我國農(nóng)村具有豐富的秸稈資源。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，農(nóng)村對能源的需求不斷提高，開發(fā)以村為單位的小型生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)是解決這一矛盾的有效途徑。當前焦油含量過高是制約生物質(zhì)氣化技術(shù)商業(yè)應(yīng)用的瓶頸，二段式下吸氣化爐具有氣化效率高、焦油含量低的特點，但是，焦油在該爐內(nèi)的轉(zhuǎn)化及脫除機理仍不清楚，缺乏科學的設(shè)計理論和方法。因此，本文將針對二段式氣化爐中焦油的轉(zhuǎn)化和脫除機理展開深入研究，構(gòu)建焦油均相轉(zhuǎn)化路線圖和焦油異相催化脫除機理。以揭示二段式氣化爐焦油含量低的根本原因，為二段式氣化爐工藝優(yōu)化和運行提供理論依據(jù)和實踐指導。 二段式氣化爐采用部分氧化和炭層轉(zhuǎn)化相分離的工藝來實現(xiàn)焦油的分步轉(zhuǎn)化和脫除，但焦油的脫除是一個系統(tǒng)工程，其脫除不僅受焦油自身生成、轉(zhuǎn)化規(guī)律的影響，同時還與轉(zhuǎn)化氣氛和起催化脫除作用的焦炭的化學活性密切相關(guān)。因此，為了研究熱解段及喉口處焦油的生成及均相轉(zhuǎn)化規(guī)律，本文針對氣化爐內(nèi)運行條件，在改進的固定床反應(yīng)器中研究了熱解段焦油的生成規(guī)律，以及喉口處不同氣氛及含量對焦油的均相轉(zhuǎn)化規(guī)律。結(jié)果表明熱解溫度及生物質(zhì)種類是影響熱解焦油成分的主要因素，熱解焦油一般在500℃之前析出，其焦油成分以酚類、醛類...

【文章頁數(shù)】：174 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題背景及意義
    1.2 焦油的定義和分類
    1.3 焦油的生成及均相轉(zhuǎn)化研究進展
        1.3.1 熱解焦油的生成
        1.3.2 焦油的均相轉(zhuǎn)化
    1.4 焦炭微觀結(jié)構(gòu)及灰分隨熱解條件的演化規(guī)律研究進展
        1.4.1 熱解條件對焦炭微觀物理結(jié)構(gòu)特性的影響
        1.4.2 熱解條件對焦炭微觀化學結(jié)構(gòu)特性的影響
        1.4.3 熱解條件對堿金屬及堿土金屬的遷移規(guī)律
    1.5 生物質(zhì)焦對焦油的催化脫除研究進展
        1.5.1 生物質(zhì)焦與其它催化劑的對比
        1.5.2 生物質(zhì)焦對熱解焦油的催化脫除
        1.5.3 生物質(zhì)焦對焦油模型化合物的催化脫除
    1.6 本文的研究目標、內(nèi)容和方法
        1.6.1 研究目標
        1.6.2 研究內(nèi)容
        1.6.3 研究方法
    參考文獻
第二章 生物質(zhì)熱解焦油的生成及其均相轉(zhuǎn)化規(guī)律
    2.1 引言
    2.2 實驗研究
        2.2.1 實驗原料
        2.2.2 固定床反應(yīng)器
        2.2.3 實驗方法
        2.2.4 焦油的取樣與分析
    2.3 熱解焦油的生成與轉(zhuǎn)化
        2.3.1 熱解焦油的生成
            2.3.1.1 溫度及生物質(zhì)種類的影響
            2.3.1.2 粒徑大小的影響
        2.3.2 熱解焦油的均相轉(zhuǎn)化
            2.3.2.1 不同氣氛的影響
            2.3.2.2 氣氛濃度的影響
    2.4 焦油成分的 GC/MS 分析
        2.4.1 熱解焦油成分的 GC/MS 分析
            2.4.1.1 溫度對稻稈熱解焦油的影響
            2.4.1.2 溫度對松木熱解焦油的影響
        2.4.2 均相轉(zhuǎn)化焦油成分的 GC/MS 分析
            2.4.2.1 不同氣氛的對比
            2.4.2.2 溫度的影響
                2.4.2.2.1 溫度對熱裂解條件的影響
                2.4.2.2.2 溫度對 O₂部分氧化的影響
                2.4.2.2.3 溫度對 H₂O 重整的影響
                2.4.2.2.4 溫度對 CO₂重整的影響
            2.4.2.3 氣氛濃度的影響
                2.4.2.3.1 H₂O 濃度的影響
