农林废弃物催化热解特性与模拟研究
发布时间：2021-05-20 19:36
近年来在能源与环境的双重压力下,生物质能源的开发利用受到世界各国广泛关注。中国有丰富的农林废弃物资源,每年可作为燃料使用的农林废弃物达6亿吨,折合3.5亿吨标准煤。随着农业的发展和造林面积的扩大,生物质能转换为能源的潜力可达10亿吨。如何合理的利用生物质能源就显得格外重要。利用生物质催化热解制气有良好的环境效益和能源潜力,是非常有前景的利用方法。以农林废弃物中常见代表物,瓜子壳和木屑为生物质原料进行实验研究。首先对热重实验数据进行除噪处理,应用DAEM模型对木屑进行动力学分析;应用高斯拟合-Friedman法对瓜子壳进行动力学分析。然后又分别应用遗传算法（GA）、非线性最小二乘法（NLS）、高斯拟合-遗传算法（GGA）三种方法,对瓜子壳热解动力学参数进行了优化求解,通过比较三种算法的模拟数据和实验数据偏差度等因素发现GGA算法最优。再之后采用GGA算法对木屑和加入不同比例Fe2O3的木屑分别进行动力学优化,探究Fe2O3对生物质热解活化能的影响。利用FTIR分析技术对木屑热解气态产物进行了定性分析,...
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
引言
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 农林废弃物热解气化技术研究进展
1.2.1 生物质热解气化影响因素
1.2.2 添加剂对热解的影响
1.2.3 现有热解气化设备
1.2.4 生物质气化模拟研究的现状
1.3 本文主要研究内容
第2章 实验原料与试验方法
2.1 实验原料
2.2 实验设备与实验方法
2.3 实验数据处理
2.3.1 热解实验数据平滑处理
2.3.2 埃尔米特插值法
2.4 瓜子壳及木屑的失重过程分析
2.5 本章小结
第3章 热解动力学分析
3.1 热解动力学基本方程
3.2 热解常用机理函数
3.3 常用热解动力学求解办法
3.3.1 积分型动力学分析方法
3.3.2 微分型动力学分析方法
3.4 木屑与瓜子壳动力学分析
3.4.1 木屑动力学分析
3.4.2 瓜子壳动力学分析
3.5 基于遗传算法的动力学参数优化
3.5.1 遗传算法简介
3.5.2 动力学模型
3.5.3 遗传算法的实现与结果
3.5.4 应用高斯拟合改进遗传算法(GGA)
3.5.5 遗传算法与非线性最小二乘法拟合的比较
3.5.6 GGA模型对木屑的动力学求解
3.6 本章小结
第4章 木屑热解气相产物特性
4.1 木屑热解产物FTIR分析
4.1.1 FTIR光谱技术原理
4.1.2 木屑热解气相产物FTIR分析
4.2 TG-MS分析Fe2O3的催化作用
4.2.1 热解特性综合分析
4.2.2 质谱结果分析
4.3 本章小结
第5章 基于Aspen Plus平台对木屑热解模拟与分析
5.1 Aspen Plus简介
5.2 最小吉布斯(Gibbs)自由原理
5.3 建立模型
5.3.1 模型假设
5.3.3 模拟流程的建立及思路
5.4 模型验证
5.5 气态产物评价
5.5.1 热解气低位热值
5.5.2 相关参数的设定及说明
5.5.3 热解产气率
5.5.4 热解温度对热解气的影响
5.6 本章小结
结论
参考文献
致谢
导师简介
作者简介
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物质快速热解制取生物油研究现状探析[J]. 李文斌,郑志锋,郑云武,卢怡,黄元波. 西南林业大学学报(自然科学). 2019(04)
