基于生物质微波热解系统的温度优化及反应动力学研究
发布时间：2021-01-02 05:45
生物质组成成分复杂,从微观上难以描述其热解反应过程,但是过程规律是会以表观现象的方式呈现出来。在生物质微波热解过程中,温度数据测量产生的误差和控制系统中温度存在的非线性、时变性和时滞性会影响其热解反应机理的研究。因此,本研究通过对生物质热解系统建模,使用模糊PID控制算法提高生物质微波热解过程温度的控制精度,对温度优化后的生物质微波热解反应动力学进行研究,并分析获得的动力学参数。通过与普通热解获得的实验数据进行对比分析,以期为生物质微波热解技术的应用提供理论基础。本文的主要结论如下:（1）以玉米秸秆作为热解原料,根据科恩-库恩公式对热解的升温过程进行建模,研究PID控制算法,预测控制算法和模糊PID控制算法对建立的模型控制效果,仿真结果表明:将玉米秸秆的升温过程作为一阶加纯滞后模型建立的传递函数,使用MATLAB软件对选择的控制算法进行仿真后,PID控制算法的超调量最大（大约19%）,达到稳态的时间需要38s。在预测控制中对建立的模型传递函数使用最小二乘法进行模型辨识,根据系统的实际输出和预测输出以及预测误差曲线的趋势可以看出,随着样本的数量的增加,误差逐渐增大,预测控制算法可以降低被...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
普通加热与微波加热的区别Fig1.1Differencebetweenordinaryheatingandmicrowaveheating
[49]、易于控制的优点为自动控制连续化生产提供了方便。图1.2为微波热解生物质能量传递示意图，但是要实现生物质能在未来能源中最大化的利用，必须要对其热解规律和反应机理进行深入研究。通过研究微波热解生物质转换技术可高效地将废弃可再生资源生物质转化为可利用的能源物质，代替不可再生资源，减少人类对于化石能源的依赖，缓解环境污染和温室效应。目前，很多国家都在致力于开发高效、无污染的生物质能利用技术，提倡资源的再利用化，减缓不可再生资源的消耗，为国家的可持续发展提供根本保障[50]。图 1.2 微波热解生物质能量传递示意图Fig 1.2 Schematic diagram of microwave pyrolysis biomass energy transfer近几年，使用微波研究生物质热解的人越来越多，Ren[51]等人研究了松木屑微波热解反应的反应温度和和热解时间对产物的影响，研究结果表明随着反应温度和热解时间的延长，生物油和合成气的含量增加，在 471℃和 15min 时获得生物油的最高产量达 57.8％
本论文的技术路线图
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物质热解制生物油及其提质研究现状[J]. 牛淼淼,杨佳耀,李尚,孙可,曹坚,李欣阳. 生物质化学工程. 2018(05)
[2]生物质资源及其利用技术分析[J]. 孙玮. 中国高新区. 2018(14)
[3]生物质的微波热解技术研究进展[J]. 彭锦星,刘新媛,鲍振博. 应用化工. 2018(07)
[4]生物质热解技术研究现状[J]. 叶丹,杨佳耀,马铭欣,李楚人,单晶晶,高晨维,李嘉豪. 能源与节能. 2017(12)
[5]浅析生物质能源的可持续利用对生态环境的影响[J]. 周健驹,李美儒,葛佳颖,梁新强. 能源与环境. 2016(02)
[6]微波热解生物质的催化剂和吸收剂研究进展[J]. 姚瑶,何艳峰,刘金淼,马欣欣,王雯,刘广青. 现代化工. 2016(02)
[7]生物质活性炭的制备与应用[J]. 李赓,汪丽. 安徽农学通报. 2015(23)
[8]我国农村生物质资源利用现状分析及对策研究[J]. 夏敏,王磊. 再生资源与循环经济. 2014(06)
[9]生物质及生物质组分的慢速热解热效应研究[J]. 胡亿明,蒋剑春,孙云娟,杨中志. 生物质化学工程. 2013(05)
[10]单位质量反应物微波输出能量可控的裂解装置设计与应用[J]. 王允圃,刘玉环,阮榕生,温平威,万益琴,张锦胜. 现代化工. 2013(09)
博士论文
[1]基于微波加热的竹材生物质热解机理及特性研究[D]. 董庆.东南大学 2015
