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生物质气化及焦油光催化裂解特性研究

作　者: 高翔
导　师: 李海英
学　校: 河北理工大学
专　业: 热能工程
关键词: 生物质显微分析气化特性表观动力学光催化
分类号: TK6
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

生物质热解气化技术的广泛应用与研究,使生物质热解气化特性的影响越来越为人们所关注。气化终温是影响热解产物的重要因素。气化终温超过650℃左右,气化产物中液态产物的产率最高可达50%。气体产率随气化温度的升高而升高,固体残渣随温度的升高而降低,焦油产率当温度超过650℃时随温度的升高而降低。提高反应温度,有利于以气化为主要目的的过程。生物质中主要成分纤维素,半纤维素,木质素组成不同以及生物质的组织结构不同,都在不同程度上影响着同种类的生物质的热解气化特性。松木的纤维素含量高,木质素含量较低,所以松木的气体产率最高,而残渣相应的最少。棉花杆气化产物中气体产率相对最低,固体残渣相对最高主要是由于棉花杆中纤维素和半纤维素质量分数最小,木质素质量分数最高。锯末、棉花秆、小麦秆、玉米秆、中木质素含量依次增大,所以固态残留物从大到小的顺序依次是:玉米杆、棉花杆、小麦杆、锯末。在光催化剂的催化条件下,焦油中的大分子有机物可转化成CO₂和H₂O。本研究中焦油裂解的最终产物与燃气的成分相似,所以焦油裂解对气化气体质量没有明显影响。通过分析生物质热解过程的TG曲线和DTG曲线,得出生物质热解过程可分为三个阶段,生物质热解过程为复杂反应,经过生物质热解动力学研究表明:木屑、棉花秆、小麦秆、玉米秆主要热解表观反应级数在1.0左右,不同种类的生物质的活化能和频率因子不同。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
引言  9-10
第1章绪论  10-21
  1.1 生物质能的资源特点和利用现状  10-11
  1.2 生物质能利用技术及研究现状  11-20
    1.2.1 直燃技术  11-12
    1.2.2 生物质气化技术  12-17
    1.2.3 生物质热裂解和加压液化技术  17-19
    1.2.4 光催化催化裂解机理  19
    1.2.5 生物质气体除焦的理论改善措施  19-20
  1.3 研究内容  20-21
第2章生物质原料的工业分析和微观结构分析  21-29
  2.1 实验部分  21-22
    2.1.1 实验装置及设备  21
    2.1.2 实验物料及方法  21-22
  2.2 原子力显微镜观察结果  22-25
  2.3 生物质主要组成成分分析  25-28
  2.4 小结  28-29
第3章生物质热解动力学及热解机理研究  29-39
  3.1 实验部分  29-31
    3.1.1 实验装置及设备  29-30
    3.1.2 实验物料  30
    3.1.3 实验步骤  30-31
  3.2 实验结果分析  31-38
    3.2.1 生物质热重分析  31-33
    3.2.2 生物质的热解动力学特性分析  33-38
  3.3 小结  38-39
第4章生物质气化及焦油光催化特性研究  39-52
  4.1 实验部分  39-41
    4.1.1 实验装置及设备  39-40
    4.1.2 实验原料及其制备  40
    4.1.3 试验方法  40-41
  4.2 结果与分析  41-51
    4.2.1 不同气化终温产物的质量分布规律  42-44
    4.2.2 不同气化终温对气态产物产率的影响  44-46
    4.2.3 不同物料在900℃气化终温产物分布规律  46-48
    4.2.4 焦油的光催化机理分析  48-51
  4.3 小结  51-52
第5章生物质气化炉设计  52-59
  5.1 生物质气化炉的选型  52-53
  5.2 气化原料的选取和燃料组分的确定  53
  5.3 气化炉主要参数设计计算  53-55
    5.3.1 设计要求  53-54
    5.3.2 理论计算及主要结构尺寸  54-55
  5.4 气化炉加料装置设计  55-57
    5.4.1 进料制度  55
    5.4.2 加料装置尺寸设计  55-57
  5.5 气化炉炉体设计  57-59
    5.5.1 内胆设计  57-58
    5.5.2 灰室设计  58-59
结论  59-61
参考文献  61-64
致谢  64-65
导师简介  65-66
作者简介  66-67
学位论文数据集  67

生物质气化及焦油光催化裂解特性研究

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