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紫茎泽兰茎干的热解气化研究

作　者: 李雪瑶
导　师: 应浩
学　校: 中国林业科学研究院
专　业: 林业环境与能源工程
关键词: 生物质紫茎泽兰茎干热解气化
分类号: TQ352.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 81次
引　用: 2次
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内容摘要

在世界能源短缺及强调环境保护的今天,生物质能源利用技术已经成为各国学者研究的焦点。其中,生物质热解气化技术作为利用生物质能的一个重要方面,它的应用具有十分广阔的前景。近几年来,国内外学者对紫茎泽兰的利用进行了较为广泛的研究,但都存在一定的缺陷,没有得到工业化应用,而目前未见关于紫茎泽兰热解气化方面的报道。因此,本文通过热化学转化方法对紫茎泽兰进行能源转化,主要研究紫茎泽兰茎干在不同温度、停留时间、粒径、升温速率、气氛、气体流量等条件下产生的产物产率、燃气组成、密度和热值及焦油性质等的变化规律,探索不同目标产物的最佳工艺条件,为解决紫茎泽兰的资源利用问题提供一个新的途径。通过对紫茎泽兰茎干进行热重分析,发现紫茎泽兰茎干热解过程主要表现为一段式。颗粒越小,升温速率越快,聚合物分解速率越快。通过考察各个工艺条件对三相产物产率的影响,发现燃气产率随着温度的升高、停留时间的延长、粒径的减小、空气流量的增大而增加,最高可达70 %,热解气化产生的焦油含量很低,最高不超过10 %。通过考察各工艺条件对燃气性质的影响,发现H2含量随着温度的升高、停留时间的延长、粒径的减少、升温速率的下降而上升,可达70 %左右,高于现有生物质热解H2产量;CO含量随着温度的升高而升高;CH4含量随着温度的升高、停留时间的延长、升温速率的下降而下降。燃气热值在10 000~13 500 kJ/m3左右,空气的加入可以提高CO产量,但会使燃气热值降低。通过考察焦油性质,发现焦油中芳香烃主要为含甲基、乙基、甲氧基、羟基等官能团的苯酚类,其中,二丁基羟基甲苯(BHT)含量最高。作为化学品利用,苯酚衍生物的附加值远高于含氧液体燃料。稠环化合物(PAH)或联苯等含量很少,毒性很小。因此,以焦油作为燃料的利用中只要采用适当的燃烧方式就可达到环保排放的要求。研究表明,将紫茎泽兰茎干作为原料,采用热解气化的方法进行生物质燃气、生物质油、生物质炭的转化利用具有技术上的可行性,并根据不同目标产物的要求,需合理考虑各方面的因素。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-23
  1.1 引言  10-15
    1.1.1 研究背景  10-13
    1.1.2 国内外生物质热解气化技术研究现状  13-15
  1.2 生物质热解产物形成途径机理研究  15-18
  1.3 生物质热解气化的影响因素、评价指标及目前存在问题  18-21
    1.3.1 生物质热解气化性能的影响因素  18-20
    1.3.2 生物质热解气化性能的评价指标  20
    1.3.3 生物质热解气化需要解决的问题及建议  20-21
  1.4 研究目标和主要研究内容  21-23
    1.4.1 关键的科学问题与目标研究  21
    1.4.2 主要研究内容  21-22
    1.4.3 研究技术线路  22-23
第二章紫茎泽兰茎干的热重分析  23-32
  2.1 试验原料与方法  23-25
    2.1.1 试验原料  23-24
    2.1.2 试验方法  24
    2.1.3 试验数据处理  24-25
  2.2 结果与分析  25-31
    2.2.1 粒径对热解过程的影响  25-29
    2.2.2 升温速率对热解过程的影响  29-31
  2.3 小结  31-32
第三章不同因素对产物产率的影响  32-41
  3.1 引言  32
  3.2 试验原料与方法  32-35
    3.2.1 试验原料与装置  32-34
    3.2.2 试验方法  34
    3.2.3 产物得率计算  34-35
  3.3 结果与讨论  35-39
    3.3.1 氮气氛围下  35-39
    3.3.2 空气氛围下  39
  3.4 小结  39-41
第四章不同因素对燃气性质的影响  41-57
  4.1 试验原料与方法  41-43
    4.1.1 试验原料与装置  41
    4.1.2 试验方法  41-42
    4.1.3 燃气组成、密度和热值计算  42-43
  4.2 结果与讨论  43-56
    4.2.1 不同因素对燃气组成的影响  43-49
    4.2.2 不同因素对燃气密度和热值的影响  49-56
  4.3 小结  56-57
第五章紫茎泽兰茎干热解气化焦油的性质  57-67
  5.1 试验原料与方法  57
  5.2 结果与讨论  57-65
    5.2.1 氮气氛围下，温度对焦油族分的影响  58-62
    5.2.2 空气氛围下，温度对焦油族分的影响  62-64
    5.2.3 空气流量对焦油族分的影响  64-65
  5.3 小结  65-67
第六章结论与讨论  67-69
  6.1 结论  67-68
  6.2 讨论  68
  6.3 展望  68-69
参考文献  69-75
附录  75-78
在读期间的学术研究  78-79
致谢  79

紫茎泽兰茎干的热解气化研究

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