[2]大功率微波加热系统热性能数值模拟及智能控制研究[D]. 杨彪.昆明理工大学 2014
硕士论文
[1]烘焙秸秆与废塑料微波共热解制备高品质生物油的研究[D]. 梁江辉.江苏大学 2018
[2]贮存方式对水稻秸秆蒸爆处理前后饲用价值影响研究[D]. 康建斌.南京农业大学 2015
[3]生物质（玉米芯）微波热解制氢的研究[D]. 朱传浩.安徽理工大学 2014
[4]基于FUZZY-PID的微波加热智能控制系统[D]. 李峰.昆明理工大学 2012
本文编号：2952773
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
普通加热与微波加热的区别Fig1.1Differencebetweenordinaryheatingandmicrowaveheating
[49]、易于控制的优点为自动控制连续化生产提供了方便。图1.2为微波热解生物质能量传递示意图，但是要实现生物质能在未来能源中最大化的利用，必须要对其热解规律和反应机理进行深入研究。通过研究微波热解生物质转换技术可高效地将废弃可再生资源生物质转化为可利用的能源物质，代替不可再生资源，减少人类对于化石能源的依赖，缓解环境污染和温室效应。目前，很多国家都在致力于开发高效、无污染的生物质能利用技术，提倡资源的再利用化，减缓不可再生资源的消耗，为国家的可持续发展提供根本保障[50]。图 1.2 微波热解生物质能量传递示意图Fig 1.2 Schematic diagram of microwave pyrolysis biomass energy transfer近几年，使用微波研究生物质热解的人越来越多，Ren[51]等人研究了松木屑微波热解反应的反应温度和和热解时间对产物的影响，研究结果表明随着反应温度和热解时间的延长，生物油和合成气的含量增加，在 471℃和 15min 时获得生物油的最高产量达 57.8％
本论文的技术路线图
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物质热解制生物油及其提质研究现状[J]. 牛淼淼,杨佳耀,李尚,孙可,曹坚,李欣阳. 生物质化学工程. 2018(05)
[2]生物质资源及其利用技术分析[J]. 孙玮. 中国高新区. 2018(14)
[3]生物质的微波热解技术研究进展[J]. 彭锦星,刘新媛,鲍振博. 应用化工. 2018(07)
[4]生物质热解技术研究现状[J]. 叶丹,杨佳耀,马铭欣,李楚人,单晶晶,高晨维,李嘉豪. 能源与节能. 2017(12)
[5]浅析生物质能源的可持续利用对生态环境的影响[J]. 周健驹,李美儒,葛佳颖,梁新强. 能源与环境. 2016(02)
[6]微波热解生物质的催化剂和吸收剂研究进展[J]. 姚瑶,何艳峰,刘金淼,马欣欣,王雯,刘广青. 现代化工. 2016(02)
[7]生物质活性炭的制备与应用[J]. 李赓,汪丽. 安徽农学通报. 2015(23)
[8]我国农村生物质资源利用现状分析及对策研究[J]. 夏敏,王磊. 再生资源与循环经济. 2014(06)
[9]生物质及生物质组分的慢速热解热效应研究[J]. 胡亿明,蒋剑春,孙云娟,杨中志. 生物质化学工程. 2013(05)
[10]单位质量反应物微波输出能量可控的裂解装置设计与应用[J]. 王允圃,刘玉环,阮榕生,温平威,万益琴,张锦胜. 现代化工. 2013(09)
博士论文
[1]基于微波加热的竹材生物质热解机理及特性研究[D]. 董庆.东南大学 2015
[2]大功率微波加热系统热性能数值模拟及智能控制研究[D]. 杨彪.昆明理工大学 2014
硕士论文
[1]烘焙秸秆与废塑料微波共热解制备高品质生物油的研究[D]. 梁江辉.江苏大学 2018
[2]贮存方式对水稻秸秆蒸爆处理前后饲用价值影响研究[D]. 康建斌.南京农业大学 2015
[3]生物质（玉米芯）微波热解制氢的研究[D]. 朱传浩.安徽理工大学 2014
[4]基于FUZZY-PID的微波加热智能控制系统[D]. 李峰.昆明理工大学 2012
本文编号：2952773
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