用于混合气化的生物质烘焙预处理的实验研究
发布时间：2022-02-13 22:00
随着我国经济的持续快速发展,能源需求量日益增加;但是化石能源的广泛应用造成了日益严重的环境问题,而且其储量也有限。生物质能是CO2中性的可再生清洁能源,每年的产量巨大。然而生物质的利用存在着收集运输和储存成本高,磨粉能耗大等缺点。生物质烘焙预处理是一种能够显著改善生物质磨粉性能,提高生物质能量密度和储存性能,降低生物质运输储存成本的合理有效的方法。生物质与煤混合气化不仅有利于生物质的规模化利用,而且更够改善煤的气化特性。本文首先对生物质能源的特点、转化利用技术、生物质能利用的情况和政策,生物质利用的预处理方式以及混合气化的研究情况进行了总结。接着对农业生物质秸秆进行了烘焙预处理研究。在固定床实验台进行了四种典型的农业生物质秸秆N2氛围下的烘焙预处理试验,终温为200℃、250℃、300℃,加热时间均为30min。热解得到的固体半焦产物能量密度显著提高,对比原始的生物质其可磨性得到明显改善,并且具有了疏水性,便于储存运输和磨粉用于气流床气化。热解气体产物以CO2、CO为主还有少量CH4,并对气体的产生进行了动力学分析。液体产物主要是水分和焦油。随着热解温度升高,液体产物和气体产物量均增加...
【文章来源】：上海交通大学上海市211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
005年我国单位国土面积的秸秆资源量（根据2005中国农业年鉴整理）
图 1-2 生物质能转化利用技术分类Fig.1-2 Different ways of exploitation and utilization biomass energy直接燃烧大致可以分炉灶燃烧、炕连灶及地炕燃烧技术、锅炉燃烧、垃圾焚烧和成型燃料燃烧五种情况[2]。其中后三种主要存在于工业利用。生物质燃烧通常可分为三个阶段，即预热起燃阶段，挥发分燃烧阶段，木炭燃烧阶段。第一阶段生物质被加热，水分逐渐蒸发，变成干物料，当生物质被加热到160℃时开始释放出挥发分。挥发分的组成为：CO2,CO低分子碳氢化合物（如甲烷CH4，乙烯C2H4）等，还有氢、氧、氮等气体。挥发分释放并燃烧，同时放出大量的热能。由于挥发分的成份较复杂，其燃烧反应也很复杂。挥发分物质在燃烧初期将固定碳包裹着，氧气不能接触炭的表面，经过一段时间以后，挥发分燃烧结束，剩下的火红炽热的木炭与氧气接触并发生燃烧反应[10]。生物质在燃烧过程中，含有较多碱金属等矿物质成分的飞灰颗粒粘结在燃烧设备各部分受热面上形成沉积，造成受热面的沾污，继而带来受热面的腐蚀问题[11]。生物质热化学转化主要包括生物质热裂解、生物质气化、生物质液化等。生物质热解是指生物质在没有氧化剂（空气、氧气、水蒸气等）存在的条件下，加热到逾500℃，
图 2-1 固定床反应器示意图Fig.2-1 Sketch of fixed bed reactor用于实验的样品（均来自安徽省农业大县无为县）为四种典型农作物秸秆、小麦秆、油菜秆以及稻秆，均为当季所产经过自然干燥。首先将秸秆原平均长度 25mm 左右的小段，然后在上海电炉厂生产的 101A-1 型电热鼓燥箱中 95℃干燥 24 小时至恒重，取出后放在密封袋保存备用。秸秆的元工业分析委托上海赛孚燃料检测有限公司进行检验，具体结果见表 2-1。表 2-1 生物质秸秆的工业分析及元素分析（空气干燥基）工业分析 (wt%) 元素分析(wt% 水分挥发分 固定碳 灰分 低位发热量(MJ/kg)* C H O N 花1.19 76.92 19.19 2.70 17.85 46.43 6.18 42.62 0.80麦3.30 71.59 18.73 6.38 16.59 43.00 5.36 41.11 0.63菜1.19 76.35 19.30 3.16 17.21 46.96 6.13 41.95 0.37
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物质与煤在CO2气氛下共气化特性的初步研究[J]. 张科达,步学朋,王鹏,文芳,梁大明,董卫果,杨忠仁. 煤炭转化. 2009(03)
[2]稻秆半焦与CO2气化反应特性的研究[J]. 黄艳琴,阴秀丽,吴创之,汪丛伟,谢建军,周肇秋,马隆龙,李海滨. 燃料化学学报. 2009(03)
[3]稻草和玉米秆热解气体产物的释放特性及形成机理[J]. 付鹏,胡松,孙路石,向军,陈巧巧,杨涛,张军营. 中国电机工程学报. 2009(02)
[4]生物质烘焙预处理对气流床气化的影响[J]. 赵辉,周劲松,曹小伟,骆仲泱,岑可法. 太阳能学报. 2008(12)
[5]在流化床气化炉中生物质与煤共气化研究（Ⅱ）——以水蒸汽为气化剂生产中热值燃气[J]. 王立群,宋旭,周浩生,唐恒,王同章. 太阳能学报. 2008(03)
[6]对中国能源问题的思考[J]. 江泽民. 上海交通大学学报. 2008(03)
