發(fā)布時(shí)間：2020-04-22 03:06

【摘要】：隨著人類社會(huì)的快速發(fā)展，能源危機(jī)及環(huán)境問題日益嚴(yán)重,急需^u發(fā)可再生能源并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。生物質(zhì)能作為唯一可再生炭源,具有可儲(chǔ)存運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn),通過快速熱解可以轉(zhuǎn)化為焦油、天然氣以及炭。 生物質(zhì)能的利用比例日益增大，尤其生物質(zhì)炭化得到了較大的發(fā)展，制約生物質(zhì)炭化大規(guī)模利用的關(guān)鍵是炭化過程中產(chǎn)生的焦油。具體研究內(nèi)容如下： （1）從新疆豐富的棉花秸稈資源來看，并結(jié)合已有的文獻(xiàn)和國內(nèi)外投入生產(chǎn)實(shí)踐的炭化爐具，以棉花秸稈為主要研究對(duì)象的生物質(zhì)秸稈炭化技術(shù)具有很大的發(fā)展前景。因此，設(shè)計(jì)一款炭化機(jī)械，用于將采摘后的棉花秸稈炭化還田，并取得焦油、木醋酸、天燃?xì)獾荣Y源必將有立竿見影的經(jīng)濟(jì)效益。 （2）闡述了熱解概念及原理，著重介紹了生物質(zhì)炭化熱解的過程和熱解產(chǎn)物。理清了生物質(zhì)炭化熱解的基本原理。闡述生物質(zhì)油的化學(xué)組成成分，以及生物質(zhì)油的理化特性。 （3）該焦油分離器適用于生物質(zhì)氣化可燃?xì)怏w干法脫除焦油的分離工藝，且將旋風(fēng)分離器和冷卻器有機(jī)結(jié)合為一體的設(shè)計(jì)，不但集合了干法除焦油的優(yōu)點(diǎn)，而且能夠通過降溫更加有效地去除焦油，提高了分離效率。通過試驗(yàn)測(cè)試，結(jié)果表明，該焦油分離器作為二級(jí)分離器仍有較高的分離效率，同時(shí)壓力降較小，完全滿足生物質(zhì)氣化工藝條件。如果將其應(yīng)用在溫差較大、餾點(diǎn)在溫差區(qū)間內(nèi)餾分較多的情況下，降溫冷卻會(huì)對(duì)提高焦油凈化效果更加有利。焦油分離器具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、運(yùn)行可靠以及成本低等優(yōu)點(diǎn)，有較高的實(shí)用價(jià)值和推廣應(yīng)用前景。 （4）介紹了一種新型的生物質(zhì)秸稈炭化爐試驗(yàn)的條件，原料，目的，方法。并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析，得出影響炭化的因素，同時(shí)對(duì)油氣分離裝置的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證；在實(shí)際生產(chǎn)過程中，生物質(zhì)秸稈不需粉碎壓實(shí)填料，只需捆扎即可進(jìn)行炭化反應(yīng)，而且反應(yīng)所得木炭的固定碳含量以及炭化比表面積都達(dá)到了滿意的結(jié)果，滿足現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)的實(shí)用價(jià)值。
【圖文】：

利用荷蘭 PHILIPS 公司生產(chǎn) XL30-ESEM-TMP 型環(huán)境掃描電鏡觀察焦炭的表面形貌,3kV 時(shí)，儀器高、低真空模式下的分辨率均為 15 nm。焦炭化學(xué)結(jié)構(gòu)采用美國熱電儀器公司 Nicolet 8700 傅里葉變換紅外光譜儀分析�？紫督Y(jié)構(gòu)是影響生物油熱解焦炭燃燒的重要因素之一。利用 BET 比表面積分析儀測(cè)得純生物油、BE20 和 BE30 的比表面積分別是 41.0263 m2/g、64.4067m2/g、48.2857 m2/g比表面積越大，焦炭與空氣接觸面積越大，氧化反應(yīng)更容易發(fā)生，因此隨著小分子醇含量的增加，熱解焦炭的燃燒性能先增加后減小，與活化能的變化規(guī)律一致[38]。圖 2-2 為不同熱解焦炭放大 100 倍的 SEM 表面形貌圖。可以看出，焦炭具有蓬松的多孔結(jié)構(gòu)。這是由于生物油受熱揮發(fā)分解，揮發(fā)份及裂解氣以氣泡形式不斷從液體內(nèi)部析出，剩余部分平均分子量、粘度和表面張力逐漸增大，體積劇烈膨脹并形成泡沫，最終由液態(tài)逐漸形成海綿狀焦炭。對(duì)比不同焦炭的 SEM 圖可得：純生物油焦炭孔隙較大；添加 20 %小分子醇后，孔徑減小，比表面積增加；而添加過多醇后，表面孔徑反而大于 BE20，比表面積也減小。熱解焦炭表明形貌的變化可能是由于兩方面的原因造成的，醇類的添加影響了輕組分的揮發(fā)，液體揮發(fā)形成的氣泡增大；在重組分裂解階段，未揮發(fā)完全的醇可能與重組分發(fā)生反應(yīng)[39]。BE20 的孔小且密集，比表面積最大，與空氣的接觸面積較大有利于燃燒反應(yīng)的進(jìn)行，因此其燃燒性能在三種樣品中最好。

