玉米秸秆粉在流化床中热裂解规律的试验研究

【摘要】： 生物质快速热裂解技术可将农林业废弃物转化为液体生物油,所得生物油基本不含硫、氮和金属成分,属于绿色燃料。由于生物油具有较高的含氧量,导致了其不稳定,限制了直接应用,需要进一步改性精制。在生物质热裂解过程中,生物质本身的金属元素和添加的金属盐对其热解行为、产物的分配存在显著影响,因此提出了利用不同反应器床料、在不同反应温度下考察对产物分布、所得生物油特性方面影响的试验研究。 为研究热裂解规律,设计、制造了一套喂料量为5kg/h的流化床热裂解装置,其中反应器直径为100 mm,总高为1170 mm。制造完成后,对设备进行了安装和调试,并进行了改进。为考察试验结果的可靠性,在相同条件下进行了多次预试验,发现试验结果非常相近,说明装置设计合理,所得试验结果的可靠性较高。 以玉米秸秆粉为原料,以石英砂、白云石和高铝矾土分别作为反应器床料,在450℃、475℃、500℃和525℃四个不同温度下进行试验。在试验考察范围内,结果表明: (1)分别以上述三种物质作床料时,生物油收集率都是先随温度的升高而增大,当温度升高到一定值后,便开始随温度的升高而下降。以白云石为床料时,生物油收集率较高,其次为石英砂,高铝矾土对应的收集率最低,三种床料的生物油最大收集率对应的温度均在500℃附近。残炭收集率随温度升高一直呈下降趋势,石英砂为床料时,残炭收集率最高,高铝矾土与之相近,煅烧白云石最低。 (2)获得生物油分为轻质生物油和重质生物油,随着温度升高,重质油占所得生物油总重的比例变化和生物油收集率变化趋势几乎一致,并也在500℃左右达到最大,之后重质油比例下降要较生物油收集率的下降剧烈。 因此,生物质热裂解产物的分布受温度和床料的影响都比较显著,床料的合理选择,对改善产物分布、提高生物油收集率有重要影响。从获得更多轻质生物油的角度,建议在525℃下,以白云石为床料来制取生物油。另外,为扩大生物质热裂解资源范围,对糠醛渣、木糖渣和海带进行了热裂解试验。 【关键词】：生物质 流化床 热裂解 生物油 床料
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TK6
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-22
• 1.1 课题的研究背景7-14
• 1.1.1 开发可再生能源的紧迫性7-9
• 1.1.2 可再生能源在未来能源供应中的地位9-11
• 1.1.3 生物质能利用现状及发展前景11-12
• 1.1.4 生物质能主要转换技术12-14
• 1.2 生物质快速热裂解技术及课题的提出14-19
• 1.2.1 生物质热裂解的影响因素14-17
• 1.2.2 热解液化形式的分类17-18
• 1.2.3 课题的提出18-19
• 1.3 快速热裂解技术国内外研究现状19-20
• 1.4 本课题来源、研究内容及意义20-22
• 1.4.1 课题来源20
• 1.4.2 课题研究内容20-21
• 1.4.3 课题的研究意义21-22
• 第二章 流化床热裂解试验台的设计与调试22-41
• 2.1 热裂解反应器概述及工艺过程设计22-27
• 2.1.1 国内外热裂解反应器研发现状22-24
• 2.1.2 流化床技术原理简介24-26
• 2.1.3 生物质快速热裂解工艺过程设计26-27
• 2.2 流化床反应器系统的设计过程27-34
• 2.2.1 流化床反应器床体的设计计算27-31
• 2.2.2 高温烟气发生炉31
• 2.2.3 喂料器的设计31-32
• 2.2.4 气固分离系统32-33
• 2.2.5 生物油冷凝系统33-34
• 2.3 流化床系统状态的监控34-37
• 2.3.1 流化状态的监测34-35
• 2.3.2 温度的监控35-37
• 2.4 流化床安装调试及操作注意事项37-40
• 2.4.1 流化床设备的安装与调试37-39
• 2.4.2 流化床操作注意事项39-40
• 2.5 本章小结40-41
• 第三章 不同流化床床料的生物质快速热裂解试验41-61
• 3.1 物料的准备及特性41-44
• 3.1.1 物料的准备41
• 3.1.2 物料特性的分析41-44
• 3.2 床料的选择及试验结果的可靠性44-49
• 3.2.1 不同床料的选择依据44-45
• 3.2.2 热裂解试验操作步骤45-47
• 3.2.3 试验结果的可靠性47-49
• 3.3 试验方案设计49-51
• 3.3.1 试验因素及水平49-50
• 3.3.2 试验设计50-51
• 3.4 试验结果与分析51-53
• 3.4.1 产物分布试验结果51
• 3.4.2 试验结果分析51-53
• 3.5 生物油特性分析53-60
• 3.5.1 生物油物理特性分析53-56
• 3.5.2 生物油成分分析56-60
• 3.6 本章小结60-61
• 第四章 不同种类生物质的热裂解试验61-66
• 4.1 糠醛渣、木糖渣和藻类的能源化利用61-62
• 4.2 热裂解试验与结果分析62-63
• 4.3 生物油特性简介63-65
• 4.4 本章小结65-66
• 第五章 全文总结与下一步工作建议66-68
• 5.1 全文总结66-67
• 5.2 下一步工作建议67-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-72
• 在读期间公开发表的论文及著作情况72

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