生物質(zhì)能利用技術(shù)種類繁多,一般分為四大類,分別是直接燃燒技術(shù)、熱化學(xué)轉(zhuǎn)換技術(shù)、生物化學(xué)技術(shù)和液化技術(shù),而在熱化學(xué)轉(zhuǎn)換過程中,生物質(zhì)熱解技術(shù)一直備受國際上的廣泛重視,生物質(zhì)原料通過熱解可以轉(zhuǎn)化為高附加值、高品位的炭、生物油和可燃?xì)?在精制處理后具有非常廣闊的市場前景。本文以松子殼顆粒為研究對象,利用自主研發(fā)的變螺距生物質(zhì)連續(xù)熱解反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行了熱解制炭、制油、制氣的試驗研究,考察了反應(yīng)溫度、處理時間對三態(tài)產(chǎn)物產(chǎn)率及其品質(zhì)的影響,并對其結(jié)構(gòu)、成分和性質(zhì)進(jìn)行了深入的分析,為松子殼顆粒熱解的試驗研究提供了科學(xué)的依據(jù)。具體內(nèi)容如下:(1)對生物質(zhì)原料進(jìn)行基礎(chǔ)成分分析和熱重分析,確定反應(yīng)溫度的區(qū)間和處理時間的范圍�？刂撇煌姆磻�(yīng)溫度(300℃、400℃、500℃、600℃和700℃)和處理時間(4min、6min、8min、l0min和12min)進(jìn)行生物質(zhì)連續(xù)熱解試驗。(2)考察了不同工藝條件下松子殼熱解炭的產(chǎn)率及其各項指標(biāo)的變化趨勢,并對其表征進(jìn)行了深入的分析,結(jié)果表明:隨著反應(yīng)溫度的升高,熱解炭的產(chǎn)率迅速降低,灰分含量緩慢升高,揮發(fā)分含量迅速降低,固定碳含量迅速升高,熱值先迅速升高,在600℃C左右時達(dá)到最大,而后緩慢降低,碘吸附值先迅速升高而后降低,在500℃左右時達(dá)到最大,密度呈明顯降低的趨勢;隨著處理時間的增加,熱解炭的產(chǎn)率及其各項指標(biāo)與反應(yīng)溫度相比變化較小;松子殼500℃熱解炭的孔隙結(jié)構(gòu)與其它反應(yīng)溫度下相比較為發(fā)達(dá)。(3)考察了不同工藝條件下松子殼生物油的產(chǎn)率及其各項指標(biāo)的變化趨勢,并對其成分和性質(zhì)進(jìn)行了深入的分析,結(jié)果表明:隨著反應(yīng)溫度的升高,生物油的產(chǎn)率呈先升高后降低的趨勢,在500℃左右時達(dá)到最大,木醋液的產(chǎn)率逐漸升高,在500℃左右時達(dá)到最大,在溫度繼續(xù)升高的過程中迅速降低,含水率逐漸降低,黏度逐漸降低,pH值呈緩慢降低的趨勢,焦油的產(chǎn)率逐漸升高,在500℃左右時已達(dá)到較大值,在溫度繼續(xù)升高的過程中呈緩慢升高的趨勢,熱值先迅速升高后迅速降低,在600℃左右時達(dá)到最大,黏度迅速降低,pH值呈緩慢降低的趨勢;隨著處理時間的增加,生物油的產(chǎn)率及其各項指標(biāo)與反應(yīng)溫度相比變化較小;在500℃、8min下熱解制備的木醋液,其成分主要為酚類和酮類,含量分別為53.88%和20.93%,在這一條件下熱解制備的焦油,其成分主要為酚類和醛類,含量分別為60.76%和8.98%;在500℃、8min下熱解制備的木醋液的羥自由基清除率為66.63%,其清除率較高,抗氧化性較強(qiáng),在這一條件下熱解制備的木醋液,盡管其pH值較低,但腐蝕性卻較弱。(4)考察了不同工藝條件下松子殼熱解氣的產(chǎn)率及其各項指標(biāo)的變化趨勢,并對其成分進(jìn)行了深入的分析,結(jié)果表明:隨著反應(yīng)溫度的升高,熱解氣的產(chǎn)率迅速升高,H2的產(chǎn)率迅速升高,CO的產(chǎn)率逐漸升高,在500℃左右時達(dá)到最大,在溫度繼續(xù)升高的過程中逐漸降低,CH4的產(chǎn)率迅速升高,CO2的產(chǎn)率迅速降低,C2H4和C2H6的產(chǎn)率逐漸升高,熱解氣的熱值迅速升高;隨著處理時間的增加,熱解氣的產(chǎn)率及其各項指標(biāo)與反應(yīng)溫度相比變化較小。
【學(xué)位單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2014
【中圖分類】：TK6
【部分圖文】：