油氣分離裝置高 1000mm,長 500mm,寬 250mm。由三個(gè)位于最上方的進(jìn)氣口，位于最的析油口和位于側(cè)面的出氣口組成。3.2 管式換熱器設(shè)計(jì)油氣分離裝置具有冷卻燃?xì)獾淖饔�，即把從炭化爐中出來的高溫氣體冷卻到一溫度。因生物質(zhì)燃?xì)饩哂懈邷�、不潔凈、易結(jié)垢等特點(diǎn)，所以燃?xì)庠跓峤粨Q器中走冷卻介質(zhì)。油氣分離裝置設(shè)計(jì)參數(shù)：氣體進(jìn)口溫度 T=500 ℃；流量 Q=500 m3/h。3.3 旋風(fēng)分離器的設(shè)計(jì)選用標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分離器分離降溫后的燃?xì)庵械慕褂蛪m粒。分離器的入口與熱交導(dǎo)管的內(nèi)壁連接。這種入口方式可以避免筒體內(nèi)氣流之間的相互干擾，減小分離器力，提高處理風(fēng)量和除塵效率。因此，當(dāng)進(jìn)風(fēng)口的總面積相同時(shí)，，可以改變進(jìn)風(fēng)口度，使進(jìn)風(fēng)口的寬度減小，縮短塵粒移向筒壁的距離，從而提高除塵效率。旋風(fēng)分上部為圓筒形，下部為圓錐形。含塵氣體由圓筒上部的進(jìn)氣管沿切向進(jìn)入旋風(fēng)分離受器壁約束而旋轉(zhuǎn)向下作螺旋形運(yùn)動(dòng)。在慣性離心力的作用下，塵粒被甩向器壁與分離，再沿壁面落至錐底的排灰口。凈化后的氣流在中心軸附近由下而上作旋轉(zhuǎn)運(yùn)最后由頂部排氣管排出。旋風(fēng)分離器三維設(shè)計(jì)圖 3-3。
【學(xué)位授予單位】：石河子大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：S216.2

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前7條

1 曹穩(wěn)根;段紅;;我國生物質(zhì)能資源及其利用技術(shù)現(xiàn)狀[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2008年14期

2 吳根;白麗梅;于洋;牛福生;;生物質(zhì)轉(zhuǎn)化能源技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)探討[J];環(huán)境科學(xué)與管理;2008年01期

3 楊敏,宋曉銳,鄧鵬飛,楊輝榮;生物質(zhì)的裂解及液化[J];林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè);2000年04期

4 郝芳洲;;發(fā)展中的我國生物質(zhì)成型燃料及其爐具產(chǎn)業(yè)[J];農(nóng)業(yè)工程技術(shù)(新能源產(chǎn)業(yè));2009年08期

5 劉圣勇,張百良,楊群發(fā),李剛,郭前輝,楊繼濤;雙層爐排生物質(zhì)成型燃料鍋爐設(shè)計(jì)與研究[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2003年06期

6 張無敵，字尚斌，周長平;生物質(zhì)能──未來能源的希望[J];能源研究與利用;1995年04期

7 楊秀山,趙軍,駱海鵬,錢城,董雪;微生物降解生物質(zhì)氣化洗焦廢水和焦油的研究[J];中國環(huán)境科學(xué);2001年02期

本文編號(hào)：2636064