生物炭精控制备方法的研究

发布时间：2020-09-12 19:49

　　生物质是分布广泛、资源丰富的可再生能源,同时又是环保的低碳能源。我国的生物质原料十分丰富,主要有各种田间作物秸秆、森林废弃物、有机的生活垃圾和工业废弃物等。采用现代生物炭制备技术将这些生物质原料经过热化学转化,不仅可以获得用途广泛的生物炭,还可以得到许多有用的副产品,生物炭的制备也是将生物质能源化利用的一种有效途径。当前,实验室生产生物炭普遍应用传统的马费炉经过高温热解的方式,传统的马弗炉虽然可以为制备过程提供必要的条件,但是由于生物炭制备过程的复杂性,对生物炭制备的研究是一个复杂的过程,制备过程受许多因素的制约。马弗炉对于生物炭制备的研究具有很大的限制,不能实现制备过程的精控与实时监测。本文在生物炭制备机理的研究基础上,以东北地区常见的两种生物质资源玉米秸秆和稻壳为例,设计高效能,多功能生物炭制备装置并进行实验,分析生物质炭化实验过程和结果,为增强生物炭生产的综合效益,促进生物质能源的有效开发利用提供指导。其主要研究内容和结果如下：(1)设计并搭建生物炭精控制备实验系统,在此系统的基础上进行不同生产工艺条件下的生物炭制备,探讨生产工艺条件对生物炭制备结果的影响,寻找最优制备工艺,以最大化的产出优质的生物炭。(2)研究了玉米秸秆和稻壳在不同炭化条件下制备生物炭时三态产物的分布规律,结果表明：两者的炭化产物分布规律大体一致,即：随着炭化温度的不断上升,固体炭的产量先减少之后趋于平稳；液体产量先升高后减少；气体的产率不断的增高。(3)研究了不同温度下玉米秸秆和稻壳制备生物炭的气体产物成分及热值,结果表明：炭化温度对混合气体中氢气含量影响十分明显,且随着炭化温度的提高,氢气比例增大；二氧化碳和一氧化碳在炭化混合气中的含量随着炭化温度的升高一直呈下降趋势；不饱和的轻烃类和甲烷在炭化气体产物中的含量一直很小,且受温度的影响不大。燃气的热值较高,大致为1.3-1.7MJ／m3,随炭化温度升高先升高而后趋于平缓,并且在450一500℃时达到最大值。(4)对生物炭制备过程的能量进行估算,估算结果表明：制备过程产生的可回收能量远大于制备所需要的能量,因此,热解过程无需提供外加能源,并且可进行余能的有效回收利用。
【学位单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：S216
【部分图文】：

过程图,过程,焦油,次生物

混合气和液态巧化油。二次炭化反应主要是挥发分在颗粒内部和气相进行的进一巧反逡逑应，反应随着温度的升高和气相停留时间的延长而越来越剧烈。二次炭化最终可形成二逡逑次生物油和燃气。整个炭化反应的过程见图３－２。逡逑气巧逡逑．．．逦颗粒巧巧层逡逑Ｉ；逦二巧焦油逡逑热源．逦ｎ逦；逦／逡逑ｎ邋：生物炭：二巧气巧逡逑逦’：逡逑＾一巧气巧逦二lz焦油逡逑—lz炭化逦二巧炭化／逡逑生物质——…？邋一次焦油逦逦逦＜＂逡逑＼料佭逦、燃逡逑图３－３生物质炭化过程逡逑Ｆｉｇ．３－３邋Ｂｉｏｍａｓｓ邋ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ邋ｐｒｏｃｅｓｓ逡逑２１逡逑

结构图,炭化室,密封盖,炭化炉

３．邋３．１炭化巧体逡逑炭化炉体的构造是一个四层复合结构，长：５０ｃｍ，宽：３０ｃｍ，局：４０ｃｍ。主要由炭逡逑化室、储炭室、热源、保温层、外壳等组成。图３－４为炭化炉体的结构图，图３－５为其逡逑实物图。其中炭化室的制备原料采用３１０Ｓ不绣钢，外形设计为一个圆柱体，其高度为逡逑３０R%１，半径日Ｃ化并且一端密闭另一端开口。开日端配置有密封盖，密封盖上设有出气通逡逑道与传感器插入口。炭化室的作用是存放炭化原料并在其内部完成生物炭的制备。逡逑本装置共配置炭化室两个，当一组炭化完成后，将炭化室取出炉体进行冷却降温，逡逑这样可Ｗ用另一个炭化室继续炭化，因而可提高实验的效率。逡逑１＼邋苗逦Ｉ邋、４逡逑１３逡逑１．传感器接线柱２．导线接线柱３．左接线盒４．右接线盒５．银络合金化阻丝６．}度传感器７．外壳８．能源架９．阿逡逑定棒１０．邋Ｌｌｉ气通道１１．节能层１２．巧定螺丝１３．支架１４．１刊定开关１５．炭化室空１６．密封盖逡逑图３－４炭化巧体结构图逡逑２３逡逑

【参考文献】