【摘要】：生物質(zhì)熱轉(zhuǎn)化中焦油和CO2脫除問題日益受到重視。本文以獲取生物質(zhì)基高品質(zhì)燃?xì)鉃槟繕?biāo)，提出了基于氧化鈣的生物質(zhì)熱解原位脫焦脫碳技術(shù)路線，通過熱力學(xué)平衡計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究脫焦脫碳機(jī)理，獲取優(yōu)化工藝參數(shù)，為技術(shù)推廣應(yīng)用提供理論和技術(shù)上的支持。 通過文獻(xiàn)查詢及估算獲得了生物質(zhì)熱轉(zhuǎn)化相關(guān)化合物的熱力學(xué)性質(zhì)數(shù)據(jù)，初步建成了數(shù)據(jù)庫。利用熱力學(xué)平衡模擬方法考察操作參數(shù)對(duì)基于CaO的生物質(zhì)熱解原位脫焦脫碳產(chǎn)物分布的影響，選擇常壓、700℃和氧化鈣和木屑質(zhì)量比（Ca/B）為0.65作為實(shí)驗(yàn)操作基準(zhǔn)條件。通過TGA熱重實(shí)驗(yàn)考察不同因素對(duì)CaO吸收CO2的影響，發(fā)現(xiàn)CaO在700℃有較高轉(zhuǎn)化率，CaO轉(zhuǎn)化率隨循環(huán)次數(shù)增加而減小，氣體組分H2、CO、CH4、水蒸氣和固體MgO的加入對(duì)碳酸化反應(yīng)具有促進(jìn)作用，而K2CO3卻使CaO吸收活性下降。在熱力學(xué)模擬計(jì)算的基礎(chǔ)上，利用微反裝置進(jìn)行CaO催化裂解甲苯試驗(yàn)，隨著溫度的升高，甲苯轉(zhuǎn)化率上升，在700℃時(shí)，甲苯轉(zhuǎn)化率為52%左右，水蒸氣的存在能夠促進(jìn)甲苯裂解，但過量則降低氣體產(chǎn)物熱值。 利用裂解器-氣質(zhì)系統(tǒng)（Py-GC/MS）進(jìn)行木屑熱解原位脫焦脫碳試驗(yàn)，分析了CaO負(fù)荷對(duì)產(chǎn)物分布的影響。不凝性氣體熱值隨著Ca/B的增加而升高，當(dāng)Ca/B超過0.65時(shí)，熱值接近16MJ/Nm3，其增幅較�。浑S著Ca/B的增加，可凝性產(chǎn)物中含量最大的醛酮類物質(zhì)產(chǎn)量略有下降，而酸類、芳香烴類和苯酚類物質(zhì)產(chǎn)量急劇下降；同無CaO添加時(shí)相比，Ca/B為0.65時(shí)，焦油量減少約40%；半焦中C元素的含量高達(dá)66.9%，可作為燃料燃燒供給熱量。 根據(jù)基礎(chǔ)試驗(yàn)結(jié)果，提出了生物質(zhì)熱解原位脫焦脫碳制備高品質(zhì)燃?xì)饧夹g(shù)路線，形成了生物質(zhì)移動(dòng)床熱解集成碳酸鈣流化床煅燒的工藝和裝備，并進(jìn)行了系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。在熱解溫度700℃、CaO再生溫度900℃、Ca/B為0.65和常壓操作條件下，燃?xì)庵蠬2和CH4的體積含量可達(dá)到40%和26%，而CO和CO2則分別為17%和4%；產(chǎn)物氣體熱值達(dá)到16MJ/Nm3，且焦油含量在50mg/Nm3以下；系統(tǒng)的冷氣效率達(dá)到51.2%，具有較高的能量利用率，因此，該技術(shù)是非常有前途的生物質(zhì)能利用方式。
【圖文】：

過程如圖2-1 所示。作為生物質(zhì)開發(fā)利用中最為重要的技術(shù)之一，，通過調(diào)節(jié)熱解操作參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)產(chǎn)物的可控生產(chǎn)。圖 2-1 生物質(zhì)熱解過程示意圖

圖 2-2 生物質(zhì)二次裂解制氫工藝流程圖量加料裝置 2.移動(dòng)床熱解器 3.灰箱 4.水蒸發(fā)器 5.二次裂解裝置 6.冷卻器收集器 8.氣體流量計(jì) 9.真空泵 10.紅外分析儀 11.系統(tǒng)控制及數(shù)據(jù)采集系[19,55,56]
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TK6

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本文編號(hào)：2648084