                2.4.2.3.2 CO₂濃度的影響
    2.5 典型焦油的定量分析
        2.5.1 典型焦油成分的標定
        2.5.2 熱解條件下典型焦油的定量分析
        2.5.3 均相轉(zhuǎn)化條件下典型焦油的定量分析
    2.6 焦油均相轉(zhuǎn)化機理
        2.6.1 初級熱解焦油裂解轉(zhuǎn)化的有機質(zhì)譜解析
        2.6.2 多環(huán)芳烴的生成及轉(zhuǎn)化
        2.6.3 不同氣氛對焦油均相轉(zhuǎn)化的影響
        2.6.4 焦油均相轉(zhuǎn)化路線圖
    2.7 本章小結(jié)
    參考文獻
第三章 生物質(zhì)焦結(jié)構(gòu)隨生成條件的演化規(guī)律及其對焦炭反應(yīng)性影響
    3.1 引言
    3.2 生物質(zhì)焦的生成與分析
        3.2.1 不同條件下焦炭的生成
        3.2.2 生物質(zhì)焦孔隙結(jié)構(gòu)分析
        3.2.3 生物質(zhì)焦 FTIR 分析及堿金屬測試
    3.3 生物質(zhì)焦微觀物理結(jié)構(gòu)的演化規(guī)律
        3.3.1 熱解條件對焦炭微觀結(jié)構(gòu)的影響
            3.3.1.1 熱解溫度的影響
            3.3.1.2 升溫速率的影響
            3.3.1.3 停留時間的影響
            3.3.1.4 溫度對已熱解焦微觀結(jié)構(gòu)的影響
        3.3.2 生物質(zhì)種類對焦炭微觀結(jié)構(gòu)的影響
        3.3.3 預處理對焦炭微觀結(jié)構(gòu)的影響
        3.3.4 焦炭微觀結(jié)構(gòu)的分形分析
    3.4 生物質(zhì)焦微觀化學結(jié)構(gòu)的 FTIR 分析
        3.4.1 焦炭化學結(jié)構(gòu)的 FTIR 分析
        3.4.2 焦炭化學結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化機理分析
    3.5 生物質(zhì)焦中堿金屬遷移
    3.6 本章小結(jié)
    參考文獻
第四章 生物質(zhì)焦對焦油模型化合物的脫除機理研究
    4.1 引言
    4.2 實驗裝置與方法
        4.2.1 實驗原料
        4.2.2 實驗裝置
        4.2.3 實驗步驟
        4.2.4 分析及測試方法
    4.3 萘在生物質(zhì)焦層中的脫除
        4.3.1 萘熱裂解轉(zhuǎn)化規(guī)律
        4.3.2 不同溫度下生物質(zhì)焦對萘的轉(zhuǎn)化
        4.3.3 含混合氣時生物質(zhì)焦對萘的轉(zhuǎn)化
        4.3.4 不同預處理生物質(zhì)焦對萘的轉(zhuǎn)化
    4.4 生物質(zhì)焦特性在萘脫除過程中的演變
        4.4.1 生物質(zhì)焦的積炭
        4.4.2 生物質(zhì)焦孔隙隨反應(yīng)時間的變化規(guī)律
        4.4.3 孔隙的分形維數(shù)
        4.4.4 生物質(zhì)焦反應(yīng)活性的變化
    4.5 生物質(zhì)焦脫除焦油的催化作用機理
    4.6 本章小結(jié)
    參考文獻
第五章 生物質(zhì)焦脫除全焦油的規(guī)律研究
    5.1 引言
    5.2 實驗系統(tǒng)
        5.2.1 實驗原料
        5.2.2 實驗方法
    5.3 生物質(zhì)焦對焦油的脫除
        5.3.1 焦炭對焦油脫除的選擇性
        5.3.2 焦炭種類對焦油脫除的影響
        5.3.3 溫度對生物質(zhì)焦脫除焦油的影響
        5.3.4 停留時間對焦油脫除的影響
        5.3.5 焦炭粒徑對焦油脫除的影響
        5.3.6 金屬鹽含量對焦油脫除的影響
    5.4 生物質(zhì)焦孔隙在焦油脫除中的變化
    5.5 二段式下吸氣化爐工藝改進方案及理論分析
    5.6 結(jié)論
    參考文獻
第六章 全文總結(jié)
    6.1 結(jié)論
    6.2 創(chuàng)新點
    6.3 展望與建議
致謝
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本文編號：3925592