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“固—气—液”联产的生物质能源转换工艺及产物利用的研究

作　者: 张忠河
导　师: 尤希凤；刘圣勇
学　校: 河南农业大学
专　业: 农业生物环境与能源工程
关键词: "固-气-液"联产生物质能源工艺产品应用
分类号: S216
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

我国本身能源供给的结构平衡问题和国家能源安全问题,促使了生物质能源等一批新的可再生的能源的发展。生物质能源的发展可以很大程度上缓解我国北煤南运和西电东送的紧张局势。生物质能源的发展可以减轻我国对进口石油的依赖程度,保障我国的国家能源安全。目前,生物质能技术的研究与开发已成为世界重大热门课题之一,受到世界各国政府与科学家的关注。许多国家都制定了相应的开发研究计划,如日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划等,其中生物质能源的开发利用占有相当的比重。在世界范围内,生物质能源的利用技术主要包括沼气利用技术、生物质致密成型技术、生物质燃烧发电技术、生物柴油技术、燃料乙醇技术、生物质气化发电技术、纤维素制燃料乙醇、生物质液化技术等;其中有的处于产业化生产阶段,有的出于示范性生产阶段,有的出于实验室研究阶段,都具有极强的生命力,发展前景良好[1-2]。"固-气-液"联产的生物质能源转换工艺利用生物质热解技术和热解气体回收分离技术将生物质能源在一条生产线上同时转化为生物炭、生物燃气、生物油和木醋液四种产品,所有产出物全部回收利用,无废弃物排放,实现了清洁高效开发利用生物质能源的目的。生物炭几乎是纯碳,富含微孔,不但可以补充土壤的有机物含量,还可以有效地保存水分和养料,提高土壤肥力,还可以减少二氧化氮和甲烷等温室气体的排放,有助于减缓全球变暖,全世界范围内引发了对生物炭的广泛兴趣。生物燃气经过净化处理后,每立方米燃气的焦油含量在10mg以下,低于国家标准要求的50mg/m3,在使用过程中不会造成堵塞,燃烧热值高,清洁无污染,即可用于农户炊事用气,也可作为发电以及工业锅炉用气。生物油呈黑色半流体状,有烟味,有腐蚀性,是一种含烃类、酸类、酚类的有机化合物,热值高,雾化后燃烧特性好,可成为燃油设备的绿色替代燃料;加工后可获得杂酚油、抗聚剂、浮选起泡剂,生物沥青等产品,也可用于医药、合成橡胶、冶金、消毒剂及防腐剂等方面。木醋液的主要成分是有机酸和酚类物质,其中有机质成分醋酸占47%以上,在高浓度下具有较强的杀菌、抗菌的功能,在低浓度下能抑制杂菌的繁殖,具有防菌,防虫的功效,在发达国家有机农业栽培中已广泛利用木醋液杀菌、消毒避害虫[3-4]。本文简述了生物质能源的发展状况,提出了"固-气-液"联产的生物质能源转换工艺的名称。针对在生产实践过程中出现的问题,提出了相应的解决办法和设想。主要研究内容概括如下:(1)查阅相关文献资料,分析研究温度、物料特性、催化剂、滞留时间、压力和升温速率等对生物质裂解反应的影响。(2)对"固-气-液"联产的转换工艺类型进行了研究,得出应结合当地生物质原料种类的特点和目标产品的市场需求来选择合适的工艺来发展生物质能源。(3)对生物炭、生物燃气、生物油和木醋液四种产品的成分进行化验分析,针对产品的理化特性进行开发应用。中国是一个人口大国,又是一个经济迅速发展的国家,21世纪将面临着经济增长和环境保护的双重压力。因此改变能源生产和消费方式,开发利用生物质能等可再生的清洁能源资源对建立可持续的能源系统,促进国民经济发展和环境保护具有重大意义。"固-气-液"联产的生物质能源转换工艺生产的产品丰富多样,既可以解决农村清洁能源的供应问题,又可以为其它工业生产提供原材料,具有广阔的发展前景。

全文目录

致谢 4-7摘要 7-91 引言 9-12 1.1 生物质能源的特点 9 1.2 生物质能源的利用现状 9-11 1.3 "固-气-液"联产模式的名称由来 11-122 "固-气-液"联产的核心机理 12-17 2.1 "固-气-液"联产机理 12-13 2.2 影响因素 13-17 2.2.1 温度 13-14 2.2.2 生物质原料的影响 14-15 2.2.3 催化剂的影响 15 2.2.4 滞留时间 15 2.2.5 压力 15-16 2.2.6 升温速率 16-173 "固-气-液"联产的生物质能源转化的工艺类型 17-24 3.1 外热干馏式的转化工艺 17-23 3.1.1 外热干馏式工艺工作单元的技术简介 18-22 3.1.2 外热干馏式工艺的生产操作要点 22-23 3.2 内热限氧式转换工艺 23-24 3.2.1 生物质原料不成型直接转换的生产工艺 23 3.2.2 生物质原料先成型后转换的生产工艺 23-24 3.3 工艺的选择 244 炭、气、油、液四种产品的应用分析 24-39 4.1 炭的应用 24-31 4.1.1 生物炭做燃料 24-25 4.1.2 生物炭做肥料 25-31 4.2 气的应用 31-33 4.2.1 村镇集中供气工程用气 31-32 4.2.2 发电、烘干等其它用气 32-33 4.3 油的应用 33-35 4.3.1 生物油的物理、化学特性 33 4.3.2 蒸馏法加工利用生物油 33-34 4.3.3 生物油利用的制约因素及具有前景的技术 34-35 4.4 液的应用 35-39 4.4.1 改良土壤模式 35-36 4.4.2 用作微肥喷施于叶面 36-37 4.4.3 配制活性肥 37 4.4.4 作为农药增效剂 37 4.4.5 用作肥料增效剂 37-38 4.4.6 用作食用菌生长促进剂 38 4.4.7 用作饲料添加剂 38 4.4.8 用作水质净化剂 38 4.4.9 其它用途 38-395 结论与建议 39-41参考文献 41-44英文摘要 44-46

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