悬浮流化式生物质热解液化装置设计理论及仿真研究

发布时间：2023-01-25 20:37

　　生物质能源是一种可再生能源,对生物质能的开发和利用能够缓解能源短缺的压力、减少环境污染、改善未来的能源结构。利用生物质热解转化技术,将生物质转化成高品位的液体燃料是生物质能开发利用的重要方式。本文基于国内外生物质热解液化制取生物油领域已经开展的研究工作,对生物质悬浮流化床技术进行了理论探讨,并对生物质在悬浮流化床内的运动规律、热解规律和悬浮流化床的设计理论进行了理论分析和模拟仿真。 本文首先提出了课题的研究背景,对生物质的种类和生物质能转化利用技术进行了阐述,对国内外生物质流化床热解液化制取生物油技术的研究进行了综述分析,全面掌握了该领域的研究方向和研究热点,确定了论文的研究内容和研究目标。 分析了生物质原料的颗粒特性和化学特性,建立了生物质流化冷态实验装置,对玉米芯和稻壳进行了单独流化实验,对玉米芯和稻壳与石英砂进行了混合流化实验。生物质单独流化实验表明,生物质是可以实现流态化的;生物质原料颗粒较小,流化特性没有显著区别;流化风速变化时,每一个测压点的压降变化不大,没有一定的规律性。生物质混合流化实验表明,生物质质量分率较小时,质量分率不同,流化状态和压差变化没有... 

