学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

无氧气化过程中生物质热解及半焦燃烧的实验研究

作　者: 马强
导　师: 王勤辉；程乐鸣
学　校: 浙江大学
专　业: 热能工程
关键词: 生物质无氧气化技术热解富氧燃烧加压 CaO
分类号: TK6
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 87次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

能源危机与温室效应使高效低污染的近零排放系统备受关注。以生物质为原料的无氧气化制氢系统不但能够利用废弃的生物质制取高纯度氢气,而且可以同时获得便于后续存储和利用的高浓度C02。基于、CaO吸收体气化法是生物质无氧气化制氢技术的核心。本文对CaO存在条件下生物质的热解反应以及生物质半焦的富氧燃烧反应这两个工艺中的重要过程开展了实验研究,为下一步生物质无氧气化技术的研究和开发提供参考。利用热重-傅立叶变换红外分析联用(TG-FTIR)与XRD分析相结合的方法研究了生物质木屑在CaO存在条件下的常压热解反应特性,并获得CaO添加量、升温速率对生物质常压热解失重过程和挥发份的析出过程的影响特性。实验结果表明CaO吸收剂的加入改变了生物质木屑的热解特性,在低温热解阶段CaO能够吸收部分生物质热解产生的CO2,产生CaCO3,同时能够吸收H20产生Ca(OH)2,在高温热解阶段CaCO3和Ca(OH)2又分解生成CaO、CO2和H2O。CaO的添加量越大,对热解过程的影响越显著。同时CaO吸收剂的加入还降低了热解气中H2O、CO、CH4以及羰基、芳香烃和酚等焦油类物质的析出。升温速率提高,热解初始失重温度变大,造成热解曲线失重部分整体向高温方向移动,且半焦产率增加。利用加压热重分析仪(PTGA)、气相色谱分析仪以及XRD分析相结合研究了压力对CaO存在条件下生物质热解反应的影响特性。结果表明压力对木屑热解过程有明显的影响。随压力的提高,热解初始失重温度变大,造成热解曲线失重部分整体向高温方向移动,热解半焦产率提高。对于CaO存在条件下的木屑热解过程,提高压力能够促进CaO吸收CO2的碳酸化反应,同时提高所产生CaCO3的煅烧分解温度,有利于生物质无氧气化制氢系统气化炉中CO2的吸收固定。热解压力的提高还可以抑制热解焦油类物质的挥发,增加焦油类物质通过CaO吸收剂的停留时间,有利于生物质无氧气化过程中焦油的去除和分解。利用加压热重分析仪(PTGA)、扫描电镜(SEM)技术相结合研究了生物质木屑热解半焦的加压富氧燃烧特性,考察不同热解条件和不同燃烧气氛对热解半焦燃烧特性的影响。结果表明加压或CaO存在的条件下所获得的半焦反应活性变差,使得半焦的燃烧着火温度升高,半焦燃烧稳定性变差。在压力不变的条件下,随着O2浓度的增加,燃烧初始失重温度变小,造成燃烧曲线失重部分整体向低温方向移动,燃烧着火温度降低,燃烧稳定性整体提高。保持O2浓度不变时,在常压-1.3MPa范围内提高反应压力力,对半焦的燃烧特性有类似的影响。保持O2分压不变,提高反应压力,降低O2浓度,燃烧初始失重温度变大,造成燃烧曲线失重部分整体向高温方向移动,着火温度升高,燃烧稳定性降低,不利于燃烧反应进行。说明O浓度对半焦燃烧反应的影响比压力更明显。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-7
ABSTRACT  7-9
目录  9-11
1 绪论  11-30
  1.1 能源危机与环境问题  11-12
  1.2 生物质能资源的特点  12-13
  1.3 生物质能利用技术现状  13-16
    1.3.1 生物质固化成型技术  13-14
    1.3.2 生物质直接燃烧技术  14
    1.3.3 生物质热解技术  14-15
    1.3.4 生物质液化技术  15
    1.3.5 生物质气化技术  15-16
    1.3.6 生物化学转化技术  16
  1.4 氢能与生物质制氢  16-25
    1.4.1 氢能的优势及前景  16-18
    1.4.2 生物质热化学方法制氢技术介绍  18-25
  1.5 浙江大学构建的生物质无氧气化制氢系统  25-27
  1.6 本文研究意义、研究方案及主要内容  27-30
    1.6.1 本文的研究意义  27-28
    1.6.2 研究方案  28
    1.6.3 本文主要内容  28-30
2 CaO存在条件下生物质热解和半焦燃烧的研究现状  30-37
  2.1 生物质热解研究现状  30-33
  2.2 半焦燃烧研究现状  33-35
  2.3 本章小结  35-37
3 CaO存在条件下木屑常压热解TG-FTIR研究  37-49
  3.1 引言  37
  3.2 实验物料、设备及工况  37-42
    3.2.1 实验物料  37-38
    3.2.2 实验设备  38-41
    3.2.3 实验工况  41-42
  3.3 实验结果分析  42-48
    3.3.1 CaO对木屑热解特性的影响  42-46
    3.3.2 CaO加入量对木屑热解过程的影响  46-47
    3.3.3 升温速率对CaO存在条件下木屑热解特性的影响  47-48
  3.4 本章小结  48-49
4 加压条件下木屑热解特性的实验研究  49-60
  4.1 引言  49
  4.2 实验物料、设备及工况  49-52
    4.2.1 实验物料  49
    4.2.2 实验设备  49-51
    4.2.3 实验工况  51-52
  4.3 实验结果分析  52-59
    4.3.1 压力对纯木屑的热解动力学特性影响  52-53
    4.3.2 CaO存在条件下压力对木屑热解特性的影响  53-59
  4.4 本章小结  59-60
5 O_2/CO_2气氛下生物质半焦加压燃烧特性的实验研究  60-80
  5.1 引言  60
  5.2 实验方法  60-62
    5.2.1 半焦燃烧着火温度  60-61
    5.2.2 半焦燃烧着火稳定性  61-62
  5.3 实验物料与设备  62-63
  5.4 实验工况  63-64
    5.4.1 考察不同热解条件对半焦燃烧的影响  63
    5.4.2 考察不同燃烧条件对半焦燃烧的影响  63-64
  5.5 O_2 /CO_2气氛下热解条件对木屑半焦燃烧特性的影响  64-71
    5.5.1 热解条件对半焦电镜扫描结构的影响  64-67
    5.5.2 热解压力对纯木屑热解半焦的燃烧特性的影响  67
    5.5.3 CaO存在条件对木屑热解半焦燃烧特性的影响  67-71
  5.6 燃烧气氛对木屑半焦燃烧特性的影响  71-78
    5.6.1 压力一定时O_2浓度对木屑半焦燃烧特性的影响  71-74
    5.6.2 O_2浓度一定时压力对木屑半焦燃烧特性的影响  74-76
    5.6.3 压力和O_2浓度对木屑半焦燃烧特性的综合影响  76-78
  5.7 本章小结  78-80
6 全文总结  80-84
  6.1 本文工作总结  80-82
  6.2 进一步工作展望  82-84
作者简历及科研成果  84-85
参考文献  85-90

无氧气化过程中生物质热解及半焦燃烧的实验研究

内容摘要

全文目录

相似论文