生物质快速热解制生物质油的实验研究

摘要

能源、环境和持续发展是当前世界性问题，石油、煤和天然气等化石燃料的长期使用，造成了环境污染和温室效应，引起了全球气候变化，也造成了化石燃料资源的枯竭。因此，开发化石燃料的替代能源越来越受关注，生物质能就是此类引人注目的替代能源，因其具有再生性和清洁性。因而，生物质能的开发利用也就成了大家关心的焦点问题。生物质能的利用转换技术可谓是多种多样，主要可分为三大类：生化转化法、化学处理法和热化学转化法。其中，生物质热化学转化技术是生物质能源化利用研究中的一个重点。而生物质热化学转化技术中的快速热解技术，是目前世界上生物质能研究开发的前沿技术，本文将对生物质快速热解制取生物油进行系统研究。
　　本文概述了生物质能利用的意义及生物质能转化利用的方法，详细阐述了生物质快速热解技术国内外研究现状，综述了生物质能快速热解转化机理和技术途径，分析了生物质热解技术存在的问题及发展趋势。
　　本文以松木、杨木、花生壳为原料，利用自行设计研制的下落床反应器为主体的生物质快速热解制取生物油系统进行了快速热解实验。首先对生物质的三大组成成分纤维素、木质素和半纤维素分别做了红外和热重分析，得到它们的红外和热重曲线，分析了其热解性能。然后对实验用的生物质试样分别作了工业分析和组成分析，得到其水分、灰分、挥发份和固定碳含量，以及纤维素、半纤维素和木质素的含量。并对试样分别进行了热重分析，得到了它们的热失重曲线，为热解实验参数设置提供了数据参考。
　　在对生物质的快速热解制取生物油进行实验研究的基础上，得出了生物质快速热解过程中反应温度、物料粒度、载气速度等对生物油产率的影响规律，并进行了详细的分析，找到了最佳操作条件，为生物质快速热解制取生物油小型工业化实验提供了可靠的数据，为进一步实现下行循环流化床热解工业化奠定基础。
　　同时，建立了生物质下行循环流化床热解小型工业化实验装置并进行了初步实验，在实验中发现惯性分离器分离效率低，U型返料器易结焦。针对这些问题对惯性分离器进行了改进并将原来的U型返料器更换为J型返料器，进行了冷模实验，提高了分离效率，解决了返料器结焦的问题，为以后大型工业化奠定了基础。

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Contents

1 绪论

1.1引言

1.2生物质的转化利用方法

1.3生物质能快速热解转化机理和技术途径

1.4生物质快速热解工艺技术的国内外研究现状

1.5 我国生物质热解技术存在的问题及发展趋势

1.6 本论文研究的目的、意义和内容

2 生物质原料特性分析

2.1生物质原料的工业分析和组成分析

2.2 生物质原料三大主要化学成分的特性分析

2.3 生物质样品的热重分析

2.4小结

3 生物质热解实验体系

3.1 实验物料

3.2 实验装置

3.3 生物质热解工艺

3.4工艺参数的设定

3.5 实验步骤和操作方法

4 生物质族组成热解实验结果与讨论

4.1热解温度对生物质族组成热解产油率的影响

4.2气速对热解产油率的影响

4.3 小结

5 生物质热解实验结果与讨论

5.1温度对产油率的影响

5.2气速对试样产油率的影响

5.3粒度对产油率的影响

5.4杨木的正交实验

5.5小结

6 生物质快速热解小型工业化实验

6.1小型工业化实验工艺流程

6.2小型工业化实验

6.3小型工业化设备的改进

6.4小结

7主要结论与展望

7.1主要结论

7.2今后展望

致谢

攻读硕士期间主要成果

参考文献

附录