固定床生物質熱解炭化系統設計與實驗研究.pdf

1、隨著人口增長,工業(yè)化、現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熱裂解炭化技術,是針對無污染、可再生、儲量多的生物質能源開發(fā)利用的新興工藝手段。該技術的基本原理是在隔絕氧條件下,加熱生物質使其吸收熱量,造成生物質內部大分子結構斷裂,生成小分子化合物,并進一步轉

2、化為固體炭、可燃氣、液態(tài)生物質油等生物質二次能源。通過該技術可將我國農村秸稈和城市廢棄垃圾等儲量豐富的生物質資源由低品位能源轉化為無污染、易存儲和運輸的高品質能源。本課題在研究生物質熱解炭化機理的基礎上,針對華北山區(qū)生物質資源特性,設計高效能、適應性強的熱解炭化反應設備,分析生物質熱解炭化實驗過程和結果,為提高生物質熱解炭化生產的綜合效益,充分發(fā)揮生物質能源開發(fā)利用價值提供指導。其主要研究內容和結果如下:
　　(1)設計并搭建生物

3、質熱解炭化反應實驗裝置,以此裝置進行不同炭化條件對生物質熱解炭化過程及結果的影響研究。在實驗基礎上進一步完善炭化爐爐體設計和生物質熱解工藝,以達到提高生物質炭產量和質量的目的。
　　(2)實驗過程中,通過調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,尋找更優(yōu)的生物質熱解炭化工藝。結果表明: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炭率35.8％。炭化原料粒徑在1

4、0~15mm、含水率在5%~10%范圍內,熱解反應有更高的產炭率。
　　(3)對不同熱解工藝產出的生物質炭進行全水分、灰分、揮發(fā)分、固定碳含量測定和分析。結果表明:熱解終溫對生物質炭化過程和產炭品質有顯著影響。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以內的慢速熱解條件下,生物質原料含水率、粒徑以及熱解反應速