生物质热解挥发特性的比较研究

发布时间：2020-04-19 02:17

【摘要】： 生物质能开发利用是当前国内外广泛关注的重大课题,既涉及农业和农村经济,又关系到能源安全。大力开发利用生物质能,既是我国开拓新能源途径,缓解能源供需矛盾的战略措施,也是解决“三农”问题,保证社会经济持续发展的重要任务。随着国际社会对温室气体减排联合行动付之实施,大力开发生物质能源,对于改善我国以化石燃料为主的能源结构,特别是为农村地区因地制宜地提供清洁方便能源,具有十分重要的意义。本文首先阐述了发展生物质能源的重要意义,介绍了国内外生物质能源转换和利用技术的研究现状,并重点介绍了生物质能和生物质能资源的概念和特点,从宏观和微观两个方面论述了开发生物质能资源和生物质能利用技术的必要性和现实意义,得出了本文的研究方向、主要内容以及指导意义,说明了具体的研究思路和研究方法。本文在查阅了大量文献资料的基础上,主要采用两种方法在不同设备和工作条件下进行实验研究,分别从慢速热解和快速热解两个方面研究生物质的热解挥发特性和反应机理,并对两者进行比较。本研究利用WCT-1C型差热分析仪对玉米秸、花生壳和棉花秆等三种生物质颗粒进行了不同升温速率下的慢速热解实验,得到了它们在不同升温速率下热解挥发百分比和失重速率与时间的关系曲线。由曲线可知,在5℃/min、10℃/min、15℃/min和20℃/min四种升温速率下,玉米秸、花生壳和棉花秆三种生物质的最大挥发百分比分别接近40%、50%和60%；最大失重速率的变化范围分别在8×10-3mg.min-1-20×10-3mg.min-1、8×10-3mg.min-1-30×10-3mg.min-1和8×10-3mg.min-1-35×10-3mg.min-1之间；三种生物质在不同升温速率下达到最大挥发百分比的时间相同,大约分别为60min、35min、20min、15min。由此可知,在程序升温慢速热解条件下,生物质的热解反应主要受升温速率的影响。随着升温速率的提高,失重速率逐渐增大,达到最大挥发百分比的时间逐渐提前。本研究对原层流炉热解装置进行了有针对性的改造,延长了反应管的长度,对延长部分采用缠绕电阻丝的方法进行加热,以使反应管内温度尽可能的保持一致,并且增加了热电偶的数量,实现对整个反应管内温度的实时监控。同时,重新设计了喂料器,改善了喂料量和喂料均匀程度。在设备改进和参数优化的基础上,以玉米秸为原料进行了不同温度和不同收集距离条件下的快速热解实验,研究了玉米秸的快速热解挥发特性,测定在快速热解条件下玉米秸的最终挥发百分比是85%。本研究在以上两个实验的基础上,对生物质慢速热解与快速热解挥发特性和反应机理进行了比较,发现了两者的不同和联系。实验结果表明,在慢速热解条件下,生物质的热解反应主要受升温速率的影响,升温速率越高,失重速率就越大,达到最大挥发百分比的时间就越短；当加热速率提高到某一定数值之后,生物质的热解挥发百分比就会趋向于达到一个固定不变的值。
【图文】：

薪柴,一次能源消费,生物质能,秸秆

195319801993200020202050.煤炭.石油缪天然气灌水电书核能与新能源图1一 11953一2050年我国一次能源消费结构和比例我国80%人口生活在农村，秸秆和薪柴等生物质能是农村的主要生活燃料。据统计，50%以上的农村居民生活用能来源于秸秆、薪柴等的直接燃烧，不仅利用效率低，而且造成严重的室内外环境污染，危害人体健康。同时，大量的人畜粪便得不到及时有效处理，造成了严重的农业面源污染，导致疾病和疫病的大量传播。据有关调查数据显示，我国每年的农作物秸秆产量达6.5亿吨，约占植物类生物质资源总量的47%。预计到2010年

示意图,喂料器,示意图,振动电机

(1)喂料装置喂料装置由喂料器、连接器、水冷喂料管等部分组成。本实验对喂料器进行了适当的改进，改进后的喂料器如图4一3所示，主要由盛料器、进气管、出料管、振动电机、弹簧床等部分构成。实验时，开启振动电机，通入氢气，，喂料器在振动电机的带动下，将生物质粉经出料管喂入水冷喂料管中。
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TK6

【参考文献】