發(fā)布時(shí)間：2020-11-21 00:11

　　 近年來(lái),由于化石燃料的利用帶來(lái)的能源短缺和環(huán)境污染問(wèn)題日益尖銳,生物質(zhì)熱解技術(shù)受到越來(lái)越多的關(guān)注。在傳統(tǒng)熱解技術(shù)中,焦油問(wèn)題是阻礙其廣泛推廣的棘手難題,加壓熱解無(wú)疑是解決這一難題的重要方法。本論文利用自制高溫高壓反應(yīng)釜開(kāi)展松木屑常壓和加壓熱解實(shí)驗(yàn),研究了溫度、壓力和進(jìn)料方式對(duì)熱解過(guò)程中產(chǎn)物質(zhì)量分布和產(chǎn)物特性的影響。主要研究成果如下:(1)松木屑的熱解過(guò)程可以3個(gè)階段:物料干燥階段、一次熱解反應(yīng)階段和殘?jiān)�的二次熱解階段。其中,一次熱解反應(yīng)階段的失重率為63.10%,是發(fā)生熱解反應(yīng)的主要階段。(2)在松木屑的常壓熱解實(shí)驗(yàn)中,焦油是熱解的主要產(chǎn)物,其產(chǎn)率在33.47%~45.97%之間。而在加壓熱解中,高壓促進(jìn)了焦油的二次裂解,600°C壓力為5MPa時(shí),焦油含量為14.24%。高溫進(jìn)料時(shí),熱解氣和焦油的產(chǎn)率明顯增加,生物炭和水的產(chǎn)率明顯下降,其中焦油產(chǎn)率比常溫進(jìn)料時(shí)高11.26%。(3)在常壓熱解中,CO是高溫區(qū)間的主要?dú)怏w成分,且隨溫度的升高,CO和H_2含量呈上升趨勢(shì)而CO_2和CH4的含量則呈下降趨勢(shì)。在加壓狀態(tài)下,加壓促進(jìn)了焦油的脫羧基作用,當(dāng)壓力升高時(shí),CO_2含量持續(xù)增加。高溫進(jìn)料不利于焦油和熱解氣間的二次裂解反應(yīng),從而導(dǎo)致H_2、CH4和CO_2的含量明顯下降。(4)提高熱解壓力,焦油含氧量明顯減少。壓力促進(jìn)了焦油二次裂解生成小分子醛、酮和酸等化合物。600°C,3 MPa下松木屑加壓熱解油的主要組分為含氧化合物,苯酚和乙酸是加壓熱解油中含量最多的兩種物質(zhì)。(5)隨熱解溫度的升高,生物炭中揮發(fā)分和H、O元素的含量逐漸降低,固定碳和灰分含量逐漸升高。生物炭的FTIR分析表明高溫促進(jìn)了木質(zhì)素和多聚糖類(lèi)物質(zhì)的降解;高壓對(duì)木質(zhì)素的降解并無(wú)抑制作用,但會(huì)促進(jìn)脂肪族類(lèi)有機(jī)物的降解。提高熱解壓力和熱解溫度,生物炭燃燒性能明顯提高,600°C,3 MPa下的生物炭熱分解的溫度區(qū)間為480~615°C,其失重率在480~600°C范圍內(nèi)均維持在6%·min-1以上。從微觀結(jié)構(gòu)來(lái)看,加壓促進(jìn)了生物炭?jī)?nèi)部的膨脹,而且隨著熱解壓力的升高,生物炭表面變得更加粗糙,孔隙結(jié)構(gòu)更加發(fā)達(dá)。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類(lèi)】：TK6
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 生物質(zhì)與生物質(zhì)能及其特性
    1.2 生物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)
    1.3 生物質(zhì)能利用現(xiàn)狀
    1.4 生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換技術(shù)概述
        1.4.1 直接燃燒技術(shù)
        1.4.2 熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)
        1.4.3 生物化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)
    1.5 生物質(zhì)加壓熱解的研究進(jìn)展
        1.5.1 生物質(zhì)熱解機(jī)理及研究現(xiàn)狀
        1.5.2 生物質(zhì)加壓熱解的研究現(xiàn)狀
    1.6 本課題的研究目的、內(nèi)容及技術(shù)路線
        1.6.1 研究目的及內(nèi)容
        1.6.2 技術(shù)路線
2 實(shí)驗(yàn)部分
    2.1 熱解實(shí)驗(yàn)設(shè)備
    2.2 實(shí)驗(yàn)原料及熱解裝置
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料及特性
        2.2.2 加壓熱解實(shí)驗(yàn)裝置
    2.3 實(shí)驗(yàn)步驟
        2.3.1 松木屑常壓熱解實(shí)驗(yàn)步驟
        2.3.2 松木屑加壓熱解實(shí)驗(yàn)步驟
    2.4 熱解產(chǎn)物的分析方法及數(shù)據(jù)處理
        2.4.1 氣體產(chǎn)物的分析方法
        2.4.2 液體產(chǎn)物的分析方法
        2.4.3 固體產(chǎn)物的分析方法
        2.4.4 數(shù)據(jù)處理方法
3 松木屑常壓熱解特性研究
    3.1 松木屑熱解過(guò)程分析
    3.2 常壓熱解產(chǎn)物質(zhì)量分布
    3.3 常壓熱解氣體組分分析
    3.4 常壓熱解生物炭和熱解油的特性分析
    3.5 本章小結(jié)
4 松木屑加壓熱解特性研究
    4.1 加壓熱解產(chǎn)物質(zhì)量分布
        4.1.1 溫度對(duì)產(chǎn)物質(zhì)量分布的影響
        4.1.2 壓力對(duì)產(chǎn)物質(zhì)量分布的影響
        4.1.3 進(jìn)料方式對(duì)產(chǎn)物質(zhì)量分布的影響
    4.2 加壓熱解氣體組分分析
        4.2.1 溫度對(duì)熱解氣體組分的影響
        4.2.2 壓力對(duì)熱解氣體組分的影響
        4.2.3 進(jìn)料方式對(duì)熱解氣體組分的影響
    4.3 加壓熱解油的特性分析
        4.3.1 熱解油元素組成分析
        4.3.2 傅里葉變換紅外光譜分析
        4.3.3 氣象色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀分析
    4.4 加壓熱解生物炭的特性分析
        4.4.1 生物炭的基本特性分析
        4.4.2 生物炭燃燒特性分析
        4.4.3 傅里葉變換紅外光譜分析
        4.4.4 掃描電鏡分析
    4.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝

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