生物质秸秆炭化炉的结构优化与试验研究

【摘要】：随着人类社会的快速发展，能源危机及环境问题日益严重,急需幵发可再生能源并实现产业化。生物质能作为唯一可再生炭源,具有可储存运输的特点,通过快速热解可以转化为焦油、天然气以及炭。 生物质能的利用比例日益增大，尤其生物质炭化得到了较大的发展，制约生物质炭化大规模利用的关键是炭化过程中产生的焦油。具体研究内容如下： （1）从新疆丰富的棉花秸秆资源来看，并结合已有的文献和国内外投入生产实践的炭化炉具，以棉花秸秆为主要研究对象的生物质秸秆炭化技术具有很大的发展前景。因此，设计一款炭化机械，用于将采摘后的棉花秸秆炭化还田，并取得焦油、木醋酸、天燃气等资源必将有立竿见影的经济效益。 （2）阐述了热解概念及原理，着重介绍了生物质炭化热解的过程和热解产物。理清了生物质炭化热解的基本原理。阐述生物质油的化学组成成分，以及生物质油的理化特性。 （3）该焦油分离器适用于生物质气化可燃气体干法脱除焦油的分离工艺，且将旋风分离器和冷却器有机结合为一体的设计，不但集合了干法除焦油的优点，而且能够通过降温更加有效地去除焦油，提高了分离效率。通过试验测试，结果表明，该焦油分离器作为二级分离器仍有较高的分离效率，同时压力降较小，完全满足生物质气化工艺条件。如果将其应用在温差较大、馏点在温差区间内馏分较多的情况下，降温冷却会对提高焦油净化效果更加有利。焦油分离器具有结构简单、操作方便、运行可靠以及成本低等优点，有较高的实用价值和推广应用前景。 （4）介绍了一种新型的生物质秸秆炭化炉试验的条件，原料，目的，方法。并对试验结果进行了分析，得出影响炭化的因素，同时对油气分离装置的有效性进行了验证；在实际生产过程中，生物质秸秆不需粉碎压实填料，只需捆扎即可进行炭化反应，而且反应所得木炭的固定碳含量以及炭化比表面积都达到了满意的结果，满足现实生产的实用价值。 【关键词】：生物质 秸秆炭化炉 油气分离装置 焦油 影响炭化因素
【学位授予单位】：石河子大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：S216.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 前言9
• 1.2 生物质能源9-11
• 1.2.1 生物质能源的现状9-10
• 1.2.2 生物质能源的分类10-11
• 1.3 现代生物质能应用技术研究现状11-13
• 1.3.1 气化12
• 1.3.2 液化12
• 1.3.3 热解12-13
• 1.3.4 固化13
• 1.3.5 直接燃烧13
• 1.4 课题主要内容13-14
• 1.4.1 课题主要研究的目的13
• 1.4.2 课题研究内容13-14
• 1.4.3 课题研究的技术路线14
• 1.5 小结14-15
• 第二章 生物质热解液化特性15-22
• 2.1 生物质快速热解液化概念15
• 2.2 生物质的热解过程及原理15-18
• 2.2.1 生物质热解过程15-17
• 2.2.2 热解液化产品与应用17
• 2.2.3 生物油的化学组成与基本性质17-18
• 2.2.4 生物油的化学组成18
• 2.2.5 生物油与其他燃料的对比分析18
• 2.3 生物油的气化18-19
• 2.4 生物油基本理化特性19-20
• 2.4.1 多相性19
• 2.4.2 粘度19-20
• 2.4.3 热值20
• 2.4.4 腐蚀性20
• 2.4.5 含水量20
• 2.5 焦炭的物化特性分析20-21
• 2.6 小结21-22
• 第三章 油气分离装置的结构设计与分析22-27
• 3.1 油气分离装置的总体设计22-23
• 3.2 管式换热器设计23
• 3.3 旋风分离器的设计23-24
• 3.3.1 临界粒径23-24
• 3.3.2 旋风分离器的压力损失24
• 3.3.3 分离效率24
• 3.3.4 进气口宽度24
• 3.4 油气分离装置的测试24-25
• 3.5 测试结果分析25-26
• 3.5.1 分离效率与处理量的关系25-26
• 3.5.2 压力降与处理量的关系26
• 3.6 小结26-27
• 第四章 生物质秸秆炭化炉的试验27-35
• 4.1 生物质秸秆炭化炉的试验研究27-31
• 4.1.1 试验条件27
• 4.1.2 试验目的27
• 4.1.3 试验方法27-28
• 4.1.4 试验的过程28-29
• 4.1.5 试验结果分析29-30
• 4.1.6 试验结论30-31
• 4.2 油气分离装置试验结果31
• 4.3 试验影响因素分析与因素范围的确定31-34
• 4.3.1 试验评价指标31-32
• 4.3.2 炭化最终温度的对炭化反应的影响32-33
• 4.3.3 升温速率对炭化反应的影响33
• 4.3.4 保温时间对炭化产物的影响33
• 4.3.5 炭化反应压力、秸秆含水量以及原材料形状对炭化反应的影响33-34
• 4.3.6 反应的环境气氛对炭化反应的影响34
• 4.3.7 试验影响因素的确定34
• 4.4 小结34-35
• 第五章 结论与展望35-36
• 5.1 结论35
• 5.2 展望35-36
• 参考文献36-38
• 致谢38-39
• 作者简介及发表文章39-40
• 硕士研究生学位论文导师评阅表40

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