生物質(zhì)熱裂解實驗研究及熱裂解產(chǎn)物利用.pdf

1、生物質(zhì)能源的開發(fā)利用是緩解我國能源和環(huán)境壓力,建立可持續(xù)發(fā)展能源系統(tǒng)的有效措施,其中,生物質(zhì)熱裂解技術(shù)由于可以將低品位的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)的液體燃料或者高附加值的化工原料而受到廣泛關(guān)注,它不僅有利于改善我國目前廣大農(nóng)村地區(qū)商品能源緊張的局面,提高農(nóng)村生物質(zhì)能的利用效率,為農(nóng)村地區(qū)因地制宜地提供清潔方便能源,而且有利于改善我國目前以化石燃料為主的能源生產(chǎn)和消費結(jié)構(gòu).基于此目的,本文對生物質(zhì)熱解機(jī)理以及生物質(zhì)熱解產(chǎn)物的綜合利用進(jìn)行了系統(tǒng)的

2、研究.本文首先對生物質(zhì)利用意義、利用方式以及國內(nèi)外生物質(zhì)能利用現(xiàn)狀和未來的發(fā)展趨勢進(jìn)行了歸納總結(jié),并對生物質(zhì)熱裂解領(lǐng)域的研究進(jìn)展進(jìn)行了詳細(xì)闡述.然后在熱輻射加熱機(jī)理反應(yīng)器上,全面研究了片狀白松熱裂解氣體、生物油和焦炭產(chǎn)物隨輻射源溫度、氣相停留時間、物料厚度等反應(yīng)條件的影響規(guī)律;同時對比研究了生物質(zhì)主要組分纖維素的熱解規(guī)律,為深入了解生物質(zhì)熱裂解的機(jī)理提供了堅實的基礎(chǔ).本文采用氣相色譜與紅外光譜儀聯(lián)用(GC-FTIR)對以生物質(zhì)為原料的生

3、物油成分進(jìn)行了分析,同時使用色質(zhì)聯(lián)機(jī)(GC-MS)分析以纖維素為原料的生物油組分,分析了工況參數(shù)對生物油特性的影響規(guī)律,指出生物油因其組分繁多復(fù)雜、含氧量高,需進(jìn)一步改性后才可使用.并分析得出生物質(zhì)的不同組分對于生物油成分的貢獻(xiàn)各不相同.生物質(zhì)熱解固體產(chǎn)物焦炭的產(chǎn)量在20%左右,本文對不同工況下焦炭特性進(jìn)行了分析,并對通過活化處理使熱解炭孔隙結(jié)構(gòu)得到充分發(fā)展以獲得附加值更高的產(chǎn)品進(jìn)行了試驗研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)CO<,2>活化后焦炭的比表面積由

4、原來的7.449m<'2>/g增加到768.3m<'2>/g,具有作為制備吸附活性炭的原料的潛力.在改進(jìn)的機(jī)理試驗臺上研究了生物質(zhì)的另一主要組分木質(zhì)素的熱解規(guī)律,著重研究了溫度對其熱解規(guī)律的影響;采用GC-FTIR分析了木質(zhì)素?zé)峤庥偷闹饕M分及其相對含量;對比纖維素?zé)崃呀庠囼灲Y(jié)果,纖維素對裂解油的生成貢獻(xiàn)最大,而木質(zhì)素主要是生成輕質(zhì)氣體和焦碳.本文最后考慮到生物質(zhì)熱解氣體產(chǎn)物的深層次利用,提出了利用熱解氣體中的H<,2>和CO采用一步法