【摘要】：在生物質(zhì)能源的利用技術(shù)中,生物質(zhì)熱解氣化技術(shù)是一種通過熱化學(xué)反應(yīng)將固態(tài)生物質(zhì)轉(zhuǎn)換為氣體燃料的過程。但是傳統(tǒng)的氣化技術(shù)存在著燃氣中焦油含量高、廢水難以處理等問題,特別是焦油含量高是目前生物質(zhì)熱解氣化技術(shù)面臨的主要問題。目前能有效解決焦油問題方法之一是高溫?zé)崃呀夥?它是一種簡單易行、具有工程應(yīng)用前景的焦油脫除方法。本文針對生物質(zhì)利用過程中焦油含量高的問題,提出了生物質(zhì)熱解及焦油高溫?zé)崃呀獾募夹g(shù)路線,通過實驗和數(shù)值模擬,研究了生物質(zhì)熱解特性,分析了生物質(zhì)油和焦油的熱裂解特性,得到如下結(jié)果: (1)利用熱重分析法研究了典型生物質(zhì)稻殼、玉米秸稈和白樺木屑的熱解過程,分析生物質(zhì)熱解的一般規(guī)律。通過比較慢速升溫和快速升溫條件下生物質(zhì)熱解過程的差異,發(fā)現(xiàn)熱重法可以定量預(yù)測粒徑小于0.2mm生物質(zhì)的熱解過程,能夠定性描述粒徑小于1mm生物質(zhì)的熱解過程。 (2)設(shè)計研制了一種生物質(zhì)熱解及焦油高溫?zé)崃呀鈱嶒炏到y(tǒng),該系統(tǒng)將生物質(zhì)熱解和焦油的高溫裂解分開,通過改變?nèi)紵鞯墓崃亢托顭崾教沾闪呀馄鞯慕孛娣e,來調(diào)節(jié)焦油裂解的溫度環(huán)境和停留時間。實驗運行結(jié)果表明本文設(shè)計的生物質(zhì)熱解及焦油高溫?zé)崃呀庀到y(tǒng)不僅能夠提供焦油裂解所需的高溫溫度場,而且能夠準(zhǔn)確測定焦油在此溫度場的停留時間。 (3)在生物質(zhì)熱解及焦油高溫?zé)崃呀鈱嶒炁_上考察了裂解溫度對焦油種類、熱解產(chǎn)物、氣體產(chǎn)物成分、焦油中化合物成分的影響以及停留時間對焦油裂解率的影響。結(jié)果表明隨著溫度的升高液體產(chǎn)物產(chǎn)率經(jīng)歷了先升高后減少的過程,溫度為500℃時,液體產(chǎn)物產(chǎn)率最高,之后隨著溫度的提高,液體產(chǎn)物產(chǎn)率逐漸減少,當(dāng)溫度達到1200℃時,生物質(zhì)氣中焦油含量已達到11.7mg/Nm~3;當(dāng)溫度達到1200℃時,焦油含量中的成分主要是三環(huán)、四環(huán)的芳香族有機物,焦油種類從129種下降到18種;增加停留時間可以明顯降低生物質(zhì)氣中的焦油含量,但當(dāng)溫度達到1200℃時,停留時間為0.5s時焦油量急劇下降,再增加時間則焦油量變化不明顯。 (4)建立了生物質(zhì)熱解及液體產(chǎn)物高溫?zé)崃呀獾幕瘜W(xué)反應(yīng)動力學(xué)模型,該熱解模型根據(jù)液體產(chǎn)物的特點將可凝揮發(fā)份分為生物質(zhì)油和焦油。將化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)方程和能量方程耦合,通過數(shù)值模擬,分析溫度、停留時間、粒徑和壓力等參數(shù)對生物質(zhì)熱解及焦油高溫?zé)崃呀獾挠绊�。結(jié)果表明:熱解反應(yīng)的吸熱效應(yīng)對溫度場和反應(yīng)進程有較大的影響,大顆粒在靠近中心的幾層在熱解反應(yīng)區(qū)出現(xiàn)一段溫度近似維持恒定的水平段,在該階段前后則是純物質(zhì)受熱升溫物理過程中常見的指數(shù)溫升曲線,預(yù)測結(jié)果與實驗值基本吻合。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TK6
【圖文】：

第 3 章 生物質(zhì)熱解及焦油高溫裂解實驗系統(tǒng)設(shè)計及測試(3) 壓力的測量 實驗中所用壓力傳感器為 PC10 系列擴散硅壓阻式傳感器。這類傳感器的特點是：靈敏度高，響應(yīng)時間短，小于 50 微妙，動態(tài)特性好，準(zhǔn)確度高重復(fù)性好，能長時間的穩(wěn)定運行。(4) 煙氣成分的測量 實驗中采用 Desto350 煙氣分析儀測量燃燒器煙氣出口處的煙氣成分。根據(jù)煙氣分析儀測得的氧氣、二氧化碳、一氧化碳的含量以及燃氣的供氣量，可以計算出實際空氣流量和空氣過量系數(shù)，并得到空氣流量計的誤差。利用煙氣分析儀對煙氣進行實時監(jiān)控，能夠確保實驗條件在設(shè)定的工況下穩(wěn)定運行。3.4 實驗系統(tǒng)工作過程博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 2011年 第08期 工程科技Ⅱ輯 C041-

【引證文獻】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 趙翠晶;生物質(zhì)在旋風(fēng)式熱解氣化爐內(nèi)流動特性數(shù)值模擬研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

本文編號：2758110