[2]生物质热解反应装置研究现状及展望[J]. 姬文心,曾鸣,丛宏斌,姚宗路,孟海波,赵立欣. 生物质化学工程. 2019(03)
[3]农林废弃物高效循环利用模式与效益分析[J]. 丛宏斌,赵立欣,孟海波,姚宗路,贾吉秀,袁艳文,霍丽丽,吴雨浓. 农业工程学报. 2019(10)
[4]双流化床生物质气化的三维全循环数值模拟[J]. 孔大力,罗坤,林俊杰,王帅,胡陈枢,李德波,樊建人. 化工学报. 2019(08)
[5]生物炭负载Ca和Fe催化玉米秸秆热解挥发分重整提高产气率[J]. 庞赟佶,刘心明,陈义胜,许月,沈胜强. 农业工程学报. 2019(03)
[6]高斯函数拟合参数选取标准的确定[J]. 张瑞辰,刘雁春,边少锋. 海洋测绘. 2018(03)
[7]外加热式生物质连续热解设备燃气净化系统的研究[J]. 兰珊,赵立欣,姚宗路,丛宏斌,郭占斌. 现代化工. 2018(05)
[8]我国林业剩余物资源、利用现状及建议[J]. 段新芳,周泽峰,徐金梅,田野,王瑞. 中国人造板. 2017(11)
[9]基于ASPEN PLUS的烟气气氛下生物质气化模拟[J]. 刘联胜,赵荣煊,王高月,杨楠楠,王东计. 农业机械学报. 2017(06)
[10]调理脱水污泥的热解特性及动力学分析[J]. 徐新宇,杨家宽,宋健,时亚飞,虞文波,郦超,何姝,吴旭,梁莎. 环境化学. 2016(05)
博士论文
[1]钙铁氧化物对污泥热解痕量元素释放及热解油芳香化的影响研究[D]. 韩亨达.华中科技大学 2018
[2]农林废弃物热溶萃取提质机理及其产物高效利用研究[D]. 朱贤青.华中科技大学 2018
[3]基于组分的生物质热分解及交互作用机制研究[D]. 辛善志.华中科技大学 2014
[4]森林可燃物热解动力学及燃烧性研究[D]. 牛慧昌.中国科学技术大学 2014
[5]亚热带典型生物质资源热裂解过程研究[D]. 谢清若.广西大学 2014
[6]基于组分的生物质热裂解机理研究[D]. 刘倩.浙江大学 2009
[7]生物质热解的物理化学模型与分析方法研究[D]. 陈海翔.中国科学技术大学 2006
硕士论文
[1]低焦油、高热值农村秸秆气化技术的开发与应用[D]. 杨肖.天津大学 2010
[2]碱金属/碱土金属对生物质热解特性影响的实验研究[D]. 李志远.华中科技大学 2008
本文编号：3198321
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
引言
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 农林废弃物热解气化技术研究进展
1.2.1 生物质热解气化影响因素
1.2.2 添加剂对热解的影响
1.2.3 现有热解气化设备
1.2.4 生物质气化模拟研究的现状
1.3 本文主要研究内容
第2章 实验原料与试验方法
2.1 实验原料
2.2 实验设备与实验方法
2.3 实验数据处理
2.3.1 热解实验数据平滑处理
2.3.2 埃尔米特插值法
2.4 瓜子壳及木屑的失重过程分析
2.5 本章小结
第3章 热解动力学分析
3.1 热解动力学基本方程
3.2 热解常用机理函数
3.3 常用热解动力学求解办法
3.3.1 积分型动力学分析方法
3.3.2 微分型动力学分析方法
3.4 木屑与瓜子壳动力学分析
3.4.1 木屑动力学分析
3.4.2 瓜子壳动力学分析
3.5 基于遗传算法的动力学参数优化
3.5.1 遗传算法简介
3.5.2 动力学模型
3.5.3 遗传算法的实现与结果
3.5.4 应用高斯拟合改进遗传算法(GGA)
3.5.5 遗传算法与非线性最小二乘法拟合的比较
3.5.6 GGA模型对木屑的动力学求解
