生物质热解动力学建模及锥式闪速热解装置设计理论研究

摘要

中国一方面石油资料比较贫乏,目前每年缺少石油近亿吨,另一方面,每年都有4-5亿吨的各种农业秸秆,谷物壳皮和1.3-1.5亿吨的林业树皮,锯末,枝丫等剩余生物质有待利用.该论文的目的旨在试图建立一套适用于中国农林生物质特点的生物质能量预测,生物质热解动力学理论及转锥式生物质中温闪速热解液化装置设计理论,以期为中国高效益地利用被巨量浪费的农林废弃生物质,并将其经济,快速方便地转换成石油替代品--生物燃油产品,提供新技术,新理论和新方法.该论文研究结果为生物质闪速热解液化转化生物燃油关键设备--锥式生物质闪速热解反应器设计和研制提供了应用基础理论和依据.为经济,高效,环保地利用每年被巨量浪费的农业秸秆,谷物壳皮和林业剩余物等废弃生物质,提供了科学的依据和可行的技术方法和模式.

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1问题的提出及其研究意义

1.1.1我国石油安全已面临严峻挑战

1.1.2我国未来能源不足和仅靠传统能源产业无法解决已成定局

1.1.3未来国际石油价格上涨将严重制约我国国民经济增长速度

1.1.4全球可用石油资源消耗殆尽已为期不远

1.1.5我国农林生物质资源浪费惊人亟待利用

1.1.6用废弃生物质生产生物燃油是解决石油不足的有效途径

1.2国内外同类技术研究综述

1.2.1生物质能的含义

1.2.2生物质能在能源系统中的地位

1.2.3生物质的热解工艺及热解过程

1.2.4国内外生物质热解技术研究现状

1.3本论文研究目标及主要研究内容

1.3.1研究目标

1.3.2主要研究内容

1.4论文研究依托的课题简介

2生物质的能量含量及预测建模研究

2.1生物质的物质组成及其分布

2.2生物质的化学成分及发热量测定

2.2.1试样来源

2.2.2实验方法和实验仪器

2.2.3测定结果及分析

2.3生物质发热量的预测建模

2.4本章结论

3生物质的热解实验及热解动力学建摸

3.1研究的目的及其意义

3.2实验方法和实验仪器

3.2.1实验方法

3.2.2实验仪器及其工作原理

3.2.3实验参数与条件

3.2.4仪器检查与校正

3.3实验结果及分析

3.3.1实验结果

3.3.2结果分析与讨论

3.4生物质恒温热解实验及结果分析

3.4.1生物质恒温热解实验结果

3.4.2生物质恒温热解实验结果分析

3.5生物质热解反应动力学建模原理及求解方法

3.5.1生物质热解反应动力学模型

3.5.2动力学参数计算

3.5.3用一级反应动力学模型计算动力学参数

3.5.4用Kissinger法计算动力学参数E

3.5.5计算结果讨论

3.6本章小结

4生物质的传热过程及全热解时间理论

4.1传热基本问题

4.1.1稳态传热和非稳态传热

4.1.2传热速度及其表达式

4.1.3导热基本定律——付里叶定律

4.2三维导热及其微分方程式

4.3不稳定导热

4.3.1 Bi＜0.1的一维不稳定导热

4.3.2 Bi＞0.1的一维不稳定导热问题

4.4生物质颗粒中心温度达到充分热解温度的传热时间求解

4.5本章小结

5转锥式中温闪速热解液化反应器设计理论研究

5.1反应器基本构造及工作原理

5.2反应器粒子受力分析及最小锥角条件

5.3旋转锥转速设计要求及理论推导

5.4反应器生产能力设计计算方法研究

5.5反应器消耗功率的计算方法研究

5.5.1起动转锥的功率

5.5.2克服物料惯性消耗的功率

5.5.3转动物料所需的功率

5.5.4物料与锥面的摩擦所消耗的功率

5.5.5轴承摩擦所消耗的功率

5.5.6转锥与空气摩擦所消耗的功率

5.6转锥式反应器转锥强度的计算方法研究

5.7转锥式反应器转轴临界转速计算方法研究

5.8小结

6结论

参考文献

致谢

作者攻读博士学位期间发表的论文