燒釋放熱量為主，直到近二十年左右，隨著人們環(huán)保意識的提高，以及化石燃料的日趨減少，??人們逐漸開始在可再生能源方面尋求新的出路，在這樣一個大的背景下，生物質(zhì)能利用新技??術(shù)的研究與應(yīng)用有了較快的發(fā)展�？偟膩碚f生物質(zhì)能利用的形式多種多樣，具體形式如圖１－１??所示。??生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)換技術(shù)是生物質(zhì)能利用技術(shù)之一，其中最有前途的利用形式是氣化和熱??解，不僅可以產(chǎn)出炭、可燃?xì)夂突ぴ�，同時還可以產(chǎn)出一些副產(chǎn)物，如飛灰、ＮＯｘ、Ｓ０２??和焦油等。而在熱化學(xué)轉(zhuǎn)換過程中，生物質(zhì)熱解技術(shù)一直備受國際上的廣泛重視［７＿８］。??｜??２??

?１９．２４?１７．４０??原料的熱分析曲線如圖２－１所示，運(yùn)用ＳＴＡ４４９Ｃ?Ｊｕｐｉｔｅｒ型熱分析儀，在升溫速率為１０??°Ｃ／ｍｉｎ，反應(yīng)終溫為８０（ＴＣ，并在流量為２０ｍｌ／ｍｉｎ、純度為９９．９９％的氮氣保護(hù)下進(jìn)行測量。??由圖可以看出，松子殼熱解主要分為以下三個階段：第一個明顯失重的階段是溫度接近??ＨＫＴＣ時，松子殼中水分（自由水、結(jié)晶水和吸附水等）受熱損失的過程；水分受熱損失的過程??結(jié)束后，松子殼熱解進(jìn)入了過渡的階段，在溫度升高到２５０°Ｃ之前，一些小分子物質(zhì)不斷的??揮發(fā)出來，生成了不可燃?xì)怏w，在這一階段松子殼的質(zhì)量損失很��；隨著溫度的繼續(xù)升高，??松子殼熱解進(jìn)入了第二個明顯失重的階段，在這一過程中構(gòu)成生物質(zhì)的纖維素、半纖維素和??木質(zhì)素以及一些可溶于極性或非極性溶劑的提取物發(fā)生了熱解反應(yīng)，熱解生成的揮發(fā)性物質(zhì)??被氮氣氣流吹走

ｇＫＳ釋雇ｉ?Ｊ８Ｌ?ｉｎ＾?ｋ??：，．ｉ??圖２－３生物質(zhì)連續(xù)熱解裝置實物??Ｆｉｇ．２－３?Ｒｅａｌ?ｐｉｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｃｏｎｓｅｃｕｔｉｖｅ?ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ?ｄｅｖｉｃｅ?ｏｆ?ｂｉｏｍａｓｓ??本試驗涉及的其它試驗裝置設(shè)備如表２－４所示，其實物如圖２－４所示。??表２－４主要試驗設(shè)備??Ｔａｂ．２－４?Ｔｈｅ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ??設(shè)備名稱?設(shè)備型號?生產(chǎn)廠家??恒溫鼓風(fēng)干燥箱?９６２０?Ａ?上海比朗公司??電子天平?ＰＷＣ２１４?ＡＤＡＭ公司??智
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2874669