固体热载体与生物质粉及其热解半焦之间的传热特性研究

发布时间：2020-06-29 15:04

【摘要】：生物质快速热解液化技术是生物质能综合利用中很有发展前景的技术之一。其中,生物质热解机理的研究对于热解液化反应器的优化设计与研发、热解产物分布、液体燃料品质均有重要影响,因此对生物质热解机理的研究尤为重要。利用热载体与生物质之间的温差实现生物质快速升温热解是一种新型工艺,具有较高的传热效率以及液体转化率。本文在生物质原料物理化学特性以及热特性分析基础上,设计了换热实验装置,并对热载体(陶瓷球颗粒)与生物质粉以及热解半焦之间的传热特性进行了实验研究。研究内容包括：对麦秸、玉米秸秆、花生壳和松木四种生物质的工业分析、元素分析和热值进行测定；设计制作集喂料、换热、热载体和生物质粉分离多功能于一体的热载体与生物质粉换热实验装置；研究不同条件下,热载体与生物质粉以及生物质半焦换热过程温度变化,计算热载体、生物质粉和生物质半焦的换热量；对相同条件下,热载体与生物质粉和热解半焦换热结果对比,得出热载体与生物质粉、生物质半焦之间的换热特性。通过实验研究,得到结论如下： 1.同类生物质挥发分含量相差不大,种类之间略有差异；麦秸、玉米秸秆为灰分含量最高,花生壳次之,松木最低；生物质水分含量基本相同；生物质固定碳含量差别较大,花生壳最高,达到11.9%,松木最低,为3.9%。 2.热载体与生物质(生物质粉、生物质半焦)换热实验,喂入生物质后,测得装置内热载体和气体温度均有下降；热载体和生物质分离后,装置内热载体和气体温度基本保持不变,锥体内生物质温度迅速上升 3.不同热载体温度(80℃、90℃、100℃、110℃)、不同质量比例(10：1、14：1、18：1、22：1)热载体与生物质粉换热,热载体温度越高,换热后生物质粉温度越高；质量比例越大,换热后生物质粉温度越高。 4.不同热载体温度(80℃、90℃、100℃、110℃)、不同质量比例(10：1、14：1、18：1、22：1)热载体与生物质半焦换热,热载体温度越高,换热后生物质半焦温度越高；当热载体温度为110℃时,换热后生物质半焦温度最高出现在质量比例18：1,此后继续增加质量比,生物质半焦温度没有明显升高。 5.热载体与生物质粉换热实验,计算得热载体和装置内气体的对流换热系数为1.48W/(m2·s),通过分析换热过程中热载体、气体和生物质粉之间的热量关系,得出导热量和对流换热量占生物质粉总吸热量的比例。 6.通过热载体与生物质半焦换热实验,计算得热载体和装置内气体的对流换热系数为1.95W/(m2·s),通过分析换热过程中的热载体、气体和生物质半焦之间的热量关系,得到导热量和对流换热量占生物质半焦总吸热量的百分比。 7.通过生物质粉和生物质半焦换热结果对比发现：相同条件下,生物质半焦的升温幅度高于生物质粉,且随着温度升高,这种幅度有变大的趋势；在低温时,生物质粉的吸热量要高于同条件下的生物质半焦,但随温度升高,生物质粉的吸热量逐渐低于同条件下生物质半焦的吸热量。
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TK6

【参考文献】