生物质有氧烘焙及燃烧特性研究

发布时间：2020-11-05 23:14

　　 生物质能作为第四大能源，在利用过程中，具有能量密度小，收集困难，难于粉碎等缺点严重制约了其规模化应用。烘焙作为一种预处理手段，能有效地改善生物质的理化特性，为其工业化大规模应用奠定基础。 本文着眼于烘焙技术在工业化应用过程中所面临的关键问题——烘焙气氛，烘焙装置以及烘焙对生物质燃烧特性的影响。首先在立式炉反应装置内进行了不同温度，不同氧气浓度下的烘焙实验，讨论了不同工况对于产率的影响，发现麦秆有氧烘焙的最佳氧气耐受浓度为6%，最佳温度为260℃。并分析了有氧烘焙对生物质理化特性的影响，利用傅里叶红外光谱分析仪，X射线衍射仪和环境扫描电镜，对烘焙前后的样品进行了理化特性分析，且建立了双平衡反应理论模型。 然后探究了回转窑用于规模化烘焙的可行性，分析了回转窑烘焙前后样品吸水性，粉碎能耗等变化，提出了粉碎系数这一概念，探讨了适宜于规模化烘焙的工艺条件。发现回转窑烘焙以260℃为宜，烘焙有利于生物质平衡吸水性和粉碎能耗的降低，柏木在烟气气氛下烘焙后，平衡吸水率下降15.1%，粉碎能耗下降了18.8%。 最后，在热重实验装置和连续进料的立式炉反应器上分别完成了烘焙前后样品的燃烧实验。发现烘焙过程中氧气的加入使得后续燃烧过程中，挥发分燃烧峰和固定碳燃烧峰出现明显分离，燃烧过程缩短，燃尽温度和活化能显著下降，均低于褐煤和烟煤。在260℃烘焙后，样品燃烧效率增加，NOX和SO2并未出现大幅上升。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2014
【中图分类】：TK6
【部分图文】：

（d）10%氧气 （e）20%氧气图 2-9 不同气氛烘培后麦秆表观形貌 SEM 图模型的建立10 反应了氧气浓度为 6%时，转化率与温度的对应关系。图中总 = （ 剩 总） × κ 应温度下，纯氮气气氛烘焙后的转化率为： = （ 剩 总） × κ ： = 2-10 中看出，三种转化率均随温度的升高而增加。在温度由 2，烘焙反应转化率上升了 6.12%，而氧化反应转化率上升了 1

图 3-7 烘焙后各组样品的 H/C 图 3-8 烘焙后各组样品的 O/C3.5.3 粉碎能耗图 3-9 为烘焙之后生物质样品的照片。从图中看出，随着烘焙温度的增加，各组样品颜色由浅变深，原样均呈现褐色，至 230℃时已变为褐色，随着烘焙温度的进一步增加，至 290℃时全部变为黑色。这主要是由于烘焙后，半纤维素分解，原来由木质素，纤维素和半纤维素联结而成的组织结构被破坏，内部逐渐出现无定形碳，随着温度的增加，其含量增加，故颜色加深。在相同温度下，烟气气氛烘焙后的柏木样品比氮气气氛烘焙后的颜色更深。
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本文编号：2872327