固定床生物質(zhì)熱解炭化系統(tǒng)設(shè)計與實驗研究.pdf

1、隨著人口增長,工業(yè)化、現(xiàn)代化程度的不斷加深,能源緊缺問題凸顯。與此同時,煤、石油、天然氣等礦產(chǎn)資源的燃燒造成的環(huán)境日益惡化給人們的身心均帶來一定程度的影響。研究利用潔凈、高效的可再生能源已成為全人類的共識。
　　本論文所研究的固定床生物質(zhì)熱裂解炭化技術(shù),是針對無污染、可再生、儲量多的生物質(zhì)能源開發(fā)利用的新興工藝手段。該技術(shù)的基本原理是在隔絕氧條件下,加熱生物質(zhì)使其吸收熱量,造成生物質(zhì)內(nèi)部大分子結(jié)構(gòu)斷裂,生成小分子化合物,并進一步轉(zhuǎn)

2、化為固體炭、可燃氣、液態(tài)生物質(zhì)油等生物質(zhì)二次能源。通過該技術(shù)可將我國農(nóng)村秸稈和城市廢棄垃圾等儲量豐富的生物質(zhì)資源由低品位能源轉(zhuǎn)化為無污染、易存儲和運輸?shù)母咂焚|(zhì)能源。本課題在研究生物質(zhì)熱解炭化機理的基礎(chǔ)上,針對華北山區(qū)生物質(zhì)資源特性,設(shè)計高效能、適應(yīng)性強的熱解炭化反應(yīng)設(shè)備,分析生物質(zhì)熱解炭化實驗過程和結(jié)果,為提高生物質(zhì)熱解炭化生產(chǎn)的綜合效益,充分發(fā)揮生物質(zhì)能源開發(fā)利用價值提供指導。其主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　(1)設(shè)計并搭建生物

3、質(zhì)熱解炭化反應(yīng)實驗裝置,以此裝置進行不同炭化條件對生物質(zhì)熱解炭化過程及結(jié)果的影響研究。在實驗基礎(chǔ)上進一步完善炭化爐爐體設(shè)計和生物質(zhì)熱解工藝,以達到提高生物質(zhì)炭產(chǎn)量和質(zhì)量的目的。
　　(2)實驗過程中,通過調(diào)整棉稈物料的含水率、粒徑以及顆粒升溫速率、熱解終溫等各種工藝參數(shù),尋找更優(yōu)的生物質(zhì)熱解炭化工藝。結(jié)果表明:采用本實驗棉稈熱解炭化裝置,以3℃/min的升溫速率,達到460℃的熱解終溫時可得到最大產(chǎn)炭率35.8％。炭化原料粒徑在1

4、0~15mm、含水率在5%~10%范圍內(nèi),熱解反應(yīng)有更高的產(chǎn)炭率。
　　(3)對不同熱解工藝產(chǎn)出的生物質(zhì)炭進行全水分、灰分、揮發(fā)分、固定碳含量測定和分析。結(jié)果表明:熱解終溫對生物質(zhì)炭化過程和產(chǎn)炭品質(zhì)有顯著影響。隨著熱解終溫的升高,棉稈炭全水分含量和揮發(fā)分含量逐漸降低,而相反灰分和固定碳含量逐漸升高。固定碳含量在520℃的熱解終溫時有最大值,可達到65.4%。在10℃/min以內(nèi)的慢速熱解條件下,生物質(zhì)原料含水率、粒徑以及熱解反應(yīng)速