隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展,能源需求量日益增加;但是化石能源的廣泛應(yīng)用造成了日益嚴重的環(huán)境問題,而且其儲量也有限。生物質(zhì)能是CO2中性的可再生清潔能源,每年的產(chǎn)量巨大。然而生物質(zhì)的利用存在著收集運輸和儲存成本高,磨粉能耗大等缺點。生物質(zhì)烘焙預(yù)處理是一種能夠顯著改善生物質(zhì)磨粉性能,提高生物質(zhì)能量密度和儲存性能,降低生物質(zhì)運輸儲存成本的合理有效的方法。生物質(zhì)與煤混合氣化不僅有利于生物質(zhì)的規(guī)模化利用,而且更夠改善煤的氣化特性。本文首先對生物質(zhì)能源的特點、轉(zhuǎn)化利用技術(shù)、生物質(zhì)能利用的情況和政策,生物質(zhì)利用的預(yù)處理方式以及混合氣化的研究情況進行了總結(jié)。接著對農(nóng)業(yè)生物質(zhì)秸稈進行了烘焙預(yù)處理研究。在固定床實驗臺進行了四種典型的農(nóng)業(yè)生物質(zhì)秸稈N2氛圍下的烘焙預(yù)處理試驗,終溫為200℃、250℃、300℃,加熱時間均為30min。熱解得到的固體半焦產(chǎn)物能量密度顯著提高,對比原始的生物質(zhì)其可磨性得到明顯改善,并且具有了疏水性,便于儲存運輸和磨粉用于氣流床氣化。熱解氣體產(chǎn)物以CO2、CO為主還有少量CH4,并對氣體的產(chǎn)生進行了動力學分析。液體產(chǎn)物主要是水分和焦油。隨著熱解溫度升高,液體產(chǎn)物和氣體產(chǎn)物量均增加... 

【文章來源】：上海交通大學上海市211工程院校985工程院校教育部直屬院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

005年我國單位國土面積的秸稈資源量（根據(jù)2005中國農(nóng)業(yè)年鑒整理）

圖 1-2 生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化利用技術(shù)分類Fig.1-2 Different ways of exploitation and utilization biomass energy直接燃燒大致可以分爐灶燃燒、炕連灶及地炕燃燒技術(shù)、鍋爐燃燒、垃圾焚燒和成型燃料燃燒五種情況[2]。其中后三種主要存在于工業(yè)利用。生物質(zhì)燃燒通常可分為三個階段，即預(yù)熱起燃階段，揮發(fā)分燃燒階段，木炭燃燒階段。第一階段生物質(zhì)被加熱，水分逐漸蒸發(fā)，變成干物料，當生物質(zhì)被加熱到160℃時開始釋放出揮發(fā)分。揮發(fā)分的組成為：CO2,CO低分子碳氫化合物（如甲烷CH4，乙烯C2H4）等，還有氫、氧、氮等氣體。揮發(fā)分釋放并燃燒，同時放出大量的熱能。由于揮發(fā)分的成份較復(fù)雜，其燃燒反應(yīng)也很復(fù)雜。揮發(fā)分物質(zhì)在燃燒初期將固定碳包裹著，氧氣不能接觸炭的表面，經(jīng)過一段時間以后，揮發(fā)分燃燒結(jié)束，剩下的火紅熾熱的木炭與氧氣接觸并發(fā)生燃燒反應(yīng)[10]。生物質(zhì)在燃燒過程中，含有較多堿金屬等礦物質(zhì)成分的飛灰顆粒粘結(jié)在燃燒設(shè)備各部分受熱面上形成沉積，造成受熱面的沾污，繼而帶來受熱面的腐蝕問題[11]。生物質(zhì)熱化學轉(zhuǎn)化主要包括生物質(zhì)熱裂解、生物質(zhì)氣化、生物質(zhì)液化等。生物質(zhì)熱解是指生物質(zhì)在沒有氧化劑（空氣、氧氣、水蒸氣等）存在的條件下，加熱到逾500℃，

圖 2-1 固定床反應(yīng)器示意圖Fig.2-1 Sketch of fixed bed reactor用于實驗的樣品（均來自安徽省農(nóng)業(yè)大縣無為縣）為四種典型農(nóng)作物秸稈、小麥稈、油菜稈以及稻稈，均為當季所產(chǎn)經(jīng)過自然干燥。首先將秸稈原平均長度 25mm 左右的小段，然后在上海電爐廠生產(chǎn)的 101A-1 型電熱鼓燥箱中 95℃干燥 24 小時至恒重，取出后放在密封袋保存?zhèn)溆�。秸稈的元工業(yè)分析委托上海賽孚燃料檢測有限公司進行檢驗，具體結(jié)果見表 2-1。表 2-1 生物質(zhì)秸稈的工業(yè)分析及元素分析（空氣干燥基）工業(yè)分析 (wt%) 元素分析(wt% 水分揮發(fā)分 固定碳 灰分 低位發(fā)熱量(MJ/kg)* C H O N 花1.19 76.92 19.19 2.70 17.85 46.43 6.18 42.62 0.80麥3.30 71.59 18.73 6.38 16.59 43.00 5.36 41.11 0.63菜1.19 76.35 19.30 3.16 17.21 46.96 6.13 41.95 0.37

【參考文獻】：
期刊論文
[1]生物質(zhì)與煤在CO2氣氛下共氣化特性的初步研究[J]. 張科達,步學朋,王鵬,文芳,梁大明,董衛(wèi)果,楊忠仁.  煤炭轉(zhuǎn)化. 2009(03)
[2]稻稈半焦與CO2氣化反應(yīng)特性的研究[J]. 黃艷琴,陰秀麗,吳創(chuàng)之,汪叢偉,謝建軍,周肇秋,馬隆龍,李海濱.  燃料化學學報. 2009(03)
[3]稻草和玉米稈熱解氣體產(chǎn)物的釋放特性及形成機理[J]. 付鵬,胡松,孫路石,向軍,陳巧巧,楊濤,張軍營.  中國電機工程學報. 2009(02)
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[6]對中國能源問題的思考[J]. 江澤民.  上海交通大學學報. 2008(03)
[7]在流化床氣化爐中生物質(zhì)與煤共氣化的研究（Ⅰ）——以空氣-水蒸汽為氣化劑生產(chǎn)低熱值燃氣[J]. 王立群,張俊如,朱華東,周浩生,宋旭,王同章.  太陽能學報. 2008(02)
[8]生物質(zhì)慢速熱解工藝的新探討[J]. 張巍巍,陳雪莉,于遵宏.  環(huán)境科學與技術(shù). 2008(02)
[9]稻稈慢速熱解的需熱量及動力學分析[J]. 陳祎,羅永浩,陸方,段佳.  化學工程. 2008(01)
[10]木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)制備生物乙醇研究進展[J]. 王曉娟,王斌,馮浩,李志義.  石油與天然氣化工. 2007(06)



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