[7]在流化床气化炉中生物质与煤共气化的研究（Ⅰ）——以空气-水蒸汽为气化剂生产低热值燃气[J]. 王立群,张俊如,朱华东,周浩生,宋旭,王同章. 太阳能学报. 2008(02)
[8]生物质慢速热解工艺的新探讨[J]. 张巍巍,陈雪莉,于遵宏. 环境科学与技术. 2008(02)
[9]稻秆慢速热解的需热量及动力学分析[J]. 陈祎,罗永浩,陆方,段佳. 化学工程. 2008(01)
[10]木质纤维素类生物质制备生物乙醇研究进展[J]. 王晓娟,王斌,冯浩,李志义. 石油与天然气化工. 2007(06)
本文编号：3623996
【文章来源】：上海交通大学上海市211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
005年我国单位国土面积的秸秆资源量（根据2005中国农业年鉴整理）
图 1-2 生物质能转化利用技术分类Fig.1-2 Different ways of exploitation and utilization biomass energy直接燃烧大致可以分炉灶燃烧、炕连灶及地炕燃烧技术、锅炉燃烧、垃圾焚烧和成型燃料燃烧五种情况[2]。其中后三种主要存在于工业利用。生物质燃烧通常可分为三个阶段，即预热起燃阶段，挥发分燃烧阶段，木炭燃烧阶段。第一阶段生物质被加热，水分逐渐蒸发，变成干物料，当生物质被加热到160℃时开始释放出挥发分。挥发分的组成为：CO2,CO低分子碳氢化合物（如甲烷CH4，乙烯C2H4）等，还有氢、氧、氮等气体。挥发分释放并燃烧，同时放出大量的热能。由于挥发分的成份较复杂，其燃烧反应也很复杂。挥发分物质在燃烧初期将固定碳包裹着，氧气不能接触炭的表面，经过一段时间以后，挥发分燃烧结束，剩下的火红炽热的木炭与氧气接触并发生燃烧反应[10]。生物质在燃烧过程中，含有较多碱金属等矿物质成分的飞灰颗粒粘结在燃烧设备各部分受热面上形成沉积，造成受热面的沾污，继而带来受热面的腐蚀问题[11]。生物质热化学转化主要包括生物质热裂解、生物质气化、生物质液化等。生物质热解是指生物质在没有氧化剂（空气、氧气、水蒸气等）存在的条件下，加热到逾500℃，
图 2-1 固定床反应器示意图Fig.2-1 Sketch of fixed bed reactor用于实验的样品（均来自安徽省农业大县无为县）为四种典型农作物秸秆、小麦秆、油菜秆以及稻秆，均为当季所产经过自然干燥。首先将秸秆原平均长度 25mm 左右的小段，然后在上海电炉厂生产的 101A-1 型电热鼓燥箱中 95℃干燥 24 小时至恒重，取出后放在密封袋保存备用。秸秆的元工业分析委托上海赛孚燃料检测有限公司进行检验，具体结果见表 2-1。表 2-1 生物质秸秆的工业分析及元素分析（空气干燥基）工业分析 (wt%) 元素分析(wt% 水分挥发分 固定碳 灰分 低位发热量(MJ/kg)* C H O N 花1.19 76.92 19.19 2.70 17.85 46.43 6.18 42.62 0.80麦3.30 71.59 18.73 6.38 16.59 43.00 5.36 41.11 0.63菜1.19 76.35 19.30 3.16 17.21 46.96 6.13 41.95 0.37
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物质与煤在CO2气氛下共气化特性的初步研究[J]. 张科达,步学朋,王鹏,文芳,梁大明,董卫果,杨忠仁. 煤炭转化. 2009(03)
[2]稻秆半焦与CO2气化反应特性的研究[J]. 黄艳琴,阴秀丽,吴创之,汪丛伟,谢建军,周肇秋,马隆龙,李海滨. 燃料化学学报. 2009(03)
[3]稻草和玉米秆热解气体产物的释放特性及形成机理[J]. 付鹏,胡松,孙路石,向军,陈巧巧,杨涛,张军营. 中国电机工程学报. 2009(02)
[4]生物质烘焙预处理对气流床气化的影响[J]. 赵辉,周劲松,曹小伟,骆仲泱,岑可法. 太阳能学报. 2008(12)
[5]在流化床气化炉中生物质与煤共气化研究（Ⅱ）——以水蒸汽为气化剂生产中热值燃气[J]. 王立群,宋旭,周浩生,唐恒,王同章. 太阳能学报. 2008(03)
[6]对中国能源问题的思考[J]. 江泽民. 上海交通大学学报. 2008(03)
[7]在流化床气化炉中生物质与煤共气化的研究（Ⅰ）——以空气-水蒸汽为气化剂生产低热值燃气[J]. 王立群,张俊如,朱华东,周浩生,宋旭,王同章. 太阳能学报. 2008(02)
[8]生物质慢速热解工艺的新探讨[J]. 张巍巍,陈雪莉,于遵宏. 环境科学与技术. 2008(02)
[9]稻秆慢速热解的需热量及动力学分析[J]. 陈祎,罗永浩,陆方,段佳. 化学工程. 2008(01)
[10]木质纤维素类生物质制备生物乙醇研究进展[J]. 王晓娟,王斌,冯浩,李志义. 石油与天然气化工. 2007(06)
本文编号：3623996
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