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生物质热解液化实验研究

作　者: 马校飞
导　师: 龙恩深
学　校: 重庆大学
专　业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 生物质热解液化输料特性流化特性最小携带流速传热时间热解温度液化产率
分类号: TK6
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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引　用: 5次
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内容摘要

生物质能源的开发利用是缓解我国能源和环境压力,建立可持续发展能源系统的有效措施。大力开发生物质的热裂解制油技术,可将低品位、低能量密度的生物质能源转化为高品位、高能量密度、清洁、无污染且二氧化碳排放量为零的液态燃料——生物油。这不仅有利于解决目前我国城镇化进程中农村能源的不合理利用与环境污染问题,提高农村生物质能的利用效率,而且有利于改善目前我国石油大量进口带来的能源与经济的不稳定状况。本论文在全面综述国内外生物质热解液化研究现状的基础上,建立了一套单塔式生物质快速热解液化装置,并对其进行了系统调试和稳定性分析;对生物质输料系统进行了调试和改进,并对被输送物料的堆积特性进行了试验分析,在此基础上研究了生物质输料系统特性,同时给出了生物质输送量的预测方法;对热解反应塔内生物质的流化特性进行了可视化实验研究,初步建立了气固漂移流动模型,推导得出了颗粒群与流体间的相对速度(颗粒群的最小携带流速)的计算公式,并从理论上分析研究了各种参数(颗粒粒径、颗粒密度、流体温度和流化床平均空隙率等)对最小携带流速的影响规律;通过对石英砂和几种生物质的流化特性实验研究,发现最小携带流速的试验值与理论值非常接近,漂移流动模型能够较好地描述生物质在热解反应塔内的流动状态;对热解反应塔内生物质的传热过程进行了分析,并将复杂的多相流动传热(生物质、石英砂和流化气等)简化为生物质颗粒与周围环境的两相传热,进而提出了生物质颗粒中心达到充分热解(温度)的传热时间的求解方法;根据生物质流化特性和传热特性的分析结果,确定了生物质热解液化的实验参数;对生物质热解液化系统进行了热态调试,并对玉米粉等几种生物质进行了快速热解液化实验,重点分析研究了热解温度对玉米粉液化产率的影响规律。本论文的研究成果对于生物质热解液化实验参数的确定和生物质热裂解机理的进一步研究具有重要的指导意义。

全文目录

中文摘要  4-5
英文摘要  5-10
1 绪论  10-24
  1.1 课题提出的背景  10-11
  1.2 课题研究的重要性  11-12
  1.3 生物质热解液化研究综述  12-23
    1.3.1 生物质能源的特点  12-13
    1.3.2 生物质能的转化利用  13-18
    1.3.3 生物质快速热解液化技术  18-23
  1.4 课题研究的主要目的和内容  23-24
2 生物质热解液化系统设计、加工、安装及调试  24-40
  2.1 总体设计思路  24
  2.2 工艺流程及特点  24-25
  2.3 主要设备结构和尺寸的确定  25-32
    2.3.1 料斗设计  25
    2.3.2 螺旋给料装置设计  25-26
    2.3.3 热解反应塔设计  26-28
    2.3.4 旋风分离器设计  28
    2.3.5 冷凝换热器设计  28-32
    2.3.6 其他设备和仪器  32
  2.4 管路的阻力计算及空气压缩机的选用  32-37
    2.4.1 管路的阻力计算方法介绍  32-36
    2.4.2 管路的阻力计算及空气压缩机的选用  36-37
  2.5 系统加工、安装及调试  37-38
  2.6 本章小结  38-40
3 生物质输料系统调试及其输料特性实验研究  40-48
  3.1 输料系统调试存在的问题及解决方法  40-41
  3.2 被输送物料堆积特性试验  41-42
    3.2.1 实验目的  41
    3.2.2 实验方法及结果  41-42
    3.2.3 存在的问题  42
  3.3 输料特性试验研究  42-47
    3.3.1 研究目的  42-43
    3.3.2 输料原理及输料量预测  43
    3.3.3 实验方法及结果  43-46
    3.3.4 实验结果分析  46-47
  3.4 本章小结  47-48
4 生物质流动模型分析与最小携带流速实验研究  48-72
  4.1 生物质流态可视化实验  48-50
    4.1.1 实验目的  48
    4.1.2 实验装置及实验方法  48
    4.1.3 实验原料  48-49
    4.1.4 实验过程及流态化现象初步分析  49-50
  4.2 热解反应塔内生物质流动模型的建立与求解  50-65
    4.2.1 气固两相流动模型研究的相关理论  50-56
    4.2.2 气固两相流动模型的研究概况  56-58
    4.2.3 气固两相流漂移流动模型的建立及求解  58-61
    4.2.4 模型的理论分析  61-65
  4.3 最小携带流速的实验结果  65-66
  4.4 最小携带流速理论预测值与实验结果的对比  66-70
  4.5 本章小结  70-72
5 热解反应塔内生物质传热过程分析  72-80
  5.1 研究目的及意义  72
  5.2 生物质气固两相流的传热过程分析  72-76
    5.2.1 气固流化床内的传热  72
    5.2.2 热解反应塔内传热模型的建立及求解  72-76
  5.3 热解时间、停留时间与生物质粒径的关系预测  76-79
  5.4 本章小结  79-80
6 生物质热解液化实验研究  80-88
  6.1 实验系统的热态调试  80-81
  6.2 实验参数的确定  81-82
    6.2.1 进料时间的确定  81
    6.2.2 生物质试验粒径的确定  81-82
    6.2.3 其他参数的确定  82
  6.3 实验方法及过程  82-83
    6.3.1 实验方法  82-83
    6.3.2 实验步骤  83
  6.4 实验结果及热解液化率的影响因素分析  83-86
  6.5 本章小结  86-88
7 结论与建议  88-92
参考文献  92-96
附录  96-104
  A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文  96-97
  B. 作者发表的论文被 SCI 收录情况  97-100
  C. 作者发表的论文被 EI 核心版收录情况  100-103
  D. 作者在攻读硕士学位期间已受理的发明专利  103-104
独创性声明  104
学位论文版权使用授权书  104

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