3.6 本章小结
第4章 木屑热解气相产物特性
4.1 木屑热解产物FTIR分析
4.1.1 FTIR光谱技术原理
4.1.2 木屑热解气相产物FTIR分析
4.2 TG-MS分析Fe2O3的催化作用
4.2.1 热解特性综合分析
4.2.2 质谱结果分析
4.3 本章小结
第5章 基于Aspen Plus平台对木屑热解模拟与分析
5.1 Aspen Plus简介
5.2 最小吉布斯(Gibbs)自由原理
5.3 建立模型
5.3.1 模型假设
5.3.3 模拟流程的建立及思路
5.4 模型验证
5.5 气态产物评价
5.5.1 热解气低位热值
5.5.2 相关参数的设定及说明
5.5.3 热解产气率
5.5.4 热解温度对热解气的影响
5.6 本章小结
结论
参考文献
致谢
导师简介
作者简介
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物质快速热解制取生物油研究现状探析[J]. 李文斌,郑志锋,郑云武,卢怡,黄元波. 西南林业大学学报(自然科学). 2019(04)
[2]生物质热解反应装置研究现状及展望[J]. 姬文心,曾鸣,丛宏斌,姚宗路,孟海波,赵立欣. 生物质化学工程. 2019(03)
[3]农林废弃物高效循环利用模式与效益分析[J]. 丛宏斌,赵立欣,孟海波,姚宗路,贾吉秀,袁艳文,霍丽丽,吴雨浓. 农业工程学报. 2019(10)
[4]双流化床生物质气化的三维全循环数值模拟[J]. 孔大力,罗坤,林俊杰,王帅,胡陈枢,李德波,樊建人. 化工学报. 2019(08)
[5]生物炭负载Ca和Fe催化玉米秸秆热解挥发分重整提高产气率[J]. 庞赟佶,刘心明,陈义胜,许月,沈胜强. 农业工程学报. 2019(03)
[6]高斯函数拟合参数选取标准的确定[J]. 张瑞辰,刘雁春,边少锋. 海洋测绘. 2018(03)
[7]外加热式生物质连续热解设备燃气净化系统的研究[J]. 兰珊,赵立欣,姚宗路,丛宏斌,郭占斌. 现代化工. 2018(05)
[8]我国林业剩余物资源、利用现状及建议[J]. 段新芳,周泽峰,徐金梅,田野,王瑞. 中国人造板. 2017(11)
[9]基于ASPEN PLUS的烟气气氛下生物质气化模拟[J]. 刘联胜,赵荣煊,王高月,杨楠楠,王东计. 农业机械学报. 2017(06)
[10]调理脱水污泥的热解特性及动力学分析[J]. 徐新宇,杨家宽,宋健,时亚飞,虞文波,郦超,何姝,吴旭,梁莎. 环境化学. 2016(05)
博士论文
[1]钙铁氧化物对污泥热解痕量元素释放及热解油芳香化的影响研究[D]. 韩亨达.华中科技大学 2018
[2]农林废弃物热溶萃取提质机理及其产物高效利用研究[D]. 朱贤青.华中科技大学 2018
[3]基于组分的生物质热分解及交互作用机制研究[D]. 辛善志.华中科技大学 2014
[4]森林可燃物热解动力学及燃烧性研究[D]. 牛慧昌.中国科学技术大学 2014
[5]亚热带典型生物质资源热裂解过程研究[D]. 谢清若.广西大学 2014
[6]基于组分的生物质热裂解机理研究[D]. 刘倩.浙江大学 2009
[7]生物质热解的物理化学模型与分析方法研究[D]. 陈海翔.中国科学技术大学 2006
硕士论文
[1]低焦油、高热值农村秸秆气化技术的开发与应用[D]. 杨肖.天津大学 2010
[2]碱金属/碱土金属对生物质热解特性影响的实验研究[D]. 李志远.华中科技大学 2008
本文编号：3198321
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/nykj/3198321.html
