【摘要】：我國是農(nóng)業(yè)大國,農(nóng)作物秸稈資源豐富、種類繁多,然而廢棄或就地焚燒的秸稈接近3億噸,造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源浪費(fèi),同時隨著農(nóng)業(yè)的過度開發(fā)、化肥的過度使用,導(dǎo)致土壤質(zhì)量下降和重金屬污染日益嚴(yán)重。生物質(zhì)熱解炭化技術(shù)是秸稈綜合利用的重要途徑之一,其主要產(chǎn)物為生物炭,在土壤改良、重金屬吸附和固碳減排等方面具有重要作用,副產(chǎn)物為生物油和熱解氣,在化工和能源方面具有一定的應(yīng)用。本文在查閱國內(nèi)外熱解炭化技術(shù)及裝備研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,針對目前生物質(zhì)連續(xù)設(shè)備生產(chǎn)效率低,工藝參數(shù)難以控制等問題,通過理論研究、計算機(jī)模擬、裝備試制及試驗分析,實現(xiàn)有關(guān)技術(shù)參數(shù)的優(yōu)化。主要研究工作及創(chuàng)新之處如下:(1)熱解炭化機(jī)理研究,通過查閱國內(nèi)外文獻(xiàn),研究熱解相關(guān)的工藝參數(shù)和熱解機(jī)理,明確熱解溫度、加熱時間和反應(yīng)壓力等對熱解反應(yīng)的影響;研究熱解產(chǎn)物生物炭、熱解氣和熱解油的理化性質(zhì),以制定滿足設(shè)計要求的工藝路線。(2)連續(xù)熱解炭化工藝研究,提出連續(xù)熱解過程中分段加熱技術(shù),利用不同區(qū)域形成的特定溫度場對生物質(zhì)原料進(jìn)行熱解炭化,并依據(jù)此原理進(jìn)行了五段熱解爐設(shè)計,運(yùn)用ANSYS對五段熱解爐形成的溫度場進(jìn)行仿真模擬,得到分段式溫度場。(3)熱解炭化設(shè)備研究,根據(jù)工藝路線進(jìn)行各個部件的設(shè)計或選型,包括熱解反應(yīng)器設(shè)計、連續(xù)進(jìn)料裝置設(shè)計、油氣分離裝置設(shè)計、熱解氣燃燒器設(shè)計和電機(jī)、減速機(jī)、壓力表及流量計的選型等。(4)熱解試驗研究,包括設(shè)備前期調(diào)試過程中,以粉碎的玉米秸稈和花生殼為原料進(jìn)行設(shè)備參數(shù)標(biāo)定的冷態(tài)試驗,以及后期開展的熱解炭化試驗,結(jié)果表明,本熱解炭化設(shè)備實現(xiàn)生物質(zhì)的連續(xù)熱解炭化,原料處理量可達(dá)到25kg/h,加熱時間可在5min-60min范圍內(nèi)調(diào)節(jié),熱解炭化溫度可達(dá)到700℃,熱解炭化產(chǎn)物生物炭、熱解油和熱解氣均可收集計量,達(dá)到了設(shè)計要求。
【學(xué)位授予單位】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TK6

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2615822