生物质低温热解炭化及生物质炭燃烧特性研究

发布时间：2020-06-20 10:45

【摘要】：我国可利用生物质总量巨大，同时存在产地分散收储难、体积庞大运输成本高、热值较低经济效益差等缺点，且易结渣造、积灰不能完全燃烧,这给生物质的规模生产和利用带来困难,这是目前生物质规模化利用不可回避的弊端，而生物质低温热解炭化技术被认为是解决这一弊端的最佳方式。鉴于此本文选取红松树皮、玉米秸秆、稻壳三种生物质原料进行低温热解炭化，通过分析不同炭化条件下生物质炭质量参数，归纳总结出不同原料的最佳炭化条件，并选取五种生物质炭进行热重实验，分析生物质炭燃烧特性，通过生物质原料和对应生物质炭TG和DTG曲线对比，表明生物质炭化后燃烧性能得到极大提升。具体工作如下：首先，采用自制的加热式液压成型机对三种生物质原料进行压缩成型，通过实验分析得出成型温度180℃和成型压力25MP条件下可得到成型效果较好的生物质颗粒，其松弛密度(Relax density)和耐久性(Durability)能满足原料热解炭化基本要求。其次，对三种生物质原料进行工业分析和热值测定，进行热重实验，绘制其TG和DTG曲线，分析了其燃烧特性，确定600℃为最终炭化温度，为生物质低温热解炭化实验做好了理论准备。再次，使用自制的可控温管式电阻炉（最高炭化温度1000℃、最高升温速率20℃/min、可通多种载气、多试样同时炭化），氛围气为氮气，以升温速率分别为5℃/min、10℃/min、20℃/min，炭化温度分别为200℃、250℃、300℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃为炭化条件进行低温热解炭化，制得各种条件下的生物质炭，对各种生物质炭进行工业分析和热值测定，并计算质量得率和能量得率，确定各种生物质的最佳炭化条件。最后，选取H-600-10、Y-600-5、Y-600-10、Y-600-20、D-600-10五种生物质炭进行热重实验，绘制其TG和DTG曲线，并分析燃烧特性，将红松树皮与H-600-10、玉米秸秆与Y-600-10、稻壳与D-600-10进行TG和DTG曲线对比，建立生物质炭燃烧动力学模型，分析其燃烧动力学参数，得出炭化后燃烧性能有极大提升的结论。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TK6
【图文】：

生物质能,生物质,利用技术,利用方式

年产量达到 160 亿升，广泛用于汽车、航空等领域[19,20,21],其它一美也启动了相关研究，形成了自主知识产权。目前，我国生物质来源主要是农作物秸秆如：玉米秸秆、麦秆、稻秆传统质和木材废弃物等，按照生物质能发展趋势未来将来自能源农业和能源林业国蕴藏的生物质能非常丰富，国家中长期发展规划[22]未来十年，生物质将提5 亿吨标准煤的可开发资源量，其中能源农林业提供四分之三、传统生物质四分之一。中国幅员辽阔，生态多样，荒山、荒坡、河滩、草地都可发展能业和能源林业，至少有 20 亿吨的生物质资源，折合 10 亿吨标准煤的发展潜力生物质作为能源的利用方式比较多，根据各地生物质资源类型、技术发展以及使用要求等可以做不同的选择。生物质能利用技术目的是将生物质原料为高品位能源，其转化的技术归纳起来有三种方式：即成型直燃、生物化学、热化学转化[23]，各种技术又包括多项子技术，具体见图 1.1。

挤压成型机

视情况可以在物料预处理过程中加入黏结剂（如果原料本身具有黏合作用的则可不加）；第二种适用于木质素含量较高、压缩变形较小的木材类生物质。图2.1 螺旋式挤压成型机

【参考文献】