本文關(guān)鍵詞： 旋轉(zhuǎn)床 熱解工藝 反應(yīng)器 仿真 參數(shù)試驗(yàn)　出處：《中國農(nóng)業(yè)大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：為探討秸稈在生物質(zhì)旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器中的理論基礎(chǔ)與熱解效果,進(jìn)行了秸稈熱解的工藝分析與試驗(yàn)研究。首先構(gòu)建了生物質(zhì)的一般熱轉(zhuǎn)化模型,并進(jìn)行了分析求解;通過生物質(zhì)在熱解反應(yīng)器穩(wěn)定熱解過程的(?)分析,建立了化學(xué)反應(yīng)(?)平衡熱力學(xué)模型�；谀Ｐ头治�,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)旋轉(zhuǎn)床熱解反應(yīng)器,該反應(yīng)器包括旋轉(zhuǎn)床、喂料部件、旋風(fēng)分離器、冷凝器、機(jī)架等;反應(yīng)器具有物料的較高適應(yīng)性并且能夠減少二次反應(yīng)的發(fā)生,并且能夠讓生物質(zhì)與熱載體充分混合與流化;新型熱解工藝并且可以不需要載氣的添加,無需加壓反應(yīng);簡單易操作,可控性強(qiáng);結(jié)構(gòu)簡單并且成本低。旋轉(zhuǎn)床為反應(yīng)器的關(guān)鍵部件,生物質(zhì)熱解和與石英砂的混合流化均在內(nèi)部完成�；陔x散元方法,通過EDEM的軟件仿真,分析了旋轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速、喂料速度、抄板情況對(duì)生物質(zhì)與石英砂的接觸顆粒數(shù)率和總顆粒速度的影響;得出基于最大的接觸顆粒數(shù)率的最佳參數(shù)為旋轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速為27.6 r/min,喂料速度為2.48kg/h,無抄板;基于最大的總顆粒速度的最佳參數(shù)為62.1r/min,喂料速度為1.55 kg/h,抄板數(shù)量為6,高度為0.6 cm;并對(duì)旋轉(zhuǎn)床內(nèi)的熱解氣流動(dòng)情況,采用Fluent軟件進(jìn)行了流場分析,可以得到熱解氣在旋轉(zhuǎn)床內(nèi)的影響范圍較少,對(duì)生物質(zhì)和石英砂的混合與流化過程影響程度有限,證明了旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器能夠減少二次反應(yīng)。同時(shí)基于Fluent軟件對(duì)旋風(fēng)分離器和冷凝器進(jìn)行了壓力與速度分析,結(jié)果顯示:旋風(fēng)分離器和冷凝器均滿足設(shè)計(jì)要求。對(duì)生物質(zhì)旋轉(zhuǎn)床熱解反應(yīng)器機(jī)架進(jìn)行了熱—結(jié)構(gòu)耦合有限元仿真分析,使用Ansys Workbench軟件進(jìn)行機(jī)架的穩(wěn)態(tài)熱分析、靜力學(xué)分析和模態(tài)分析,加熱器對(duì)實(shí)際工作環(huán)境影響不大、結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定。基于旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器進(jìn)行了玉米秸稈熱解的多種參數(shù)試驗(yàn),包括機(jī)器參數(shù)、氣相氛圍和秸稈預(yù)處理方式。機(jī)器參數(shù)包括反應(yīng)溫度、喂料速度和旋轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速,對(duì)生物炭進(jìn)行了熱值與元素分析,對(duì)生物油進(jìn)行了熱值、含水率和元素分析;對(duì)合成氣用氣相色譜法分析了有機(jī)物組成與含量。371.1 ℃時(shí),生物油含水率最低、生物油熱值最高、生物油含碳量最高,為最合適熱解溫度。在轉(zhuǎn)速為62.1 r/min時(shí)反應(yīng)較為充分,生物油中的有機(jī)物含量至少為13.49%,生物質(zhì)與石英砂的混合與流化綜合效果最好。氣相氛圍對(duì)生物質(zhì)熱解效果影響顯著,在不通任何載氣、以尾氣作為載氣和N2作為載氣三種氣相氛圍下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器試驗(yàn);通尾氣時(shí),生物質(zhì)反應(yīng)最充分,能夠增加H元素的反應(yīng)活性,生物油的O元素含量較高、化學(xué)分子量較小。通氮?dú)饽軌驕p少熱解二次反應(yīng)的發(fā)生�；诜磻�(yīng)器進(jìn)行了不同預(yù)處理物料的熱解試驗(yàn),即干燥預(yù)處理、粉碎預(yù)處理和烘焙預(yù)處理;大粒徑物料,顆粒表層發(fā)生的熱解反應(yīng)較為充分,但是熱解反應(yīng)沒有進(jìn)入顆粒內(nèi)部。高含水率的生物質(zhì)熱解生物油的含水率明顯升高,高達(dá)85.15%,生物質(zhì)的水分會(huì)阻礙生物質(zhì)的熱解進(jìn)程。烘焙生物質(zhì)的反應(yīng)性降低,會(huì)大范圍降低生物油的有機(jī)物含量。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S216