【文章页数】：107 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题提出的背景
    1.2 生物质种类及生物质能特点
        1.2.1 生物质种类
        1.2.2 生物质特点
    1.3 生物质转化和利用技术
        1.3.1 生物质燃烧
        1.3.2 生物质热解气化
        1.3.3 生物质热解液化
        1.3.4 生物质固化成型
        1.3.5 生物质生物转换
        1.3.6 生物柴油
    1.4 我国生物质能利用现状
        1.4.1 我国主要能源的利用
        1.4.2 我国生物质资源利用潜力
        1.4.3 我国发展生物质能产业的重要意义
    1.5 论文的主要研究内容
        1.5.1 研究目标
        1.5.2 主要研究内容
    1.6 本章小结
2 生物质热解液化制取生物油技术研究
    2.1 生物质热解液化制取生物油技术
        2.1.1 生物质热解原理
        2.1.2 生物质热解系统
    2.2 流化床热解液化制取生物油工艺
    2.3 国外流化床热解液化制取生物油技术
    2.4 国内流化床热解液化制取生物油技术
    2.5 其它生物质热解液化制取生物油技术
    2.6 本章小结
3 生物质悬浮流化实验研究
    3.1 生物质原料的颗粒特性
        3.1.1 生物质颗粒的当量直径
        3.1.2 颗粒的球形度
        3.1.3 生物质原料的粒径分布
        3.1.4 生物质原料的堆积密度
        3.1.5 生物质原料的休止角
        3.1.6 床层空隙率
    3.2 生物质原料的化学特性
        3.2.1 生物质原料的元素分析与工业分析
        3.2.2 生物质燃料的热值
        3.2.3 生物质的比热容和导热系数
    3.3 生物质悬浮流化床流态化现象
    3.4 生物质悬浮流态化实验分析
        3.4.1 实验装置
        3.4.2 生物质单独流化的实验研究
        3.4.3 生物质与石英砂混合流化速度分析与实验研究
    3.5 生物质悬浮流化颗粒流动研究
        3.5.1 高速摄像技术
        3.5.2 床内颗粒流动状态
        3.5.3 床内颗粒运动分析
    3.6 本章小结
4 生物质悬浮流化气固流动的仿真
    4.1 气—固两相流理论
        4.1.1 两类多相流体力学模型
        4.1.2 颗粒轨道模型
        4.1.3 多流体模型
        4.1.4 流化床气—固流动模拟进展
    4.2 流动模型的建立
        4.2.1 质量守恒方程
        4.2.2 动量守恒方程
        4.2.3 固相脉动能守恒方程
        4.2.4 曳力模型的选择
    4.3 生物质流化床气固流动仿真方法
    4.4 悬浮流化床的流动仿真
        4.4.1 仿真数值方法和参数
        4.4.2 颗粒运动分析
    4.5 本章小结
5 悬浮流化床生物质热解理论研究
    5.1 生物质热解过程
    5.2 生物质热解动力学模型
        5.2.1 生物质热解动力学模型的建立
        5.2.2 生物质热解动力学方程的建立
        5.2.3 生物质热解方程求解与产物分析
    5.3 生物质热解传热研究
        5.3.1 传热方式
        5.3.2 传热模型理论
        5.3.3 传热过程分析
    5.4 本章小结
6 生物质悬浮流化热解液化系统的设计
    6.1 热解液化系统的总体设计
        6.1.1 设计方案
        6.1.2 生物质原料给料系统
        6.1.3 悬浮流化床反应器
        6.1.4 热解燃气冷凝
    6.2 反应器供热和传热方法
        6.2.1 反应器的供热方式
        6.2.2 反应器的传热方法
    6.3 生物质燃气气体燃料的燃烧
        6.3.1 生物质燃气的物理特性
        6.3.2 生物质燃气的燃烧特性
        6.3.3 生物质燃气燃烧所需空气量的计算
        6.3.4 生物质燃气燃烧过程和燃烧温度
        6.3.5 生物质燃气燃烧过程的强化与完善
        6.3.6 生物质燃气燃烧器
    6.4 悬浮流化床反应器生物质热解能量平衡计算
    6.5 本章小结
结论
论文创新点
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
个人简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]生物质快速热解制备生物油[J]. 朱锡锋,陆强.  科技导报. 2007(21)
[2]鼓泡流化床流动特性的数值模拟[J]. 周继良,邹宗树,余艾冰.  材料与冶金学报. 2007(02)
[3]双组分颗粒系统流化特性的试验[J]. 王立群,宋旭,周浩生,唐恒,王同章.  江苏大学学报(自然科学版). 2007(03)
[4]鼓泡流化床流动特性的直接颗粒模拟[J]. 吴锦坤,罗坤,胡桂林,樊建人,岑可法.  浙江大学学报(工学版). 2007(03)
[5]鼓泡床反应器内流动与传质行为的研究进展[J]. 何广湘,杨索和,靳海波.  化学工业与工程. 2007(01)
[6]生物质与石英砂组成双组分混合物的流化特性分析[J]. 王佳文,刘荣厚.  农机化研究. 2006(11)
[7]生物质热解液化装置研制与试验研究[J]. 朱锡锋,郑冀鲁,陆强,郭庆祥,朱清时.  中国工程科学. 2006(10)
[8]中国生物质气化发电技术研究开发进展[J]. 刘宝亮,蒋剑春.  生物质化学工程. 2006(04)
[9]厌氧消化技术在禽畜粪便处理中的应用[J]. 孙贝烈,陈丛斌.  辽宁农业科学. 2006(03)
[10]木粉和稻壳流化特性[J]. 朱锡锋,陆强,郑冀鲁.  太阳能学报. 2006(04)

博士论文
[1]内循环流化床气固流动数值模拟与试验研究[D]. 田凤国.上海交通大学 2007
[2]循环流化床流动特性PIV测试和数值模拟[D]. 石惠娴.浙江大学 2003

硕士论文
[1]生物质热解机制和反应动力学研究[D]. 林木森.中国林业科学研究院 2007
[2]鼓泡流化床流动特性的直接数值模拟[D]. 吴锦坤.浙江大学 2006
[3]生物质热裂解制取生物油的试验研究[D]. 刘艳阳.吉林农业大学 2005
[4]循环流化床流动特性的数值模拟[D]. 徐祥.东南大学 2004



本文编号：3731766