生物质热解过程中颗粒收缩形变的研究进展

发布时间：2021-08-04 07:53

　　随着能源消耗的不断增长,化石能源日渐枯竭,生物质热解液化作为一种可再生能源的高效利用方式,应用十分广泛。热解过程中,生物质颗粒的形变收缩与生物油的产率及品质有极大的关联。因此,国内外研究者对热解过程中颗粒的形变予以了极大的关注。着重介绍了目前国内外生物质热裂解颗粒收缩形变的研究进展及其发展前景。 

【文章来源】：当代化工. 2018,47(08)

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

生物质能利用技术Fig.1Utilizationtechnologyofbiomassenergy

[13]。CFD流体模拟软件也开发出了相应的热解模型用以模拟颗粒收缩，且其计算量小，易于模拟。2大颗粒生物质热解收缩Davidsson[14]等人采用边长为5mm立方体桦木木质颗粒为原料，在自行研发的反应器中进行快速热裂解，测定不同温度、不同时间下收缩率的变化。Davidsson等人随后分析了最终的收缩率与随时间变化的收缩率的变化曲线，将收缩分为轴向、径向和切向三个方向进行分析[15]，并建立了收缩量随温度变化的关系式[16]。2cs（1）cbTaT2（2）文章中给出最终收缩率与转化率曲线见图2，并在显微镜下观察了木质颗粒热解后内部孔隙结构的改变。图2最终收缩作为最终转换率的轴向，切向和径向方向和体积的函数Fig.2Finalshrinkageasafunctionoffinalconversion(1-finalmass/initialmass)forlongitudinal,tangentialandradialdirectionsandvolume由于纤维素是纵向排列的，因此纤维素断链分解会首先影响轴向收缩，而径向及切向的收缩则是

贝???018年8月由于半纤维素脱挥发分所致[17]。这与早期在低温热解下观察到的中间层的断裂模式是相符的[18]。随着原料转化率的不断增加，二次裂解所占的比重不断上升。Bellais[19]等人将颗粒的收缩分别用三种模型表示：均匀收缩、壳向收缩及径向收缩。文中证明了，热解过程中均匀收缩减慢了热解进程，而壳向收缩以及径向收缩则对热解效果有增强作用[20]。收缩效应仅对热解温度在600℃以上的生物质木材颗粒显现出显著影响，升温速率则不会对颗粒分径向收缩产生明显影响[21]。三种收缩模型见图3。图3计算不同收缩系数的图示Fig.3DifferentschemesforcalculatingshrinkagecoefficientsColomba等[22]建立了以热量传递与热解反应为基础的描述颗粒热解收缩的模型。此模型考虑了热解过程中产生的焦油、不凝性气体产物等对颗粒收缩的影响，用焦油产率来预测颗粒的收缩，并引入体积收缩因子来获得描述体积改变与质量损失的经验公式[23]。000swcwwwvMMvMM（3）式中：vs—固相体积，m3；vg—孔隙所占的体积，m3；wg—气相混合物的平均分子质量。Mathew[24]等人提出了一种生物质颗粒热解收缩建模的新方法，适用于粒径在5m~2cm间、热解温度在800~2000K间的木质颗粒。结果表明，对于Bi<0.2以及0.2<Bi<10的生物质颗粒，热收缩对于热解时间和产物的收率的影响可以忽略不计；而对于Bi>10的生物质颗粒，焦炭收缩对热解时间的影响随着温度和粒度的增加而增加。收缩对热解产生的影响更为复杂，焦炭厚度的降低减少了热解气体的停留时间，减少了次级反应，但是随着温度升高，这个效应被最小化，因为较高的温度确保了生物质被热解后更完全地

【参考文献】：
期刊论文
[1]生物质热解研究进展[J]. 王伟文,吴国鑫,张自生.  当代化工. 2017(11)

博士论文
[1]生物质快速热裂解制取生物油及其后续应用研究[D]. 王琦.浙江大学 2008



本文编号：3321320