【摘要】： 中國(guó)一方面石油資源比較貧乏，目前每年缺少石油近億噸；另一方面，每年都有4～5億噸的各種農(nóng)業(yè)秸桿、谷物殼皮和1.3～1.5億噸的林業(yè)樹皮、鋸末、枝丫等剩余生物質(zhì)有待利用。本論文的目的旨在試圖建立一套適用于中國(guó)農(nóng)林生物質(zhì)特點(diǎn)的生物質(zhì)能量預(yù)測(cè)、生物質(zhì)熱解動(dòng)力學(xué)理論及轉(zhuǎn)錐式生物質(zhì)中溫閃速熱解液化裝置設(shè)計(jì)理論，以期為我國(guó)高效益地利用被巨量浪費(fèi)的農(nóng)林廢棄生物質(zhì)，并將其經(jīng)濟(jì)、快速方便地轉(zhuǎn)換成石油替代品——生物燃油產(chǎn)品，提供新技術(shù)、新理論和新方法。 本文較全面、系統(tǒng)地綜述了國(guó)內(nèi)外生物質(zhì)熱解液化制取生物燃油技術(shù)研究發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題，主要研究?jī)?nèi)容有：(1)實(shí)驗(yàn)、測(cè)定了20種常見生物質(zhì)的能量(發(fā)熱量)和C、H、N元素含量，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分別建立了以H和C為自變量的生物質(zhì)能量預(yù)測(cè)經(jīng)驗(yàn)公式，并通過R_(0.05)檢驗(yàn)；為閃速熱解液化裝置能量轉(zhuǎn)化率計(jì)算和生物質(zhì)能量利用率計(jì)算提供了依據(jù)和方便；(2)選擇了8種生物質(zhì)試樣作了等加熱速率(10℃／min、20℃／min、40℃／min、60℃／min)和恒溫加熱的TG和DTG實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和阿倫尼烏斯公式建立了生物質(zhì)熱解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)微分方程，并采用Goast-Redfem積分法和P函數(shù)對(duì)其動(dòng)力學(xué)參數(shù)進(jìn)行了求解，解析出各種生物質(zhì)的頻率因子和活化能參數(shù)，進(jìn)而建立了各種生物質(zhì)的熱解動(dòng)力學(xué)模型，為科學(xué)確定反應(yīng)器的閃速熱解工作溫度范圍及熱解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)描述，提供了理論和依據(jù)；(3)為研究和確定不同尺度的生物質(zhì)顆粒中心達(dá)到全熱解的時(shí)間，在體視顯微鏡下對(duì)不同粒度的生物質(zhì)顆粒的長(zhǎng)徑比進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)觀察和測(cè)定，得出生物質(zhì)的長(zhǎng)徑比(L／D)一般在5.0～6.0之間，平均為5.3的結(jié)果；(4)采用復(fù)雜溫度場(chǎng)傳熱學(xué)理論對(duì)生物質(zhì)傳熱過程及充分熱解時(shí)間理論進(jìn)行了研究，解析推導(dǎo)出了不同尺寸生物質(zhì)顆粒中心溫度達(dá)到充分熱解溫度的時(shí)間(T)，得出了理論推導(dǎo)的充分熱解時(shí)間與最大產(chǎn)油率的熱解時(shí)間相一致的結(jié)果，為閃速熱解反應(yīng)器固相滯留時(shí)間設(shè)計(jì)和預(yù)測(cè)提供了理論依據(jù)；(5)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，綜合運(yùn)用工程力學(xué)、工程材料、機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)原理，推導(dǎo)、建立了轉(zhuǎn)錐式閃速熱解反應(yīng)器物料滯留時(shí)間(τ)與轉(zhuǎn)速(或頻率)合理匹配理論；(6)提出了轉(zhuǎn)錐式閃速熱解反應(yīng)器的最小錐角設(shè)計(jì)、錐壁強(qiáng)度設(shè)計(jì)、生產(chǎn)能力設(shè)計(jì)理論和功率計(jì)算方法及臨界轉(zhuǎn)速理論等。 該論文研究結(jié)果為生物質(zhì)閃速熱解液化轉(zhuǎn)化生物燃油關(guān)鍵設(shè)備——錐式生物質(zhì)閃速熱解反應(yīng)器設(shè)計(jì)和研制提供了應(yīng)用基礎(chǔ)理論和依據(jù)；為經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)保地利用每年被巨量浪費(fèi)的農(nóng)業(yè)秸桿、谷物殼皮和林業(yè)剩余物等廢棄生物質(zhì)，，提供了科學(xué)的依據(jù)和可行的技術(shù)方法和模式。
【圖文】：

圖2一1WGR一l微電腦熱量測(cè)試系統(tǒng)示意圖FigZ一1TheSketchMaPofWGR-IMiero一comPuterQuaIityofHeatMeasuringSystem圖2一2pE一2400cHN元素分析系統(tǒng)組成示意圖FigZ一2TheSketehMaPofPE，2400CHNEIementsAnalyticaISystemConstitution

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【學(xué)位授予單位】：東北林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2002
【分類號(hào)】：TK6

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本文編號(hào)：2630505