生物质酸性水解残渣热解燃烧机理及属性调理研究

发布时间：2020-04-15 14:40

【摘要】：常规能源枯竭和环境污染双重压力促进了生物质能的广泛利用。利用生物质水解工艺制取乙醇、糠醛和乙酰丙酸等液体燃料，是生物质能源利用的主要途径之一。水解过程一般在200℃左右的环境下进行，需要消耗一定的热量。生物质水解过程分解掉大部分纤维素和半纤维素后，产生大量以木质素为主的水解残渣。这些残渣具有热值高，水分含量、酸值也高的特点。为了提高生物质的利用率，实现整体节能高效的目的，本文提出利用水解残渣热值高的特点，将其作为燃料为水解过程提供一定的热量，在自供热的条件下维持水解过程的连续进行。这不但解决了水解用热问题，而且提高了生物质的利用率，减少了水解残渣排放对环境的污染。水解过程一般是在酸性环境下进行，水解残渣的PH值亦呈酸性，这对水解残渣的燃烧设备具有很强的腐蚀性，并且排放物中酸性物质含量偏高，无法达到排放标准。基于此，，本文以典型的生物质酸性水解残渣—糠醛渣为研究样本，采用理论分析和实验研究的方法，对生物质水解残渣的热解燃烧特性展开深入研究，为生物质水解残渣的有效利用提供一定的理论基础。本文主要对如下几方面内容进行了实验研究：首先，通过改变物料粒度、含水率、升温速率等影响因素，采用热重-差热联用仪分别对糠醛渣进行热解、燃烧实验，分析不同因素对热解、燃烧过程的影响，确定糠醛渣热解、燃烧的热物化属性。然后，通过添加CaO对糠醛渣的酸值进行调节，对调解后的糠醛渣再次进行热解、燃烧实验，通过对比分析，确定CaO的添加量对原物料热解、燃烧过程的影响。最后，通过分析含水率、成型压力对糠醛渣成型的影响，研究糠醛渣的成型机理及影响因素；并对糠醛渣颗粒进行热解、燃烧实验，分析成型压力对热解、燃烧过程的影响。研究结果表明：增大原料粒度，热解初温降低，但热解终温升高，造成失重峰区间变宽，且最大失重速率增大；原料粒度在0~0.3mm范围内，粒度对着火温度、燃尽温度、最大燃烧速率影响较小，当粒度大于0.3mm时，燃烧过程中出现温度跳跃现象，燃烧速度加快。增大含水率和提高升温速率，热解过程各典型工作点滞后，热解初温、终温增大，燃烧着火温度、燃尽温度增大，最大燃烧速率减小。添加CaO对热解初温、热解终温、燃烧着火点、燃尽温度等影响较小，添加量增大，热解、燃烧最大反应速率明显降低。含水率6%~10%的糠醛渣，在1MPa成型压力下便可满足成型颗粒燃料技术指标要求。成型压力增大，热解过程典型工作点滞后，热解初温、终温增大，最大热解速率降低。成型燃料比未成型物料燃烧速度更大，出现温度跳跃现象，着火温度、燃尽温度增大。
【图文】：

生物质,主要产品,水解工艺,木质纤维素

既能净化环境，又能缓解能源利用压力抑制石油价格的上涨。通过一定的途径将生物质变成清洁方便的燃料或能源产品的方法统称为生物质能转换利用技术。图1-1所示为生物质的转换利用及其主要产品。

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MA150快速水分分析仪MA150快速水分分析仪用于实验中对糠醛渣试样水分及干重的测量，如图
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TK6

【参考文献】