生物质热解液化系统冷凝器堵塞问题实验研究

摘要

本文主要针对生物质热解实验设备中冷凝系统经常发生堵塞的问题进行研究,在此基础上,设计新的冷凝用换热器进行实验并用Fluent软件进行优化。主要的研究成果如下:
　　1.利用气相色谱和气质联用仪分析了生物油和堵塞物的物质组成和含量比例,分析引起堵塞物形成的主要成分。
　　2.造成冷凝器管路堵塞的机理是由于生物质热解气携带了大量细微的炭颗粒进入冷凝用换热器,在换热器表面形成气溶胶、液固溶胶,通称为换热器的微粒污垢。污垢物质不断堆积,最终导致冷凝用换热器管路堵塞。
　　3.热解反应温度和气固分离的程度对污垢的形成有至关重要的作用。实验发现当热解温度控制在500-520℃时对热解形成的炭产量有很好的抑制。
　　4.设计加装了两级旋风分离器,对热解气和炭颗粒分离效果明显改善。设计了新冷凝换热器。换热器内筒结构选用浮头式;换热管采用U型管;换热器外筒增设水夹套。利用Fluent模拟换热器内流体流动,优化换热器结构。安装调试完成后进行热解实验,达到预期的缓解堵塞的效果。

目录

摘要

Abstract

引言

1 绪论

1.1 生物质能的利用

1.1.1 利用生物质能意义

1.1.2 生物质能利用

1.2 生物质热解液化研究进展

1.2.1 国外生物质热解液化研究进展

1.2.2 国内生物质热解液化研究进展

1.3 冷凝用换热器研究进展

1.3.1 冷凝换热方式及存在的问题

1.3.2 解决办法

1.4 本文研究内容

2 生物质热解液化系统中冷凝器堵塞实验研究

2.1 生物质热解液化装置

2.2 生物质热解实验研究

2.2.1 实验仪器

2.2.2 原料的预处理

2.2.3 热解实验

2.2.4 冷凝器清洗

2.3 堵塞物成分分析

2.3.1 色谱分析

2.3.2 质谱分析

2.4 堵塞形成机理分析

2.4.1 粘度因素

2.4.2 污垢形成

2.5 影响因素

2.5.1 温度

2.5.2 气固分离

2.6 治理措施

2.6.1 工艺条件控制

2.6.2 污垢清洗

2.7 小结

3 生物质热解系统冷凝用换热器选型和设计

3.1 管壳式换热器设计

3.1.1 流体路径选择

3.1.2 工艺参数计算

3.2 夹套设计

3.2.1 夹套选型

3.2.2 工艺参数计算

3.3 换热器内流场模拟和实验对比

3.3.1 Fluent软件介绍

3.3.2 换热器内流场模拟

3.3.3 实验分析

3.4 本章小结

4 总结和展望

4.1 总结

4.2 展望

参考文献

致谢

附录:攻读硕士期间发表的论文