【摘要】：生物質(zhì)能是一種綠色、清潔能源,且是唯一一種可再生碳源,生物質(zhì)熱解技術(shù)是生物質(zhì)能利用的重要形式,它可以使生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化成生物油等其它能源形式,易于儲存和使用。隨著石油危機的出現(xiàn)和新能源技術(shù)的開發(fā)利用,生物質(zhì)熱解技術(shù)越來越受到關(guān)注。但是生物質(zhì)熱解反應(yīng)條件苛刻,主要包括無氧或有限氧反應(yīng)環(huán)境、氣體產(chǎn)物極短停留時間(2s以內(nèi))、極高的加熱速率(102～104℃/S),所以,傳統(tǒng)的生物質(zhì)熱解反應(yīng)裝置往往結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作程序繁瑣,造成資源浪費、環(huán)境污染,使生物質(zhì)能的開發(fā)利用失去意義。本文改變傳統(tǒng)的生物質(zhì)熱解反應(yīng)裝置的加熱方式,利用紅外加熱原理設(shè)計了生物質(zhì)熱解反應(yīng)裝置,并考慮了反應(yīng)副產(chǎn)物焦炭的重復(fù)利用。本文的主要工作包括:(1)根據(jù)幾種傳統(tǒng)的生物質(zhì)熱解反應(yīng)裝置的工作原理,總結(jié)了傳統(tǒng)加熱方式的優(yōu)缺點,提出了紅外加熱的優(yōu)勢。根據(jù)紅外加熱原理總結(jié)了紅外加熱器的結(jié)構(gòu)形式,分析了基于紅外加熱的生物質(zhì)熱解反應(yīng)的可行性。(2)根據(jù)生物質(zhì)的主要組成成分及各成分熱解機理,總結(jié)得到生物質(zhì)熱解過程中的主要吸熱成分。根據(jù)主要吸熱成分的紅外光譜圖確定了生物質(zhì)的紅外吸收帶。根據(jù)吸收帶選擇了紅外涂料,并介紹了紅外涂料的使用工藝。(3)設(shè)計了基于紅外加熱的生物質(zhì)熱解反應(yīng)裝置的主要結(jié)構(gòu),對反應(yīng)器關(guān)鍵參數(shù)進行了計算,對燃燒室燃燒過程進行了計算。確定了燃燒室煤氣、空氣的進氣速度和進氣口直徑。設(shè)計了燃燒室的保溫結(jié)構(gòu),并計算得到保溫層厚度。計算得到燃燒室煙囪的內(nèi)徑和高度,確定了燃燒室密封結(jié)構(gòu)。(4)對反應(yīng)器燃燒室內(nèi)燃燒進行了數(shù)值模擬,主要目的是得到燃燒室內(nèi)的溫度分布。根據(jù)反應(yīng)階段的不同,燃燒室內(nèi)燃料也會不同。因此,分別進行了反應(yīng)初期煤氣燃燒模擬和反應(yīng)后期焦炭燃燒模擬以及焦炭、煤氣同時燃燒模擬。為了達到反應(yīng)溫度要求和溫度均勻性要求,分別對燃料不同速度進行了燃燒模擬,從而得到了最佳溫度分布。
【圖文】：

（１）流化床熱解技術(shù)逡逑２０世紀８０年代，加拿大滑鐵盧大學(xué)的Ｄ．Ｓ．Ｓｃｏｔｔ等人＾研制開發(fā)了流化床熱解反應(yīng)技逡逑術(shù)，如圖１．２所示。逡逑生物質(zhì)逡逑★邐凝器邐凝器逡逑粉碎邐邐邐逡逑—＊——邋邐？逡逑篩分邐－１邐ｈ－Ｔ－＾－ＴＴ－逡逑言邋￣￣邐＜邐＿邐Ｍ邋Ｍ邐士逡逑ｒ邋＊邋＾邋ｙ邋Ｉ邋１１邋Ｉ邋ａ逡逑床反ｕ邐濾逡逑Ｊ邋焦炭收邋￣Ｉ邐｜逡逑＾邋生物汕邐一－排氣逡逑丨平＊爐．．．．１邐氣體分析逡逑沙倉邐？＜邐，逡逑邐邐ｃ＝±逡逑圖１．２流化床熱解技術(shù)示意圖逡逑Ｆｉｇ．ｌ邋．２邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ邋ｂｅｄ邋ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ邋ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ１１２＾逡逑流化床反應(yīng)器工藝流程包括：①將一種無氧氣體作為流化載氣，對反應(yīng)腔內(nèi)反應(yīng)物逡逑進行流化加熱，有助于均勻加熱；②惰性載熱體顆粒被加熱到一定溫度后與生物質(zhì)顆粒逡逑混合接觸，從而使生物質(zhì)顆粒被迅速加熱，達到反應(yīng)要求的溫度，，主要加熱方式為熱傳逡逑導(dǎo)；③熱解產(chǎn)物的氣體部分通過反應(yīng)器的上出口自然跑出，氣體中除了小分子熱解產(chǎn)物逡逑外還包括灰塵、碳顆粒和流化載氣，所以要將熱解氣體產(chǎn)物送入到分離裝置進行分離；逡逑－４－逡逑

論文邐生成的氣體產(chǎn)物就自然向上運動，固體產(chǎn)物運動至內(nèi)錐壁頂，氣體產(chǎn)物由上方出口收集，固體產(chǎn)物焦炭就在外錐得到收生物油，固體產(chǎn)物焦炭被收集，并在外部燃燒室內(nèi)得到燃燒通過循環(huán)裝置送入燃燒室內(nèi)得到燃燒。旋轉(zhuǎn)錐的錐角可以通樣就可以改變錐體內(nèi)空間，通過改變內(nèi)部壓力調(diào)節(jié)氣體產(chǎn)物制氣體產(chǎn)物的二次裂解，從而控制生物油產(chǎn)量０１。相對于流需要制備流化氣體，簡化了反應(yīng)過程，旋轉(zhuǎn)錐反應(yīng)器具有氣油產(chǎn)量高，反應(yīng)裝置體積小等特點。逡逑
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK6

【參考文獻】

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本文編號：2640603