到積極的推動作用。該設(shè)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(yán)重等問題。同時,由于在設(shè)計時注重設(shè)備的擴(kuò)展性以及普適性,其結(jié)構(gòu)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(shè)備的研制提供設(shè)計和制造依據(jù),從而達(dá)到變廢為寶的目的,并為工業(yè)微波技術(shù)的進(jìn)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(shè)備設(shè)計方案已經(jīng)委托四川省工業(yè)設(shè)計與產(chǎn)品快速研發(fā)中心進(jìn)行了論證,而原理樣機(jī)也正在研制過程中。另外,四川省生產(chǎn)力促進(jìn)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(dǎo)和支持,并計劃向全省竹產(chǎn)區(qū)進(jìn)行宣傳。
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(qiáng)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(rèn)的原料利用率最高、經(jīng)濟(jì)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(shè)備均采用傳統(tǒng)的燃燒加熱法,且窯爐結(jié)構(gòu)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(yán)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(shè)備上實現(xiàn)創(chuàng)新。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨特之處
- 作品首次將微波熱解技術(shù)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(shè)計,提高了生產(chǎn)可控性和質(zhì)量。另外,在使用Pro E對設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時,充分結(jié)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(zhuǎn)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(shè)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(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 作品所設(shè)計的微波生產(chǎn)竹炭竹醋設(shè)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(yán)重的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式,大大促進(jìn)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(shè)計理念以及所獲得的竹材熱解技術(shù)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(shè)備的研制提供設(shè)計和制造依據(jù),在推動有機(jī)質(zhì)“變廢為寶”工程的同時,為工業(yè)微波技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展起到積極的促進(jìn)作用。
學(xué)術(shù)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(dāng)前竹炭竹醋生產(chǎn)技術(shù)中存在的嚴(yán)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(shù)水平,設(shè)計了一套具有創(chuàng)新性的竹炭竹醋生產(chǎn)設(shè)備,通過三維設(shè)計軟件Pro ENGINEER給出了設(shè)備的完整結(jié)構(gòu)及部件細(xì)節(jié),并對微波源功率在內(nèi)的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了設(shè)定,形成了可直接作為工業(yè)制造依據(jù)的設(shè)計方案。該設(shè)備首次引入微波熱解技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的燃燒加熱方法,同時充分結(jié)合微波熱解特性,在設(shè)備結(jié)構(gòu)的設(shè)計上遵循節(jié)約生產(chǎn)空間、提高生產(chǎn)效率、充分轉(zhuǎn)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(shè)計微波源,從而大幅降低設(shè)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(shè)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(yán)重等問題。同時,由于在設(shè)計時注重設(shè)備的擴(kuò)展性以及普適性,其結(jié)構(gòu)及參數(shù)可直接為木屑、秸稈、雜草等其他微波熱解設(shè)備的研制提供設(shè)計和制造依據(jù),從而達(dá)到變廢為寶的目的,并推動工業(yè)微波技術(shù)的進(jìn)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(jié)果
- 無
參考文獻(xiàn)
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同類課題研究水平概述
- 當(dāng)前國內(nèi)外對竹炭竹醋生產(chǎn)設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)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(jìn)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(kuò)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(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)過程中均需添加一些催化劑等化學(xué)用品,以提高熱解反應(yīng)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(xué)用品的添加,生產(chǎn)所得的竹炭竹醋還需經(jīng)過較為復(fù)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(fù)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(dāng)排放至空氣中會造成嚴(yán)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(shè)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(guān)學(xué)術(shù)論文或科技成果檢索發(fā)現(xiàn),當(dāng)前國內(nèi)外均沒有將工業(yè)微波技術(shù)應(yīng)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(shè)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(yán)重等問題。 另外,盡管近年來國內(nèi)外對微波熱解技術(shù)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(shù)在工業(yè)應(yīng)用和技術(shù)推廣方面的策略,因此對于實踐的指導(dǎo)意義通常不強(qiáng)。 作品首次將微波熱解技術(shù)引入竹炭竹醋生產(chǎn)進(jìn)行設(shè)備設(shè)計,并綜合考慮技術(shù)產(chǎn)業(yè)化和市場推廣的現(xiàn)實,通過專業(yè)工業(yè)設(shè)計軟件Pro ENGINEER給出了設(shè)備的完整結(jié)構(gòu)及部件細(xì)節(jié),并對包括微波源功率在內(nèi)的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了設(shè)定,形成了可以直接作為工業(yè)制造依據(jù)的設(shè)計方案,具有很高的可行性。因此,作品不僅能填補當(dāng)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(guān)生產(chǎn)工藝的優(yōu)化以及其他工業(yè)微波技術(shù)的應(yīng)用提供具有前瞻性和創(chuàng)造性的意見。