生物质热解装置设计及试验研究

发布时间：2020-06-05 21:57

【摘要】： 资源与环境是人类赖以生存、繁衍和发展的基本条件。当前资源短缺、环境污染和生态恶化,已成为世界各国面临的重要战略性课题。因此,寻找开发可再生、可循环高效使用的新型能源和化工原料迫在眉睫。生物质能作为一种清洁的可再生能源已经受到各国政府和研究机构的广泛关注。就我国而言,加快生物质能开发,推动新能源化工的发展,不仅可以缓解能源危机、优化生态环境,而且有利于解决“三农”问题,促进经济社会的和谐发展。生物质热裂解技术是世界上生物质能研究开发的前沿技术,本文以生物质为原料对其进行了试验研究。本文首先针对生物质热解领域的相关问题进行了总结,然后针对试验装置的输料、加热、冷凝等部分进行了优化设计及相关的热力计算,为试验装置的加工提供了可靠的理论依据。对试验装置进行了相应的调试,并总结出了一些规律。在热解试验研究中,为了更好的了解反应器温度、滞留时间等因素对热裂解产物的影响,设定了四个温度值:650℃、750℃、850℃和900℃,在载气流量分别为0.21m~3/h和0.11m~3/h的条件下,对黄桷树和稻壳进行了详细的试验研究。采用气相色谱仪对气体产物进行分析,得出了其中H_2、CH_4、CO等含量的变化规律及影响因素,并从机理的角度对其进行解释。通过对比分析研究,确定了本试验装置的最佳工况条件:反应器温度为850℃,载气流量为0.11m~3/h。最后采用综合热分析仪对热解固体产物与未经热解反应的原始样品进行对比试验,结果发现:固体产物的失重不是很明显,与原始样品有较大的差异,并分析了其中的原因。采用模式函数法对试样进行了相关的动力学分析,确定最有可能的机理函数,结果表明可以用三维Jander模型G (α)=[1-(1-α)~(1/3)]~2来描述整个反应过程,并根据模拟结果求出活化能E和指前因子A。
【图文】：

生物质能源,利用技术

建立可持续的能源系统，促进国民经济发展和环境保护都具有重大意义。1.2 生物质能源利用技术目前，生物质能源利用技术已成为世界重大的热门课题研究之一。其技术多种多样，但都有它不同的主要目标和适用特殊的需要，在分析采用这些技术时要根据所利用生物质特点和用户的要求做出不同的选择，生物质能利用技术分成三大类，见图 1.1：

生物质热解,物理模型,生物油

2等多种燃料。生物质热解物理模型如图1.2所示。热解优于水解在于生物质中的碳氢化合物都可以转变为能源形式，而水解过程中木质素未发生反应。热解过程可以得到的产品有气体、液体和固体；其比例根据不同的工艺条件而发生变化。热解反应的特性往往决定产物的组成、分布与特征。生物质热解制取生物油是当前世界上生物质能研究开发的前沿技术，，该技术能以连续的工艺和工厂化的生产方式将以木屑等林业加工废弃物等为主的生物质转化为高品位的易储存、易运输、能量密度高且使用方便的液体燃料生物油，其不仅可以直接用于现有锅炉和燃气透平等设备的燃烧，而且可通过进一步加工改性为柴油或汽油用作动力燃料，此外还可以从中提取具有商业价值的化工产品。同时生物油具有的低硫、低灰等特性成为国际上倍受重视的清洁燃料。以生物油作为原料进行精炼的研究也正在进行。但在转化以及生物油的利用过程中，需要克服生物油的热稳定性差及其腐蚀性等难题。根据反应温度和加热速率的不同，生物质热解工艺可分为慢速、常规、快速和闪速热裂解。慢速裂解工艺具有几千年的历史
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TK6

【参考文献】