东北地区典型生物质原料热解特性及热解工艺优化实验研究

发布时间：2020-11-01 13:47

　　 本论文在对东北三省（黑龙江省、吉林省、辽宁省）的3种秸秆样品和5种畜禽粪便样品工业组成、元素组成和热值分析的研究基础上，应用热重-差热（TG-DTA）分析法，对影响热解特性及热解炭得率的6个影响因素进行系统的实验研究。以期获取一定的影响规律和实验参数，并对热解炭工艺参数进行优化，以热解得炭率为唯一评价指标，得出各样品的最佳工艺参数。主要结论如下： 1.3种秸秆无论从元素组成，还是从工业组成方面分析，数值的差异都很小；5种畜禽粪便由于喂养时的饲料大有不同，导致元素组成和工业组成分布差异尤为显著。但经过预处理干燥后的秸秆及畜禽粪便类的农业生物质是适合做热化学转化技术的原料。其中，黑龙江的农业生物质更适合做热解炭原料，吉NN和三省DJ样品是所测试农业生物质原料中最不适合做热解炭的原料。 2.东北地区常见的8种农业生物质热解失重的规律基本一致，当温度达到600℃时，均已完成热解；热解生物炭主要分为水分蒸发（室温-125℃）、预热阶段（125-220℃）、挥发分析出阶段（220-415℃）、热解炭的积累（415-600℃）这四个阶段。 3.粒度的改变对8种物料的热解得炭率存在着正影响，减小样品粒度对增加热解炭得率起重要作用；升温速率从15℃/min增加到20℃/min，对8种生物质热解得炭率呈正影响。从20℃/min增加到25℃/min，再到30℃/min，对不同种生物质热解炭得率的影响完全不同；不同的炭化终温对TG及DTG曲线的趋势变化无影响，仅对热解得炭率产生影响。随着热解炭化终温的逐渐升高，得炭率不断降低。 4.相同地域或相同种类的农业生物质原料，在获取最优工艺参数上并未形成完全一致的规律性，大部分样品以第6号正交实验，即A3B2C1组合的实验参数为最佳热解炭工艺参数；经工艺优化后，所有样品的热解得炭率均有大幅度提高：黑RJ的最高热解得炭率为25.94%，在所有样品中热解得炭率最低；黑YM的最高热解得炭率为41.72%，在所有样品中热解得炭率最高。
【学位单位】：黑龙江八一农垦大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2014
【中图分类】：S216
【文章目录】：
摘要
Abstract
符号说明
第一章 绪论
    1.1 研究的背景和意义
    1.2 国内外相关研究现状
        1.2.1 不同种类生物质原料的热解特性
        1.2.2 生物质热解特性研究方法
        1.2.3 生物质热解工艺
        1.2.4 生物质热解影响因素
    1.3 存在的问题
    1.4 主要研究内容及思路框架
第二章 实验样品的采集及基础特性测试分析
    2.1 引言
        2.1.1 生物质的元素组成分析
        2.1.2 生物质的工业组成分析
        2.1.3 生物质的热值特性分析
    2.2 材料与方法
        2.2.1 试验材料的采集
        2.2.2 试验材料的制备
        2.2.3 试验仪器和分析方法
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 秸秆和畜禽粪便的元素组成
        2.3.2 秸秆和畜禽粪便的工业组成和热值
    2.4 小结
第三章 农业生物质原料热解炭影响规律实验
    3.1 引言
    3.2 热解炭得率影响规律实验
        3.2.1 实验材料
        3.2.2 实验仪器
        3.2.3 实验设计
    3.3 实验结果与分析
        3.3.1 气氛的影响
        3.3.2 原料种类和地域性影响
        3.3.3 原料粒度的影响
        3.3.4 升温速率的影响
        3.3.5 炭化终温对热解得炭率的影响
    3.4 小结
第四章 热解炭工艺优化实验
    4.1 引言
    4.2 实验材料与仪器
        4.2.1 实验材料
        4.2.2 实验仪器
    4.3 实验设计
    4.4 实验结果与分析
        4.4.1 黑 YM 样品正交实验
        4.4.2 黑 SD 样品正交实验
        4.4.3 黑 DD 样品正交实验
        4.4.4 黑 RN 样品正交实验
        4.4.5 黑 NN 样品正交实验
        4.4.6 黑 SZ 样品正交实验
        4.4.7 黑 DJ 样品正交实验
        4.4.8 黑 RJ 样品正交实验
        4.4.9 吉 DD 样品正交实验
        4.4.10 吉 SZ 样品正交实验
        4.4.11 辽 DD 样品正交实验
        4.4.12 辽 SZ 样品正交实验
    4.5 本章小结
第五章 结论与进一步研究设想
    5.1 结论
    5.2 创新点
    5.3 进一步研究设想
参考文献
附图
致谢
作者简介

【参考文献】

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本文编号：2865624