生物質(zhì)是分布廣泛、資源豐富的可再生能源,同時又是環(huán)保的低碳能源。我國的生物質(zhì)原料十分豐富,主要有各種田間作物秸稈、森林廢棄物、有機的生活垃圾和工業(yè)廢棄物等。采用現(xiàn)代生物炭制備技術(shù)將這些生物質(zhì)原料經(jīng)過熱化學轉(zhuǎn)化,不僅可以獲得用途廣泛的生物炭,還可以得到許多有用的副產(chǎn)品,生物炭的制備也是將生物質(zhì)能源化利用的一種有效途徑。當前,實驗室生產(chǎn)生物炭普遍應用傳統(tǒng)的馬費爐經(jīng)過高溫熱解的方式,傳統(tǒng)的馬弗爐雖然可以為制備過程提供必要的條件,但是由于生物炭制備過程的復雜性,對生物炭制備的研究是一個復雜的過程,制備過程受許多因素的制約。馬弗爐對于生物炭制備的研究具有很大的限制,不能實現(xiàn)制備過程的精控與實時監(jiān)測。本文在生物炭制備機理的研究基礎(chǔ)上,以東北地區(qū)常見的兩種生物質(zhì)資源玉米秸稈和稻殼為例,設(shè)計高效能,多功能生物炭制備裝置并進行實驗,分析生物質(zhì)炭化實驗過程和結(jié)果,為增強生物炭生產(chǎn)的綜合效益,促進生物質(zhì)能源的有效開發(fā)利用提供指導。其主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：(1)設(shè)計并搭建生物炭精控制備實驗系統(tǒng),在此系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進行不同生產(chǎn)工藝條件下的生物炭制備,探討生產(chǎn)工藝條件對生物炭制備結(jié)果的影響,尋找最優(yōu)制備工藝,以最大化的產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的生物炭。(2)研究了玉米秸稈和稻殼在不同炭化條件下制備生物炭時三態(tài)產(chǎn)物的分布規(guī)律,結(jié)果表明：兩者的炭化產(chǎn)物分布規(guī)律大體一致,即：隨著炭化溫度的不斷上升,固體炭的產(chǎn)量先減少之后趨于平穩(wěn)；液體產(chǎn)量先升高后減少；氣體的產(chǎn)率不斷的增高。(3)研究了不同溫度下玉米秸稈和稻殼制備生物炭的氣體產(chǎn)物成分及熱值,結(jié)果表明：炭化溫度對混合氣體中氫氣含量影響十分明顯,且隨著炭化溫度的提高,氫氣比例增大；二氧化碳和一氧化碳在炭化混合氣中的含量隨著炭化溫度的升高一直呈下降趨勢；不飽和的輕烴類和甲烷在炭化氣體產(chǎn)物中的含量一直很小,且受溫度的影響不大。燃氣的熱值較高,大致為1.3-1.7MJ／m3,隨炭化溫度升高先升高而后趨于平緩,并且在450一500℃時達到最大值。(4)對生物炭制備過程的能量進行估算,估算結(jié)果表明：制備過程產(chǎn)生的可回收能量遠大于制備所需要的能量,因此,熱解過程無需提供外加能源,并且可進行余能的有效回收利用。
【學位單位】：沈陽農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2015
【中圖分類】：S216
【部分圖文】：

混合氣和液態(tài)巧化油。二次炭化反應主要是揮發(fā)分在顆粒內(nèi)部和氣相進行的進一巧反逡逑應，反應隨著溫度的升高和氣相停留時間的延長而越來越劇烈。二次炭化最終可形成二逡逑次生物油和燃氣。整個炭化反應的過程見圖３－２。逡逑氣巧逡逑．．．邐顆粒巧巧層逡逑Ｉ；邐二巧焦油逡逑熱源．邐ｎ邐；邐／逡逑ｎ邋：生物炭：二巧氣巧逡逑邐’：逡逑＾一巧氣巧邐二lz焦油逡逑—lz炭化邐二巧炭化／逡逑生物質(zhì)——…？邋一次焦油邐邐邐＜＂逡逑＼料佭邐、燃逡逑圖３－３生物質(zhì)炭化過程逡逑Ｆｉｇ．３－３邋Ｂｉｏｍａｓｓ邋ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ邋ｐｒｏｃｅｓｓ逡逑２１逡逑

３．邋３．１炭化巧體逡逑炭化爐體的構(gòu)造是一個四層復合結(jié)構(gòu)，長：５０ｃｍ，寬：３０ｃｍ，局：４０ｃｍ。主要由炭逡逑化室、儲炭室、熱源、保溫層、外殼等組成。圖３－４為炭化爐體的結(jié)構(gòu)圖，圖３－５為其逡逑實物圖。其中炭化室的制備原料采用３１０Ｓ不繡鋼，外形設(shè)計為一個圓柱體，其高度為逡逑３０R%１，半徑日Ｃ化并且一端密閉另一端開口。開日端配置有密封蓋，密封蓋上設(shè)有出氣通逡逑道與傳感器插入口。炭化室的作用是存放炭化原料并在其內(nèi)部完成生物炭的制備。逡逑本裝置共配置炭化室兩個，當一組炭化完成后，將炭化室取出爐體進行冷卻降溫，逡逑這樣可Ｗ用另一個炭化室繼續(xù)炭化，因而可提高實驗的效率。逡逑１＼邋苗邐Ｉ邋、４逡逑１３逡逑１．傳感器接線柱２．導線接線柱３．左接線盒４．右接線盒５．銀絡(luò)合金化阻絲６．}度傳感器７．外殼８．能源架９．阿逡逑定棒１０．邋Ｌｌｉ氣通道１１．節(jié)能層１２．巧定螺絲１３．支架１４．１刊定開關(guān)１５．炭化室空１６．密封蓋逡逑圖３－４炭化巧體結(jié)構(gòu)圖逡逑２３逡逑

【參考文獻】

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本文編號：2817842