【摘要】：在能源緊缺與環(huán)境污染的雙重壓力下,生物質(zhì)能的開發(fā)利用受到人們的廣泛關注。生物質(zhì)能雖有著其它可再生能源無法比擬的優(yōu)勢,但也存在資源分散、易腐爛、能量密度低、不易運輸存儲以及產(chǎn)量季節(jié)性等問題。如何低成本、高效率地利用生物質(zhì)能是目前研究的熱點。生物質(zhì)熱解炭化作為一種生物質(zhì)能高效利用技術能將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為固體熱解炭、可燃燃氣及液體生物質(zhì)油三種高品位能源,并且容易實現(xiàn)連續(xù)化、工業(yè)化生產(chǎn),是目前生物質(zhì)利用領域的前沿技術之一。本文對木屑、稻殼、皮革下腳料三種生物質(zhì)原料的熱解炭化特性進行了研究。本文首先對三種生物質(zhì)原料的工業(yè)分析成分、元素分析成分、發(fā)熱量進行了測定,然后利用熱重和傅立葉紅外光譜聯(lián)用技術(TG-FTIR)在氮氣氣氛下對不同升溫速率下生物質(zhì)原料熱解特性進行了實驗研究。結果表明,三種生物質(zhì)原料都有揮發(fā)分含量較高、熱值較低的特點;在5~50℃/min范圍內(nèi),升溫速率對三種生物質(zhì)原料熱解總失重率影響不大。以熱重實驗得到的數(shù)據(jù),本文采用Kissinger的微分法求得了三種生物質(zhì)的表觀動力學參數(shù),計算結果表明皮革下腳料的活化能最高,為82.7049kJ/mol,稻殼和木屑的活化能分別為42.1915 kJ/mol和64.9366kJ/mol,這說明三種生物質(zhì)原料的活化能都較低,反應活性較高。以前述研究為基礎,本文在自行搭建的固定床實驗臺上對三種原料在氮氣氣氛下的熱解炭化特性進行了實驗研究。研究結果表明,三種原料熱解炭化得到的熱解炭中木屑炭的質(zhì)量最好。熱解終溫為800℃時,木屑炭產(chǎn)率為29.9%,固定碳含量可達到75.89%,灰分含量為16.35%;稻殼炭產(chǎn)率為32%,其中灰分含量為28.94%,固定碳含量為64.52%,質(zhì)量較差;皮革下腳料熱解炭產(chǎn)率為33.8%,其灰分含量最高,達到65.02%,固定碳含量僅為30.67%,且由于皮革下腳料熱解炭中含有鉻,再利用比較困難。最后本文在流化床中試實驗臺上對木屑的熱解炭化特性進行了實驗研究。由于皮革下腳料熱解炭難以利用,本文對皮革下腳料進行了直接燃燒實驗。結果表明:以木屑為原料通過合理調(diào)節(jié)運行工況,采用流化床進行熱解炭化時可以得到固定碳含量為71.28%的熱解炭,但熱解炭產(chǎn)率僅為21.6%,生物質(zhì)燃氣熱值可達到3234.8k J/Nm3,可以直接供給后續(xù)設備利用。皮革下腳料在流化床中可以穩(wěn)定燃燒,爐溫能達到950℃,且燃燒比較充分。最后,本文借助化工流程模擬軟件Aspen Plus對木屑熱解炭化和皮革下腳料燃燒進行了模擬,模擬結果與實驗結果比較接近。
【學位授予單位】：華北電力大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TK6

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本文編號：2802608