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王云霞;梁志杰;張東興;崔濤;史嵩;李克鴻;楊麗;;基于離散元的玉米種子顆粒模型種間接觸參數(shù)標(biāo)定[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2016年22期

2 高新源;徐慶;李占勇;田瑋;張建國;;生物質(zhì)快速熱解裝置研究進(jìn)展[J];化工進(jìn)展;2016年10期

3 張開飛;李赫;何玉靜;王萬章;余泳昌;;大豆秸稈力學(xué)特性的試驗(yàn)研究[J];大豆科學(xué);2016年02期

4 郭喜峰;尹健民;晏鄂川;張利潔;;不同卸荷速率下變質(zhì)石英砂巖力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)分析[J];上海交通大學(xué)學(xué)報(bào);2016年01期

5 楚文娟;李文偉;程向紅;李顥;;煙草木質(zhì)素的熱解特性及與纖維素、木聚糖熱解協(xié)同作用規(guī)律研究[J];長江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版);2015年25期

6 江洋;張會(huì)巖;邵珊珊;肖睿;;烘焙預(yù)處理對(duì)生物質(zhì)熱解的影響[J];燃燒科學(xué)與技術(shù);2015年03期

7 史嵩;張東興;楊麗;崔濤;李克鴻;殷小偉;;基于EDEM軟件的氣壓組合孔式排種器充種性能模擬與驗(yàn)證[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2015年03期

8 羅凱;羅鑫;黃闖;張學(xué)雷;王曉欣;;基于Fluent的多翼式離心風(fēng)機(jī)性能分析[J];流體機(jī)械;2014年07期

9 胡小然;鄒積榮;李海濱;;關(guān)于秸稈利用的現(xiàn)狀分析與發(fā)展對(duì)策[J];中國畜禽種業(yè);2014年01期

10 崔濤;劉佳;楊麗;張東興;張瑞;藍(lán)薇;;基于高速攝像的玉米種子滾動(dòng)摩擦特性試驗(yàn)與仿真[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2013年15期

相關(guān)會(huì)議論文 前1條

1 楊文;趙麗濱;張建宇;;石英/酚醛復(fù)合材料高溫力學(xué)性能研究[A];北京力學(xué)會(huì)第19屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2013年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前7條

1 史嵩;氣壓組合孔式玉米精量排種器設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

2 李三平;內(nèi)膽式雙熱型生物質(zhì)熱裂解反應(yīng)器設(shè)計(jì)及理論研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2014年

3 陳登宇;干燥和烘焙預(yù)處理制備高品質(zhì)生物質(zhì)原料的基礎(chǔ)研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

4 孫云娟;生物質(zhì)與煤共熱解氣化行為特性及動(dòng)力學(xué)研究[D];中國林業(yè)科學(xué)研究院;2013年

5 劉軍利;木質(zhì)纖維類生物質(zhì)定向熱解行為研究[D];中國林業(yè)科學(xué)研究院;2011年

6 王賢華;生物質(zhì)流化床熱解液化實(shí)驗(yàn)研究及應(yīng)用[D];華中科技大學(xué);2007年

7 趙輝;生物質(zhì)高溫氣流床氣化制取合成氣的機(jī)理試驗(yàn)研究[D];浙江大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前8條

1 潘萬競;基于離散元理論的月塵顆粒接觸力學(xué)特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

2 唐友華;基于EDEM的半自磨機(jī)顆粒的碰撞分析[D];昆明理工大學(xué);2016年

3 陶宇浩;基于離散元方法的顆�；旌蠑�(shù)值模擬分析[D];南京理工大學(xué);2015年

4 徐珊;生物質(zhì)流化床的設(shè)計(jì)與熱解制取生物油的研究[D];華中科技大學(xué);2013年

5 張倩;旋轉(zhuǎn)刮刀式生物質(zhì)喂料器的試驗(yàn)研究[D];山東理工大學(xué);2012年

6 何詠濤;利用農(nóng)林廢棄物聯(lián)產(chǎn)生物油和生物炭[D];浙江工業(yè)大學(xué);2012年

7 孫川;基于ANSYS的隨車起重機(jī)吊臂結(jié)構(gòu)的優(yōu)化原理與方法研究[D];武漢理工大學(xué);2010年

8 林木森;生物質(zhì)熱解機(jī)制和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究[D];中國林業(yè)科學(xué)研究院;2007年

，

本文編號(hào)：1509014