生物質(zhì)冷態(tài)流化特性與熱解生物質(zhì)制備液體燃料的研究.pdf

1、本文的主要工作是確定了生物質(zhì)與砂子的混合物的最小流化速度，熱解稻殼和鋸末制備液體燃料，對(duì)液體燃料的化學(xué)成分進(jìn)行分析。 為了更好的操作、設(shè)計(jì)流化床和對(duì)流化床進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定了稻殼-砂子混合物與鋸末-砂子混合物的最小流化速度及流化床表觀氣速和流化床壓降的函數(shù)關(guān)系。對(duì)于稻殼-砂子混合物，稻殼的質(zhì)量百分比是0％、10％、20％、30％、40％和100％。對(duì)于鋸末-砂子混合物，鋸末的質(zhì)量百分比是10％、20％、30％、40％、5

2、0％、60％、70％、80％和90％。由此獲得了生物質(zhì)與砂子的混合物最小流化速度隨生物質(zhì)質(zhì)量百分比含量變化的改變趨勢(shì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著稻殼質(zhì)量百分比的增加，混合物最小流化速度增加，當(dāng)?shù)練べ|(zhì)量百分比達(dá)到30％時(shí)，稻殼-砂子混合物最小流化速度達(dá)到最大值，但當(dāng)?shù)練べ|(zhì)量百分比超過(guò)30％，隨著稻殼質(zhì)量百分比的增加，混合物最小流化速度減小。隨著鋸末質(zhì)量百分比的增加，混合物最小流化速度增加，當(dāng)鋸末質(zhì)量百分比達(dá)到60％時(shí)，鋸末-砂子混合物最小流化速度

3、達(dá)到最大值，但當(dāng)鋸末質(zhì)量百分比超過(guò)60％的時(shí)候，隨著鋸末質(zhì)量百分比的增加，混合物最小流化速度減小。由此可見(jiàn)，當(dāng)?shù)練べ|(zhì)量百分比超過(guò)30％，鋸末質(zhì)量百分比超過(guò)60％時(shí)，它們與砂子混合物表現(xiàn)出特殊的流化性質(zhì)。一種新的方法，線性插值方法被使用以確定生物質(zhì)-砂子混合物的最小流化速度，線性插值方法是確定生物質(zhì)-砂子混合物最下流化速度的通用、可靠的方法。使用3次保型厄米特插值獲得經(jīng)驗(yàn)方程，確定稻殼質(zhì)量百分比與稻殼-砂子混合物最小流化速度的函數(shù)解析式。

4、使用最小二乘法獲得經(jīng)驗(yàn)方程，確定鋸末質(zhì)量百分比與鋸末-砂子混合物最小流化速度的函數(shù)解析式。這兩個(gè)解析式能夠很好地預(yù)測(cè)稻殼-砂子、鋸末-砂子混合物的最小流化速度。 接著，論文系統(tǒng)研究了將稻殼和鋸末轉(zhuǎn)化為液體燃料的熱解過(guò)程。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于所有原料，生物油產(chǎn)量隨溫度的增加先升高后減小，因此存在一個(gè)最佳溫度值，使得生物油的產(chǎn)率達(dá)到最高。對(duì)于稻殼、鋸末、稻殼-鋸末混合物，在溫度為465℃、490℃和475℃時(shí)，生物油達(dá)到最大產(chǎn)率，分別為5

5、6％、61％和60％。實(shí)驗(yàn)中的冷凝方式是直接冷凝，不可冷凝氣體的量隨溫度的增加始終增加，焦碳的量隨溫度的增加始終減小。來(lái)自于冷凝器底部，被良好霧化的液體燃料與熱解蒸汽直接接觸，熱解蒸汽被冷凝為熱的液體燃料，巨大的熱量被液體燃料霧滴迅速吸收，這是冷凝熱解蒸汽的最佳方式。直接冷凝具有很高的冷凝效率。對(duì)液體燃料的元素分析和對(duì)不可冷凝氣體的化學(xué)成分分析表明，液體燃料的含硫、含氮量極小，不可冷凝氣體基本不含對(duì)大氣造成污染的有害氣體成分，因此，源于

6、稻殼和鋸末的液體燃料是比化石燃料更清潔的綠色能源，熱解過(guò)程本身也不存在污染。此外可以用焦炭燃燒來(lái)提供熱解所需要的能源，焦炭燃燒產(chǎn)生的二氧化碳也可以替代氮?dú)庾鳛榱骰瘹?，從而熱解成本可以大大降低?最后，分析了液體燃料的化學(xué)成分及穩(wěn)定性。對(duì)生物油成分分析采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用。共檢測(cè)出生物油中的17種組分及其含量。分析結(jié)果表明，生物油由有機(jī)酸，醚，其他雜環(huán)化合物組成。生物油中含有較多有機(jī)酸，因此生物油顯酸性，甲酸是生物油所含有機(jī)酸中